Research on Baby Anti-theft System Based on Internet of Things

嚴(yán)詩(shī)恬 / 孫海龍

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100089)

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Research on Baby Anti-theft System Based on Internet of Things

基于物聯(lián)網(wǎng)的嬰兒防盜系統(tǒng)研究

嚴(yán)詩(shī)恬 / 孫海龍

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100089)

According to the safety management requirements of the newborn babies in hospital, two important functions are illustrated. One function is to prevent the baby was wrongly taken away, and the other is to prevent the baby was stolen. The structure and composition of the baby anti-theft system were article analyzed, and a case was designed which combined with practical projects.

internet of things, baby anti-theft, RFID, signal receptor

0 引言

近幾年，隨著我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展，醫(yī)院的信息化程度在不斷提高。智慧醫(yī)院、數(shù)字化醫(yī)院作為醫(yī)院的發(fā)展方向，引起了廣泛關(guān)注。產(chǎn)科作為醫(yī)院的一個(gè)重要的科室，其安全性特別是新生兒的安全，一直是智慧醫(yī)院需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。為了防止新生嬰兒被抱錯(cuò)或被不法分子偷盜的行為發(fā)生，提高醫(yī)院的安全管理水平，嬰兒防盜系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 嬰兒防盜系統(tǒng)功能

嬰兒防盜系統(tǒng)主要有兩個(gè)重要功能：防止抱錯(cuò)、防止偷盜。

嬰兒防盜系統(tǒng)，是為新生嬰兒和其母親均佩戴一個(gè)具有唯一編碼、可以發(fā)射RDID射頻信號(hào)、沒(méi)有授權(quán)不易摘除并對(duì)身體沒(méi)有傷害的電子標(biāo)簽。通過(guò)軟件可以設(shè)置新生兒與其母親之間電子標(biāo)簽的唯一匹配關(guān)系。通過(guò)讀卡器可以直觀地確定兩個(gè)標(biāo)簽之間是否匹配，并以此方式來(lái)防止嬰兒抱錯(cuò)。

嬰兒防盜系統(tǒng)，是在產(chǎn)科的特定區(qū)域內(nèi)裝設(shè)新生兒電子標(biāo)簽的信號(hào)接收裝置。如若新生兒離開(kāi)此區(qū)域，系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警。如若醫(yī)院的日常嬰兒護(hù)理工作需要暫時(shí)離開(kāi)此區(qū)域，相關(guān)醫(yī)護(hù)工作人員需要辦理臨時(shí)外出手續(xù)予以授權(quán)，并確保嬰兒在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回到監(jiān)控區(qū)域，如有特殊情況，需要延長(zhǎng)外出時(shí)間，須提前辦理延時(shí)手續(xù)。否則，系統(tǒng)會(huì)提示并報(bào)警。以此方式便能實(shí)現(xiàn)嬰兒的防盜功能。

2 系統(tǒng)組成

嬰兒防盜系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)，主要包括：服務(wù)端、客戶端和監(jiān)控端三部分。服務(wù)端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理和保存；客戶端由電子標(biāo)簽和讀卡器等組成；監(jiān)控端包括監(jiān)視器、門(mén)禁系統(tǒng)等。如圖1所示。

圖1 嬰兒防盜系統(tǒng)圖

1)嬰兒電子標(biāo)簽

嬰兒電子標(biāo)簽的外形是一個(gè)小型的電子腕帶，腕帶里包含了一個(gè)有源的電子標(biāo)簽，可以發(fā)送和接收對(duì)身體無(wú)害的射頻信號(hào)。此電子腕帶材料可靠、防水防酒精、對(duì)身體無(wú)害，且一經(jīng)帶上便不可隨意拆下或破壞，若未經(jīng)授權(quán)試圖破壞或拆下腕帶，系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警。每個(gè)嬰兒電子標(biāo)簽具有唯一編碼，不可重復(fù)使用。

