基于RFID技術精神病院病員動態智能化管理系統的設計

施惠芬 齊天白△ 侯珺琳

基于RFID技術精神病院病員動態智能化管理系統的設計

施惠芬①齊天白①△侯珺琳①

目的：使用基于射頻識別(RFID)技術的精神病院病員動態智能化管理系統，對精神病患者進行安全管理，便于管理人員能夠清楚地了解精神病患者的實時動態。方法：設計動態智能化管理系統，其硬件由患者腕帶(電子標簽)、定位器、閱讀器和服務器組成，并對系統的體系結構、硬件部分和功能模塊進行程序化設計。結果：改變了以往花費大量人力物力進行精神患者監管的現狀，減輕了醫護人員負擔，降低了精神病院病員管理壓力，提高了醫院現代化管理水平。結論：基于RFID技術精神病院病員動態智能化管理系統提升了醫院的綜合管理水平，加快了醫院的信息化建設。

射頻識別技術；精神病患者管理；系統設計；信息化

根據中國疾病預防控制中心精神衛生中心公布的數據顯示，我國各類精神疾病患者人數在1億人以上，需要隔離封閉式管理精神病患者人數已超過1600萬[1]。衛生部的數據顯示，我國注冊精神科醫師數量只有2.05萬人，護士3萬人，平均10萬人中有1.5名精神科醫師，2.2名護士，配備比例嚴重失調[2]。精神病專科三甲醫院患者最多時，10余名醫護人員需要照顧近百名患者，工作強度極大。目前，醫院對精神患者的看護管理仍處于人工階段，需要耗費大量人力物力。為了避免出現看護管理疏忽失誤，本研究設計基于射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術的精神病院病員動態智能化管理系統，對精神病院病員的管理向現代化、信息化方向邁進[3]。

1 RFID系統原理

RFID系統由電子標簽、閱讀器和應用軟件等3部分組成[4]。電子標簽由標簽天線及芯片組成，附著在物體上標識目標，是用于識別和傳輸物體信息的載體。閱讀器是用于讀取標簽信息的設備，可為手持式或固定式。典型的閱讀器含有控制模塊、射頻模塊、接口模塊以及天線。通常，該設備與計算機相連，將所讀取到的標簽信息傳送到計算機中便于下一步處理。應用軟件主要完成數據信息的存儲、管理以及對電子標簽進行讀寫控制[5]。RFID是20世紀90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術，以無線射頻方式自動識別和數據傳送，可以實現遠距離識別[6]。利用RFID技術特點設計一套基于RFID技術的精神病院病員動態智能化管理系統，對精神病患者進行安全管理，隨時掌握患者的位置，以實現對精神病患者實時監護，保障安全[7]。基于RFID技術的精神病院病員動態智能化管理系統硬件結構如圖1所示。

圖1 RFID系統硬件組成示圖

2 動態智能化管理系統設計

2.1 系統結構

基于RFID技術的精神病院病員動態智能化管理系統由患者腕帶電子標簽、定位器和閱讀器通過通訊網關和服務器相關聯，進行數據交換[8](如圖2所示)。

圖2 病員動態智能化管理系統的構成

目前所使用的頻段為125 K用于門禁、動物識別、會議管理及停車場等；頻段為13.56 M用于消費、門禁及支付等。頻段為433 M用于通信對講設備及人員定位等；頻段為915 M用于零售、防偽、物流、資產管理、包裹識別、工業自動化產品識別、軍事及醫療等；頻段為2.4 G用于車輛、煤礦、集裝箱及人員等識別[9]。本系統采用125 K+433 M+13.56 M三頻段結合的模式，可應用于各類場景。

2.2 硬件設計

2.2.1 患者腕帶電子標簽

本系統中使用的患者腕帶為CC-TW411A型可充電防拆卸的新型腕帶(杭州中芯微電子有限公司)。適用于特殊監管人群的信息管理，如精神患者、智障人群和監所在押人員，具有區域定位、點名、押解、考勤及刷卡消費等功能；同時具有信息單向定時上傳、異常信息主動報警、關鍵區域準確定位以及腕帶破壞報警提示等功能。人員腕帶與閱讀器工作在433 M頻段，通過無線進行數據交換，系統設計模式為腕帶發送數據，閱讀器負責接收，使信號傳輸簡單高效。

