物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的母嬰配對管理系統(tǒng)研究

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〔摘要〕運用射頻識別（RFID）有源測溫標(biāo)簽（Tag）實時監(jiān)控，實現(xiàn)對新生兒信息的即時與準(zhǔn)確采集，同時標(biāo)簽將ID和所采集的信息通過一定頻率的射頻信號發(fā)射出去，在有效范圍內(nèi)會立即被RFID卡片閱讀機（Reader）讀取，然后由這個中心節(jié)點統(tǒng)一將Tag信息傳送至多功能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，并送至軟件系統(tǒng)中進行處理，其顯示新生兒生命安全、體溫、位置以及各種警報狀態(tài)。該功能實現(xiàn)了對產(chǎn)科及新生兒科情況的宏觀管理，便于管理者實時了解新生兒的狀況，統(tǒng)籌安排醫(yī)療工作。

〔關(guān)鍵詞〕新生兒防盜；體溫監(jiān)測；射頻識別；物聯(lián)網(wǎng)

醫(yī)院產(chǎn)科及新生兒科在新生兒出生時，通常采用母嬰佩戴標(biāo)簽手環(huán)的方式識別母親及新生兒的身份，此手環(huán)使用手寫標(biāo)示或條碼的技術(shù)來辨識，但實際操作中可能存在新生兒辨識錯誤、新生兒被盜或被調(diào)換等風(fēng)險[1]。同時由于新生兒體溫調(diào)節(jié)功能不足，容易受環(huán)境影響而出現(xiàn)低溫癥狀，這便需要醫(yī)護人員多次反復(fù)地測量新生兒體溫，進一步加重了醫(yī)護人員的工作負擔(dān)[2]。因此，本研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化技術(shù)，建設(shè)了一套新生兒防盜與母嬰配對管理系統(tǒng)，具有母嬰配對、新生兒防盜識別、體溫監(jiān)測、自動報警、遠程監(jiān)控5項功能，包含紅外測溫、中心監(jiān)控、門禁處理、定位追蹤4項技術(shù)。

1新生兒防盜與母嬰配對管理系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)組成

新生兒防盜和母嬰配對管理系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成。硬件由新生兒有源RFID迷你測溫標(biāo)簽、無線傳輸模塊和門禁管理系統(tǒng)組成。有源RFID迷你測溫標(biāo)簽采用手環(huán)設(shè)計，包括控制面板、紅外線測溫器、震動傳感裝置、LED指示燈、報警裝置以及核心電路。無線傳輸模塊包括發(fā)送模塊、協(xié)調(diào)器以及接收模塊。門禁系統(tǒng)采用基板型230雙門控制器，與新生兒防盜系統(tǒng)相聯(lián)動[3]。軟件主要為中心控制系統(tǒng)，提供母嬰配對信息錄入、防盜警報、門禁管控以及全方位監(jiān)管等新生兒防護功能。

1.2功能模塊

新生兒防盜：新生兒標(biāo)簽內(nèi)設(shè)置紅外線測溫器，可以判斷標(biāo)簽是否有被移至新生兒身體外；若測得溫度與室內(nèi)環(huán)境溫度相適應(yīng)，則會立即發(fā)出警報，提示標(biāo)簽已脫離新生兒體表，新生兒有被盜可能性。體溫偵測：高精度的紅外線測溫器可以實時偵測新生 兒的體溫變化；若有異常的溫度變化，則會立即發(fā)出警報，監(jiān)控站可以對其進行實時處理；另外，體溫偵測可隨時通過校正確保體溫數(shù)據(jù)的正確性。母嬰配對：每個新生兒都有一個獨一無二的用戶身份證明（useridentification，UID），可通過新生兒標(biāo)簽的唯一碼與母親生產(chǎn)信息相配對并與醫(yī)院系統(tǒng)對照，從而準(zhǔn)確辨識每個新生兒的身份；多重的身份認證機制能夠避免抱錯而產(chǎn)生的醫(yī)療糾紛。定位追蹤：當(dāng)RFID感測網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)院中布置完成時，我們就可以在此環(huán)境中對有源標(biāo)簽進行定位追蹤，靈活設(shè)置報警級別，調(diào)控報警系統(tǒng)敏感性，從而有效掌控母嬰甚至設(shè)備儀器的位置信息。門禁安防：門禁管理系統(tǒng)可以控制人員的出入及人員在樓內(nèi)及敏感區(qū)域的行為；數(shù)字化出入控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確記錄和統(tǒng)計管理數(shù)據(jù)，同時與新生兒防盜系統(tǒng)相配套，保障新生兒在院期間的絕對安全[4]。

