基于RFID技術的醫療設備定位管理系統的應用

徐志明，潘曉東，陸婷娟

解放軍第117醫院 a.院部；b.信息科，浙江 杭州 310013

基于RFID技術的醫療設備定位管理系統的應用

徐志明a，潘曉東b，陸婷娟b

解放軍第117醫院 a.院部；b.信息科，浙江 杭州 310013

在應急救援或災害救援環境下，醫療設備處于不斷的使用、轉移、存儲這一系列的過程中。定位系統利用基于RFID技術設計，包括RFID標簽、讀卡器、無線數據傳輸、中央監控服務器以及商用移動數據傳輸等組成，可準確掌握醫療設備在救援區域內的位置信息，以便快速調用，從而提升應急救援保障能力具有較好的幫助。

醫療設備；RFID；設備定位；救援地域

引言

應急救援特別是災害救援環境下，醫療設備快速而有效的使用，是提高救援保障水平的重要環節。然而，實際展開救援過程中，醫療設備種類多，每種的數量卻相對較少；遇到批量傷員需要留點觀察、前接后送，很多設備就會隨著病人移動；而暫時不用的一些設備又會置于箱組中。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、設計一套醫療設備實時定位管理系統，以解決上述問題。

1 RFID技術

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

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

2 總體設計

該定位RFID系統由閱讀器（Reader）、無源電子標簽（Tag）、無線傳輸網絡、安裝有應用軟件系統的中央監控服務器組成。其工作原理為：閱讀器通過其自帶的發射天線（電磁耦合線圈）發送一定頻率的電磁射頻信號，產生一定的覆蓋區域，當粘貼在醫療設備上的電子標簽進入該區域后，其自帶的電磁耦合線圈獲得閱讀器發出的電磁能量，并將標簽激活，把自身芯片中存儲的編碼等信息發送出去，供閱讀器獲取；閱讀器對接收的信號進行解碼，并通過無線數據傳輸網絡，發送到服務器，由應用軟件系統進行相關處理；軟件系統通過判斷哪一個閱讀器獲取某個特定的標簽信息，來判斷粘貼有對應條碼的目標設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：進入中央監控服務器的操作系統登陸界面、應用軟件登陸界面，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域以及更改設備的質量狀態與使用狀態；② 高級用戶登錄：高級用戶主要是體現在讀卡器的設置階段，普通人員無法對讀卡器進行增減設置；一旦設置完成，則注銷該登陸模式，轉入普通人員登陸，以提高安全性。

2.2 醫療設備狀態變換

如醫療設備質量狀態發生改變（由正常使用狀態變為故障狀態），則在服務器的顯示內容由綠色變為紅色；反之，醫療設備得到修復，則由紅色變為綠色。

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

2.3 基于RSSI的定位模式

如果某個區域只有一個讀卡器的覆蓋區域，那么裝備處于哪個區域相對簡單；實際展開過程中，幾個讀卡器覆蓋區域之間有交叉，即某個小區域可能有幾個讀卡器同時覆蓋到。該定位技術利用發射信號強度的衰減與讀卡器、標簽之間的距離成函數關系，無線信號接收功率PR和發射功率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域。

3 系統應用實施的探討

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

應急救援分隊領受任務后，利用系統在庫房內確定自己所需要攜帶的設備，以及它在庫房內的相對位置，并且可以保證每臺帶出去的設備都是質量狀態完好的。

抵達某個指定地域展開后，迅速組建臨時Wi-Fi，使得區域內的數據無線傳輸搭建起來。在每個醫療（救治）單元，安裝RFID讀卡器，并將讀卡器進行設置其對應的區域位置，并將讀卡器掛到相應位置。如此，每個讀卡器都有了一定的覆蓋區域，一旦貼有RFID標簽的設備進入該區域，則在中央監控服務器中顯示出來。

4 具體應用

某次任務需要，在某地域展開工作。設置Wi-Fi后，實際展開6個讀卡器覆蓋區域，見圖1。當裝備C從讀卡器1區域轉移到讀卡器2的區域后，引起中央監控站的顯示發生變化，見圖2。

圖1 展開區域圖

圖2 裝備轉移實例圖

此次任務中，我們使用救護車運送傷員至后方醫院，對于車內裝備（比如監護儀、除顫儀、微泵、電動呼吸機等設備），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據來滿足無線傳輸與定位的要求，即我們可以通過系統了解到哪幾樣裝備在救護車上，結合第三方地圖軟件，我們還可以知道救護車在什么位置。

5 討論

系統的使用將使醫療設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），將會從技術上提高救援環境的綜合管理水平。

此外，隨著RFID技術在各領域的普及，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生影響，從而加強技術措施在實際應用環境下對系統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計[J].儀表技術與傳感器,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[J].電腦知識與技術,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