2.2.2 定位器

定位器同樣使用了中芯微電子開發的CCLC14ADT門禁型定位器，內部集成433 M模塊和125 K模塊，可實現喚醒腕帶發送定位信號和自我檢測的功能。定位器主要安裝在門口、通道等需要定位的關鍵區域，并在后臺系統中將該定位器ID和其部署位置相匹配。

定位器具有關鍵區域實時定位、敏感區域靠近識別和進出區域人員統計等主要功能。定位器可適用于不同的應用場景，并且直接與患者腕帶電子標簽進行數據交換。只要給定位器提供電源，定位器通過天線會持續不斷的發出低頻電磁波，對進入此電磁波的電子標簽發送該定位器所代表的位置信息，從而使電子標簽接收到定位命令而切換為定位狀態，持續不斷的向閱讀器發送定位信息[10]。

2.2.3 閱讀器

閱讀器又叫數據接收器，本研究采用CC-RD14BBZ型閱讀器(杭州中芯微電子開發)。閱讀器可適用于各種RFID的應用環境，提供實時標簽閱讀自動化管理，面向位置的標簽數據管理，以及面向應用程序的標準化數據接口，是整套動態智能化管理系統中的核心組件。該閱讀器具有數據快速處理、標簽數據接收及多種數據傳輸方式等功能。

閱讀器通過433 M工作頻段實時監控范圍內定位器的狀態信息，判斷定位器是否在正常工作；同時閱讀器還可實時接收來自患者腕帶電子標簽定位信號，并將數據篩選后通過指定傳輸鏈路上傳到服務器。

2.3 系統軟件功能設計

系統軟件具有普通數據庫管理軟件的基本功能，同時還可通過串口及讀寫標簽子程序很好地實現電子標簽與數據庫信息的連接，滿足精神病院病員動態智能化高效的管理要求。在軟件的設計中，重點解決了數據庫訪問、RFID讀寫器的控制等技術問題。

2.3.1 開發環境

數據庫后臺使用Microsoft SQL Server2008作數據庫管理系統，前臺開發工具使用Microsoft Visual Studio 2010.Net，程序設計語言為VC++。其系統關鍵技術為數據庫與VC++連接的解決方法。

2.3.2 系統關鍵技術的解決

(1)VC++用數據對象(ActiveX data objects，ADO)連接數據庫的通常做法是：用#import指令引入ADO類型庫COM庫的初始化→創建連接對象并連接數據庫→通過JET數據庫引擎對Access2000數據庫的連接→執行SQL命令并取得結果記錄集，或者利用命令對象來執行SQL命令。每次用VC++做數據庫相關程序都要重復步驟，十分繁瑣。本系統連接數據庫為SQL 2008將連接數據庫的方法打包成通用的頭文件adodb.h，在使用的地方加上#include"adodb.h"而無需每次連接數據庫都去重做一遍，然后在需要的地方調用其中的函數。

(2)編寫一個Login.ini文件存放連接數據庫的參數→在系統的InitInstance函數中通過GetPrivateProfileString函數讀取設置在Login.ini文件中的信息→將得到的數據初始化為字符串進行數據庫連接。系統程序需要采用連接本地SQL數據庫→由#import指令引入ADO類型庫COM庫的初始化→編寫OnInitADOConn()函數用于初始化連接→先從Login.ini文件中分別讀取Server、DataBase、UserId、PassWord四個參數，分別用于設置服務器名(本地SQLServer數據庫可以填寫127.0.0.1)數據庫名、用戶ID、密碼和權限。將參數填充到連接串中之后，使用AfxOleInit()函數初始化OLE連接，AfxEnable ControlContainer()函數允許應用程序作為控件容器使用，m_pRs1-＞Open (""，""，""，"")，然后編寫ExitConnect()函數用于斷開數據庫連接。

(3)該技術方法有效降低VC++連接數據庫的復雜程度，降低出錯概率，可以根據自己的需求修改Login.ini和OnInitADOConn()函數。在調試過程中，要仔細核對Login.ini里邊的數據庫名稱、用戶名、密碼和權限等信息，要確保數據庫登錄的名稱和密碼與其一致。

2.3.3 功能模塊設計

(1)身份識別。將在院的每位患者佩帶一只腕帶，該腕帶采用RFID技術，擁有唯一的識別編碼，在佩戴完成之后，經管理者確認綁定能用來準確識別患者的身份信息，以解決醫院大量患者的身份識別問題。