2)信號(hào)接收器

信號(hào)接收器是用來(lái)接收電子標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)的設(shè)備。信號(hào)接收器一般安裝在吊頂上，可以接收半徑約12m圓形空曠區(qū)域內(nèi)的射頻信號(hào)。根據(jù)嬰兒防盜系統(tǒng)劃定的安全區(qū)域，遵照接收范圍全覆蓋整個(gè)安全區(qū)域的原則，排布安裝多個(gè)接收器。接收器之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，使采集到的電子標(biāo)簽信號(hào)通過(guò)最短路徑傳輸?shù)胶笈_(tái)主機(jī)，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)佩帶電子標(biāo)簽的新生兒所處的位置，并記錄新生兒的移動(dòng)路線，這樣便能更加有效地對(duì)新生兒進(jìn)行監(jiān)護(hù)。信號(hào)接收器采用天線設(shè)計(jì)，接收靈敏度高，抗干擾強(qiáng)，具有唯一的電子編碼，若信號(hào)接收發(fā)生故障，系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警。對(duì)于鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)的建筑，信號(hào)接收器的接收效果會(huì)受到一定影響，宜將信號(hào)接收半徑調(diào)整為10m。

3)出口監(jiān)視器

出口監(jiān)視器是用來(lái)監(jiān)控出入口區(qū)域的設(shè)備，通常安裝在受保護(hù)區(qū)域的出入口附近，其主要功能是防止新生兒在未授權(quán)的情況下被帶離安全區(qū)域。每個(gè)出口監(jiān)視器都感應(yīng)相應(yīng)的射頻發(fā)射區(qū)域，一旦有未經(jīng)授權(quán)佩戴電子標(biāo)簽的新生兒進(jìn)入到該區(qū)域，系統(tǒng)立即觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)預(yù)響應(yīng)方案聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的門(mén)禁系統(tǒng)關(guān)閉，從而保證新生兒的安全。

4)網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)的主要作用是將信號(hào)接收器和出口監(jiān)視器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)管理服務(wù)主機(jī)，并將管理主機(jī)的指令傳送至信號(hào)接收器和出口監(jiān)視器，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)功能。網(wǎng)關(guān)通常安裝在嬰兒防盜系統(tǒng)所在樓層的弱電豎井內(nèi)，方便日常管理和維護(hù)。

5)系統(tǒng)管理服務(wù)主機(jī)

系統(tǒng)服務(wù)主機(jī)一般安裝于護(hù)士臺(tái)，以便于值班護(hù)士能夠及時(shí)觀察或處理系統(tǒng)的當(dāng)前狀況。系統(tǒng)服務(wù)主機(jī)中安裝有嬰兒防盜系統(tǒng)的軟件，軟件平臺(tái)顯示每個(gè)電子標(biāo)簽和設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖2 產(chǎn)科病房平面圖

本文以某婦產(chǎn)醫(yī)院為例，簡(jiǎn)要介紹嬰兒防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。此醫(yī)院地下一～三層為門(mén)急診、檢驗(yàn)、手術(shù)等科室，四～六層為產(chǎn)科病房。嬰兒防盜系統(tǒng)通常設(shè)置在病房層，每層病區(qū)作為一個(gè)子系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)。

以五層為例，如圖2所示，此層一共有2個(gè)樓梯口和2個(gè)電梯口，其中1個(gè)樓梯廳和電梯廳合用，因此一共有3個(gè)出入口，在每個(gè)出入口均需要設(shè)置1個(gè)出口監(jiān)視器。出口監(jiān)視器的監(jiān)視范圍可以根據(jù)出入口的位置和形狀進(jìn)行調(diào)整。出口監(jiān)視器所監(jiān)控的范圍內(nèi)不允許未經(jīng)授權(quán)的電子標(biāo)簽通行，若未授權(quán)的電子標(biāo)簽進(jìn)入出口控制區(qū)域，則系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警，并聯(lián)動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)，將出入口關(guān)閉，直到醫(yī)護(hù)或安保人員采取相應(yīng)措施。

此病區(qū)的每一位新生嬰兒都會(huì)被帶上一個(gè)帶有電子標(biāo)簽的腕帶。每個(gè)電子標(biāo)簽具有唯一ID號(hào)，值班工作人員將嬰兒及家長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的信息錄入到嬰兒防盜系統(tǒng)內(nèi)。若未經(jīng)授權(quán)，標(biāo)簽被惡意拆除或遭到破壞會(huì)立即報(bào)警。