2核心技術(shù)

2.1有源RFID技術(shù)

RFID技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，其中RFID標(biāo)簽分為有源類和無源類。本系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)，電子標(biāo)簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠（100~1500m），可以實現(xiàn)精確的室內(nèi)定位，即通過Reader與Tag的配對，實現(xiàn)各標(biāo)簽的室內(nèi)定位，適用于醫(yī)院病房管理。

2.2Zigbee無線傳輸技術(shù)

Zigbee也被譯為“紫蜂”，與藍牙類似，是一種低成本、短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，適用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。通過星形拓樸結(jié)構(gòu)直接向中心節(jié)點（協(xié)調(diào)器）發(fā)送各個終端采集的數(shù)據(jù)，將新生兒的狀況信息傳送到中心控制系統(tǒng)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將新生兒的信息翻譯成溫度、報警等信息。醫(yī)護人員收到中心控制系統(tǒng)傳來的內(nèi)容，可保證隨時隨地檢測到新生兒的情況。

2.3無線式人體體溫監(jiān)測回報系統(tǒng)

無線式人體體溫監(jiān)測回報系統(tǒng)包含電源單元與微處理單元電連接的第一溫度檢知單元、第二溫度檢知單元、無線傳輸單元及遠端監(jiān)控單元。其中第二溫度檢知單元所偵測的環(huán)境偵測值S1與內(nèi)建于微處理單元的參數(shù)S2比對，取得環(huán)境校正參數(shù)S3，環(huán)境校正參數(shù)S3再與人體偵測值S進行運算，得出人體真實體溫的趨近值T。若趨近值T落在預(yù)設(shè)警示值X范圍內(nèi)則視為異常，異常時經(jīng)微處理單元命令無線傳輸單元發(fā)出警示信號。

2.4互聯(lián)網(wǎng)B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)的信息技術(shù)或移動通信技術(shù)

B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），是網(wǎng)絡(luò)（Web）興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，Web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件[5]。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用?？蛻舳酥灰惭b一個瀏覽器，瀏覽器就可通過Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，極大地簡化了客戶端電腦載荷，降低了系統(tǒng)維護升級的成本和工作量。

3應(yīng)用價值及后續(xù)研究

3.1應(yīng)用價值

3.1.1實時監(jiān)控、主動防護病區(qū)內(nèi)使用的新生兒標(biāo)簽每隔一定時間上報數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)新生兒安全的主動防護功能；標(biāo)簽還帶有皮膚接觸感應(yīng)功能，進一步確保了新生兒的安全性。3.1.2設(shè)備故障實時檢測與報警提示系統(tǒng)可在線檢測現(xiàn)場所安裝的設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障返回設(shè)備故障信息或不返回信息數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)將立即啟動故障警告提示，該方式可有效防止因設(shè)備故障或遭到破壞導(dǎo)致的意外事件；當(dāng)標(biāo)簽電池電量過低時，系統(tǒng)將主動報警提示更換電池，無需定期進行逐個檢查。

3.1.3系統(tǒng)操作簡便易行、管理高效軟件系統(tǒng)頁面設(shè)計簡單直觀，易于操作；即時體溫檢測、母嬰定位跟蹤、信息配對等功能可減輕醫(yī)護人員的工作負擔(dān)，有效避免管理漏洞，提高管理效率，從而健全醫(yī)院管理系統(tǒng)。