(2)患者定位統計。將醫院的信號做全覆蓋，在覆蓋范圍內設置定位區域，當佩戴腕帶的患者經過處于定位范圍內時，能夠及時了解到患者所在的區域、病房、住院編號和病區等信息。對醫院已劃分的區域內的患者進行數量的清點，統計各個區域內的患者數量以及相關的信息，確保患者數量準確。

(3)危險區域提醒。在容易發生逃逸或者造成其他事故的位置，如封閉精神科的大門口、各樓層強電間等，安裝設置RFID定位設備，對這些危險區域進行信號監控，當佩戴腕帶的患者進入到這些危險區域時，設備會將報警信號傳送到后臺監控中心，提示管理人員第一時間對該事件做出處理。

(4)標簽破壞提醒。當佩戴有腕帶的患者將腕帶私自打開或者破壞、非授權情況下拆下腕帶時，腕帶會發送信號至后臺，提醒管理人員腕帶出現問題，方便管理者平時對腕帶的維護與管理。

(5)患者追蹤。由于醫院患者基數大且建筑面積大，看護人員若快速找到想要找尋的目標需花費大量的時間和管理力量。而系統人員查找的功能可以通過查找人員的姓名或者住院編號確定其所在的位置，查找完成時人員所在位置區域會直接顯示到地圖中央并帶有閃爍提示。

(6)歷史軌跡。該功能主要記錄患者在某段時間內的歷史軌跡，通過部署在整個醫院的各種定位設備，系統能夠記錄每一位佩戴腕帶的患者去過的房間、關鍵點和危險區域等歷史活動軌跡。

看護人員可通過輸入人員姓名或者住院編號進行查詢，可查詢任意一個佩戴腕帶的患者在某段時間內的活動軌跡，并以列表的方式顯示人員途徑的區域與進入區域的時間。

(7)門禁聯動。在電子標簽中集成13.56 M的頻段，可與現有的門禁系統無縫結合讓患者帶著腕帶可以通過一些可控的區域，方便患者的生活，同時便于醫護人員管理。醫護人員可獲得所有區域的開門權限[11]。

(8)標簽充電提醒。患者佩戴并使用腕帶一定時間后，當腕帶電量下降時其會主動向系統反饋電量信息，提醒管理者或者看護人員給患者的腕帶充電，以使腕帶能夠正常使用。

(9)數據對接。系統可以與醫院本身的醫院信息系統(hospital information system，HIS)對接，患者住院號、姓名、性別、年齡和病癥等所有信息數據可從醫囑系統調用[12]。

3 動態智能化管理系統應用

3.1 常規工作界面

常規工作界面中可以顯示出該分離區域內患者人數，點擊數字可以知道區域內有哪些患者和事先綁定的患者的詳細信息，并可以看出患者是否在指定區域以及一段時間內該患者的活動軌跡，如果患者由于離開指定區域而觸發了定位器，界面立刻會收到閱讀器傳輸的報警信息，提醒通知相關人員。某病區樓層如圖3所示。

圖3 某病區樓層的常規工作界面圖

3.2 人員查找功能

當需要查找某位隔離病區的患者時，在空格處輸入患者姓名，系統人員查找界面的右邊立刻會彈出患者所在位置，即刻找到該患者，從而為醫護管理人員節省下大量時間和精力。人員查找界面如圖4所示。

圖4 人員查找界面圖

3.3 異常行為報警

該系統針對精神病院的特殊情況，設計了目前可能出現的各種情況報警。系統告警顯示包括聲光報警、短信報警和電腦報警3種情況。情況處理后則停止告警。

(1)長時間滯留報警。當患者長期停留在廁所、浴室等區域，系統就會自動告警提醒護士站護士，時限可由醫護人員自行設計。

(2)離開區域報警。當患者離開允許活動的區域，進入醫護人員辦公室或者試圖進入異性病區時，或心身科患者晚上未請假而擅自離開病房時，系統均會觸發護士站監測電腦的警報。