信號(hào)接收器可根據(jù)劃定的安全區(qū)域范圍來(lái)設(shè)定，每個(gè)信號(hào)接收器接收半徑約為12m的圓形區(qū)域的射頻信號(hào)。信號(hào)受墻體內(nèi)鋼筋屏蔽的影響會(huì)造成衰減(一般病房在設(shè)計(jì)時(shí)，靠近走道的一側(cè)會(huì)設(shè)置衛(wèi)生間，這樣信號(hào)在進(jìn)入房間時(shí)需要穿過(guò)衛(wèi)生間的2道墻)，為了保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在病房?jī)?nèi)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)信號(hào)接收器。在走道上每隔12m設(shè)置一個(gè)信號(hào)接收器，覆蓋走道的探測(cè)區(qū)域。以上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)安全區(qū)域信號(hào)全覆蓋。

若只需確定新生兒處于安全區(qū)域內(nèi)，不需定位到具體房間，則可以只在走道區(qū)域設(shè)定信號(hào)接收器。目前，不同廠家的信號(hào)接收器的供電方式有所不同。常用的有2種：一種采用POE供電方式，即直接通過(guò)網(wǎng)關(guān)和信號(hào)接收器之間的網(wǎng)線提供電源，這種方式需要通信網(wǎng)關(guān)具有POE供電功能；另一種需要提供220V電源，故在建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要提前在吊頂內(nèi)預(yù)留220V交流電源。

通訊網(wǎng)關(guān)一般安裝在本層的弱電豎井內(nèi)，信號(hào)接收器和出口監(jiān)視器通過(guò)網(wǎng)線連接至通信網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)由網(wǎng)關(guān)將信號(hào)傳至服務(wù)主機(jī)。樓層之間的網(wǎng)關(guān)采用垂直網(wǎng)絡(luò)布線連接，使各層子系統(tǒng)通過(guò)垂直網(wǎng)絡(luò)形成整體監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

本層的服務(wù)主機(jī)設(shè)置在護(hù)士臺(tái)，通訊網(wǎng)關(guān)與服務(wù)主機(jī)之間需要一根網(wǎng)線連接，將信號(hào)接收器和出口監(jiān)視器采集到的數(shù)據(jù)匯聚到服務(wù)主機(jī)，并通過(guò)界面顯示出來(lái)。在服務(wù)主機(jī)內(nèi)可預(yù)設(shè)不同情景下的報(bào)警模式，并在收到報(bào)警信號(hào)時(shí)顯示報(bào)警信息。嬰兒出生后，需先在服務(wù)主機(jī)上進(jìn)行登記，記錄新生兒和母親的電子標(biāo)簽配對(duì)關(guān)系，之后便能查看所有電子標(biāo)簽所處的實(shí)時(shí)狀態(tài)，方便護(hù)士或相關(guān)工作人員的對(duì)新生兒進(jìn)行管理。為了提高嬰兒防盜系統(tǒng)的可靠性，服務(wù)主機(jī)可通過(guò)雙電源對(duì)其進(jìn)行供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)闡述了醫(yī)院嬰兒防盜系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)架構(gòu)及組成元件，并結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。對(duì)智慧醫(yī)院的嬰兒防盜系統(tǒng)建設(shè)具有一定的參考意義。

[1] 裘加林，田華，鄭杰，程韌，秦浪.智慧醫(yī)療[M]，北京：清華大學(xué)出版社.2016：97-104.

[2] 吳亞杰.數(shù)字化醫(yī)院[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社.2015:529-544.

YanShitian / Sun Hailong

根據(jù)醫(yī)院新生嬰兒的安全管理需求，提出了嬰兒防盜系統(tǒng)中防止抱錯(cuò)和防止偷盜兩個(gè)重要功能。對(duì)嬰兒防盜系統(tǒng)架構(gòu)和組成進(jìn)行了闡述分析，并結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了案例設(shè)計(jì)。

物聯(lián)網(wǎng) 嬰兒防盜 電子標(biāo)簽 信號(hào)接收器