徐志明，潘曉東，陸婷娟

解放軍第117醫(yī)院 a.院部；b.信息科，浙江 杭州 310013

基于RFID技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備定位管理系統(tǒng)的應(yīng)用

徐志明a，潘曉東b，陸婷娟b

解放軍第117醫(yī)院 a.院部；b.信息科，浙江 杭州 310013

在應(yīng)急救援或災(zāi)害救援環(huán)境下，醫(yī)療設(shè)備處于不斷的使用、轉(zhuǎn)移、存儲這一系列的過程中。定位系統(tǒng)利用基于RFID技術(shù)設(shè)計，包括RFID標簽、讀卡器、無線數(shù)據(jù)傳輸、中央監(jiān)控服務(wù)器以及商用移動數(shù)據(jù)傳輸?shù)冉M成，可準確掌握醫(yī)療設(shè)備在救援區(qū)域內(nèi)的位置信息，以便快速調(diào)用，從而提升應(yīng)急救援保障能力具有較好的幫助。

醫(yī)療設(shè)備；RFID；設(shè)備定位；救援地域

引言

應(yīng)急救援特別是災(zāi)害救援環(huán)境下，醫(yī)療設(shè)備快速而有效的使用，是提高救援保障水平的重要環(huán)節(jié)。然而，實際展開救援過程中，醫(yī)療設(shè)備種類多，每種的數(shù)量卻相對較少；遇到批量傷員需要留點觀察、前接后送，很多設(shè)備就會隨著病人移動；而暫時不用的一些設(shè)備又會置于箱組中。一旦遇到更需要的傷員，或者緊急抽組，找到目標設(shè)備的時間往往不會那么迅速，甚至置于哪個帳篷、哪個箱組都成為疑問。

為此，有必要研究、設(shè)計一套醫(yī)療設(shè)備實時定位管理系統(tǒng)，以解決上述問題。

1 RFID技術(shù)

當前，物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后第三次數(shù)字技術(shù)革命，其中的射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)最前端（感知層）的關(guān)鍵技術(shù)[1]。源于RFID技術(shù)的快速發(fā)展，很多科學家都使用這類技術(shù)來解決一些典型問題[2-4]。有團隊使用RFID技術(shù)來達到室內(nèi)對人進行定位的目的，并且有實驗成果發(fā)表[5-7]；也有團隊使用RFID技術(shù)來保證工業(yè)生產(chǎn)特定目標的安全，同樣有文獻發(fā)表[8]。

一般來說，RFID系統(tǒng)可以分為有源和無源兩類。由于無源RFID標簽無需內(nèi)置電源供電，成本低且靈活性強，因此更廣泛地被應(yīng)用于實際生產(chǎn)和生活中。

2 總體設(shè)計

該定位RFID系統(tǒng)由閱讀器（Reader）、無源電子標簽（Tag）、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、安裝有應(yīng)用軟件系統(tǒng)的中央監(jiān)控服務(wù)器組成。其工作原理為：閱讀器通過其自帶的發(fā)射天線（電磁耦合線圈）發(fā)送一定頻率的電磁射頻信號，產(chǎn)生一定的覆蓋區(qū)域，當粘貼在醫(yī)療設(shè)備上的電子標簽進入該區(qū)域后，其自帶的電磁耦合線圈獲得閱讀器發(fā)出的電磁能量，并將標簽激活，把自身芯片中存儲的編碼等信息發(fā)送出去，供閱讀器獲??；閱讀器對接收的信號進行解碼，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送到服務(wù)器，由應(yīng)用軟件系統(tǒng)進行相關(guān)處理；軟件系統(tǒng)通過判斷哪一個閱讀器獲取某個特定的標簽信息，來判斷粘貼有對應(yīng)條碼的目標設(shè)備在哪個閱讀器的電磁射頻信號覆蓋范圍。如果幾個閱讀器都獲取該信號，則依據(jù)獲取信號的強弱來判斷。

2.1 身份驗證

身份驗證分為普通人員登陸與高級用戶登錄。① 普通人員登陸：進入中央監(jiān)控服務(wù)器的操作系統(tǒng)登陸界面、應(yīng)用軟件登陸界面，都需進行身份、密碼的驗證；驗證通過后，可以查看裝備的分布區(qū)域以及更改設(shè)備的質(zhì)量狀態(tài)與使用狀態(tài)；② 高級用戶登錄：高級用戶主要是體現(xiàn)在讀卡器的設(shè)置階段，普通人員無法對讀卡器進行增減設(shè)置；一旦設(shè)置完成，則注銷該登陸模式，轉(zhuǎn)入普通人員登陸，以提高安全性。

2.2 醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)變換

如醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)發(fā)生改變（由正常使用狀態(tài)變?yōu)楣收蠣顟B(tài)），則在服務(wù)器的顯示內(nèi)容由綠色變?yōu)榧t色；反之，醫(yī)療設(shè)備得到修復，則由紅色變?yōu)榫G色。

這種狀態(tài)的改變，由于需要對標簽內(nèi)容進行修改，在具體實施過程中比較麻煩，故只在服務(wù)器上進行手工更改。

2.3 基于RSSI的定位模式

如果某個區(qū)域只有一個讀卡器的覆蓋區(qū)域，那么裝備處于哪個區(qū)域相對簡單；實際展開過程中，幾個讀卡器覆蓋區(qū)域之間有交叉，即某個小區(qū)域可能有幾個讀卡器同時覆蓋到。該定位技術(shù)利用發(fā)射信號強度的衰減與讀卡器、標簽之間的距離成函數(shù)關(guān)系，無線信號接收功率PR和發(fā)射功率PT之間可以用公式[9]：