(3)破壞腕帶報警。除醫護人員主動拆除電子腕帶外，患者想自行拆除或者破壞，系統會引起護士站監測電腦警報，并提示醫護管理人員具體報警腕帶編號。

4 結論

RFID技術具有防水、防磁、耐高溫、讀取距離遠和存儲數據容量大等特點，但該項先進技術在醫療方面應用較少，尤其是在精神病院病員的管理方面，目前國內尚無應用先例[13-14]。由于精神患者的出逃引起的社會問題屢見不鮮，導致精神病院的病員管理長期以來都是難題，而傳統的人工管理已經跟不上醫院發展的步伐[10，16]。本研究嘗試設計一套基于RFID技術精神病院病員動態智能化管理系統，針對精神病院管理的特點，對這一系統進行初步的設計和研究，目前只是一個初步的雛形，需要在后續的工作中不斷完善。該系統若能夠在醫院尤其是精神病醫院推廣開來，必將會極大提升醫院的綜合管理水平，提升醫院形象，提高精神病專科醫院的社會效益。

[1]江灼巧.我國精神衛生資源現狀及需求研究進展[J].右江民族醫學院學報，2016，38(4)：442-443，452.

[2]吳俊英.民政精神病院開展優質護理的困難與對策[J].中國民康醫學，2014，26(1)：105-106.

[3]Tian Y，Chen G，Li J.A new ultra-lightweight RFID authentication protocol with permutation[J]. IEEE Communications Letters，2012，16(5)：702-705.

[4]李遠洋，王新沛，王曉民.RFID技術在醫療設備信息化管理中的應用分析[J].中國醫療設備，2013，28(4)：100-102.

[5]劉曉華，田金，許鋒.RFID定位技術在醫療設備管理中的應用與展望[J].中國醫療設備，2013，28(2)：39-42.

[6]陳新.物聯網中的RFID技術及物聯網的構建[J].電腦知識與技術，2015(1)：48-50.

[7]Ajami S，Rajabzadeh A.Radio Frequency Identification(RFID)techn0109y and patient safety[J].J Res Med Sci，2013，18(9)：809-813.

[8]周聞博.基于射頻識別技術的醫療設備管理系統的開發與應用[J].中國醫學裝備，2012，9(3)：24-29.

[9]趙斌，張紅雨.RFID技術的應用及發展[J].電子設計工程，2010(10)：123-126.

[10]Hasanuzzaman FM，Yang X，Tian Y，et al. Monitoring Activity of Taking Medicine by Incorporating RFID and Video Analysis[J].Netw Model Anal Health Inform Bioinform，2013，2(2)：61-70.

[11]瞿小玲，王潔.RFID在智能門禁系統中的應用[J].黑龍江科技信息，2011(21)：32-33.

[12]唐維維，王虹.無線射頻識別技術在醫療管理系統中的應用[J].醫療衛生裝備，2015，36(12)：109-112.

[13]畢于慧，聶吉言.RFID技術在精神病患者管理中的應用研究[J].醫療衛生裝備，2011，32(7)：33-35.

[14]尹莊.新形勢下精神病院建設發展的思考[J].現代醫院管理，2016(1)：47-49.

[15]史森中，童飛，黃昊，等.基于無線射頻辨識系統醫院患兒管理系統的設計及應用[J].中國醫學裝備，2017，14(2)：86-89，90.

[16]李春勇，許芷浩，蔡成兆.重點精神患者管控問題及其對策[J].山東警察學院學報，2014(3)：138-144.

A design of dynamic intelligent management system for patients in mental hospital based on RFID technique/SHI Hui-fen, QI Tian-bai, HOU Jun-lin//China Medical Equipment,2017,14(7):118-121.

Objective: To implement dynamic intelligent management system for patients in mental hospital based on RFID technique so as to achieve safe management for patients and contribute to grasp the patient's status in real time. Methods: The hardware of the designed dynamic intelligent management system was consisted of patient's wristbands (electronic tags), locator, reader and the server. The architecture, hardware and function modules of the system were procedural designed. Results: The new design has changed the traditional supervised situation for psychopath which need many manpower and material resources, and reduced the burden of paramedical staff, and decreased the pressure of management for psychopath and enhanced the management level of modernization in hospital. Conclusion: The dynamic intelligent management system based on RFID technique can enhance the management level of hospital, and accelerate the construction of informatization for hospital and improve the image of hospital.

RFID technique; Management in patients with psychosis; Systemic design; Informatization

Department of Equipment, Huzhou Third People's Hospital, Huzhou 313000, China.

施惠芬,女,(1971- ),本科學歷，工程師。湖州市第三人民醫院設備科，從事醫療設備的管理和研究工作。

2017-03-27

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.030

1672-8270(2017)07-0118-04

R-058

A

△共同第一作者：齊天白

①湖州市第三人民醫院設備科 浙江 湖州 313000