3.1.4系統(tǒng)擴展性好出口監(jiān)視器留有開關(guān)控制，允許與門禁控制器聯(lián)動，實現(xiàn)門禁打開及鎖止。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)允許接入網(wǎng)絡(luò)攝像機，以獲取病區(qū)出入口處的視頻信息。

3.1.5新生兒標(biāo)簽符合人體工程學(xué)設(shè)計，佩戴舒適腕帶采用仿生材料，標(biāo)簽及腕帶設(shè)計精巧，符合人體工程學(xué)設(shè)計，體積小、重量輕，解決了新生兒標(biāo)簽佩戴時容易旋轉(zhuǎn)、滑落的問題。

3.2后續(xù)研究

3.2.1移動終端查詢移動終端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與中心控制系統(tǒng)相連接，醫(yī)護人員可隨時隨地了解新生兒情況。

3.2.2短信發(fā)送功能中心系統(tǒng)可以根據(jù)新生兒家屬需求，通過短信形式將新生兒情況發(fā)送給新生兒家屬，家屬可遠程掌握新生兒情況。

3.2.3全面監(jiān)測功能系統(tǒng)可實時監(jiān)測新生兒生命體征，包括呼吸、脈搏、血壓等，減輕醫(yī)護人員工作負擔(dān)。

3.2.4視頻攝像功能新生兒出生后需送入新生兒產(chǎn)房進行嚴格的特殊護理，導(dǎo)致了母嬰分隔，若以局域無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)增添視頻攝像功能，產(chǎn)婦可實時觀察新生兒情況，從而減輕產(chǎn)婦心理負擔(dān)，提升產(chǎn)婦對醫(yī)院的滿意度。

3.2.5光能充電使用光能對新生兒腕帶進行充電，可增強電池壽命，減少使用中電量不足的情況。

3.2.6指紋識別技術(shù)指紋識別技術(shù)將新生兒指紋與腕帶形成獨一無二的配對，可有效避免腕帶被調(diào)換。

3.2.7第五代移動通信技術(shù)（5G）隨著下一代移動互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，“萬物互聯(lián)”的構(gòu)想已經(jīng)逐漸從暢想變成了現(xiàn)實，為物聯(lián)網(wǎng)提供了很大的發(fā)展空間。在5G技術(shù)加速發(fā)展的過程中，新生兒防盜和母嬰配對管理系統(tǒng)將得到更多技術(shù)創(chuàng)新，如小型化終端設(shè)備，降低功耗，簡化部署流程，高效化通信等，且其適合大規(guī)模部署實施，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院。綜上所述，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)建設(shè)新生兒防盜與母嬰配對管理系統(tǒng)，可以實時了解新生兒的狀況，降低醫(yī)院在傳統(tǒng)安保漏洞中的管理風(fēng)險，減輕醫(yī)護人員頻繁且重復(fù)的工作，便于管理者統(tǒng)籌安排醫(yī)療工作。

［參考文獻］

［1］嚴詩恬，孫海龍.基于物聯(lián)網(wǎng)的嬰兒防盜系統(tǒng)研究[J].智能建筑電氣技術(shù)，2016，10（5）：23-26.

［2］黃曉鋒，余小鋒.RFID技術(shù)在兒科醫(yī)院嬰兒智能防盜中的應(yīng)用[J/CD].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘（連續(xù)型電子期刊），2015，15（51）：170-172.

［3］顧希.自行研制RFID母嬰識別及嬰兒防盜系統(tǒng)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2011，26（6）：37-39.

［5］魏建新，蒲學(xué)梅，程鵬，等.射頻識別在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2012，9（6）：28-30.

作者：趙曉婧 單位：廣東省第二人民醫(yī)院設(shè)備科