其中r為讀卡器與標簽的距離，n為傳播因子。

在本系統(tǒng)中，利用哪個讀卡器接收到的信號最強，則目標裝備在哪個覆蓋區(qū)域。

3 系統(tǒng)應(yīng)用實施的探討

所有用到的醫(yī)療設(shè)備，都要進行粘貼RIFD標簽、匹配標簽內(nèi)信息（主要包括設(shè)備名稱、規(guī)格型號、質(zhì)量狀態(tài)），并為保證所有的醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量可控，每臺（套）裝備都需要進行年度質(zhì)量控制檢測或者計量檢測，以及使用前的性能檢測，來判斷質(zhì)量狀態(tài)。

應(yīng)急救援分隊領(lǐng)受任務(wù)后，利用系統(tǒng)在庫房內(nèi)確定自己所需要攜帶的設(shè)備，以及它在庫房內(nèi)的相對位置，并且可以保證每臺帶出去的設(shè)備都是質(zhì)量狀態(tài)完好的。

抵達某個指定地域展開后，迅速組建臨時Wi-Fi，使得區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)無線傳輸搭建起來。在每個醫(yī)療（救治）單元，安裝RFID讀卡器，并將讀卡器進行設(shè)置其對應(yīng)的區(qū)域位置，并將讀卡器掛到相應(yīng)位置。如此，每個讀卡器都有了一定的覆蓋區(qū)域，一旦貼有RFID標簽的設(shè)備進入該區(qū)域，則在中央監(jiān)控服務(wù)器中顯示出來。

4 具體應(yīng)用

某次任務(wù)需要，在某地域展開工作。設(shè)置Wi-Fi后，實際展開6個讀卡器覆蓋區(qū)域，見圖1。當裝備C從讀卡器1區(qū)域轉(zhuǎn)移到讀卡器2的區(qū)域后，引起中央監(jiān)控站的顯示發(fā)生變化，見圖2。

圖1 展開區(qū)域圖

圖2 裝備轉(zhuǎn)移實例圖

此次任務(wù)中，我們使用救護車運送傷員至后方醫(yī)院，對于車內(nèi)裝備（比如監(jiān)護儀、除顫儀、微泵、電動呼吸機等設(shè)備），同樣才采用上述方法解決，只是Wi-Fi將不再成為使用的可能，我們使用商用移動數(shù)據(jù)來滿足無線傳輸與定位的要求，即我們可以通過系統(tǒng)了解到哪幾樣裝備在救護車上，結(jié)合第三方地圖軟件，我們還可以知道救護車在什么位置。

5 討論

系統(tǒng)的使用將使醫(yī)療設(shè)備的定位管理更為有效，這種管理模式也可以進一步推廣到其他種類物資的管理（包括貴重物品、毒麻藥品甚至是人員的日常路徑管理），將會從技術(shù)上提高救援環(huán)境的綜合管理水平。

此外，隨著RFID技術(shù)在各領(lǐng)域的普及，安全問題也成為研究的熱點。RFID偽造、嗅探、追蹤、否認、病毒、攻擊等都對它的安全使用產(chǎn)生影響，從而加強技術(shù)措施在實際應(yīng)用環(huán)境下對系統(tǒng)以及所屬信息的有效保護成為又一個研究方向。

[1] 陳宏,鄧芳明,吳翔.無源RFID的集成電容式傳感器接口電路設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器,2015,(11):4-6,10.

[2] Trapeznikov LN,Prior AL,Noskov AA,et al.Combined algorithm for detecting car registration plates[J].Electromagn Waves Electron Syst,2013,18(12):32-37.

[3] Chen JC,Cheng CH,Huang PTB,et al.Warehouse management with lean and RFID application: a case study[J].INT J Adv Manuf Technol,2013,69:531-542.

[4] Chan FTS.A superiority search and optimisation algorithm to solve RFID and an environmental factor embedded closed looplogistics model[J].INT J Prod Res,2010, 49(16):4807-4831.

[5] Kim SC, Jeong YS, Park SO.An indoor location tracking based on mobile RFID for smart exhibition service[J].J Comput Virol Hack Tech,2014,10:89-96.

[6] Kim SC, Jeong YS, SO Park.RFID-based indoor location tracking to ensure the safety of the elderly in smart home environments[J].Pers Ubiquit Comput,2013,17:1699-1707.

[7] Youn JoM,Cha HY,Choo SH.Mobile RFID tag detection influence factors and prediction of tag detectability[J].IEEE Sens J, 2009,9(2):112-119.

[8] Ni LM,Liu Y,Lau YC,Patil AP.Indoor location sensing using active RFID[J].Wirel Netw,2014,10(6):701-710.

[9] 孟強,徐慧.基于DFID的定位技術(shù)[J].電腦知識與技術(shù),2013, (1):158-161.

Medical Equipment Location Management System Based on RFID

XU Zhi-ming, PAN Xiao-dong,
LU Ting-juan
a. Administration Office; b. Department of Information, No.117 Hospital of PLA, Hangzhou Zhejiang 310013, China

Under the environment of emergency rescue or disaster assistance, medical equipment experienced a series of using, moving and storing. The medical equipment location management system used RFID technology, which included RFID tag, reader, wireless data transmission, central monitoring server and commercial mobile data transmission. It could locate the rescue field exactly so as to make it easy to put into use quickly and improve the ability of emergency rescue support.

medical equipment; radio frequency identification; equipment location; rescue field

R197.324

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.11.043

1674-1633(2016)11-0145-02

2016-05-04

2016-07-07

作者郵箱：9023809@qq.com