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2020年04月05日 22:42 ? 次(ci)閱讀

1項(xiang)目概述

1.1 研究內(na)容

本項(xiang)目主要是(shi)完成(cheng)具(ju)有防錯抱(bao)、防被偷(tou)及門禁(jin)功能的新生嬰兒防盜系統研究與(yu)實現,具(ju)體工(gong)作(zuo)包括以下部分︰

系統基本功能︰

建立主動式電(dian)子(zi)標簽(紐扣電(dian)池(chi)供電(dian));

實現對(dui)電(dian)子(zi)標簽識別與(yu)應答(da)的閱讀器(qi);

研究PIC32單(dan)片機的中心處理硬件的開(kai)發(fa);

在相關的出口建立檢測器(qi);

建立異常情(qing)況處理機制,例如嬰兒標記被破壞,標記檢測不到,嬰兒進(jin)去非法區域等,系統對(dui)于相應的情(qing)況進(jin)行相關的處理;

擴展功能︰

實現與(yu)醫院網絡連接(jie),並和醫院的包圍中心進(jin)行聯動;

可以加入(ru)電(dian)子(zi)溫度(du)感(gan)應,對(dui)新生嬰兒進(jin)行體溫測量,防止(zhi)嬰兒發(fa)燒或者低燒,發(fa)現較晚引(yin)起不良的結果。

1.2 開(kai)發(fa)背景(jing)

無線射(she)頻(pin)識別(RFID)技術是(shi)一項(xiang)已經存在數(shu)十年的應用技術,其在物(wu)流與(yu)供應連接(jie)領域的應用才剛剛起步,在其他領域的應用也還處于早期(qi)階段。RFID具(ju)有非可視識別、識別距離較遠、環境(jing)適應性強、具(ju)有唯一的ID號、偽(wei)造與(yu)克隆困難、數(shu)據(ju)可以現場(chang)改寫和數(shu)據(ju)存儲量較大(da)的特點。近年來,RFID技術在許多方面取得長(chang)足的進(jin)步。

醫院每天都(du)有新生嬰兒誕生,由(you)于新生嬰兒外貌特征相似,且沒有理解和表達能力(li),若(ruo)不加以有效(xiao)標識往往會(hui)造成(cheng)嬰兒錯抱(bao)及嬰兒被盜等問(wen)題,給醫院及嬰兒家庭帶(dai)來災(zai)難性的後(hou)果。為了有效(xiao)避免這種(zhong)問(wen)題的出現,我們設計(ji)了一種(zhong)基于RFID技術的嬰兒防盜系統,能夠徹底防止(zhi)嬰兒在醫院內(na)被盜,有效(xiao)保護(hu)嬰兒的安全。無線射(she)頻(pin)識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術是(shi)一種(zhong)非接(jie)觸式的自動識別技術,可通過(guo)射(she)頻(pin)信號自動識別目標對(dui)象.無需可見光源,具(ju)有穿透gan)裕 ?櫨yu)目標直接(jie)接(jie)觸就可以獲取數(shu)據(ju)。

醫院是(shi)人(ren)員復(fu)雜、流動量又非常大(da)的公共場(chang)所。近年來,新生嬰兒在醫院被huan) ? 燎緣氖錄(lu) 7fa)生,傳統的嬰兒監護(hu)管(guan)理通常由(you)采用可視識別文字、條碼、卡片來識別的人(ren)工(gong)看(kan)護(hu)管(guan)理方式,該(gai)管(guan)理方式往往容易因錯誤識別而導致被調換(huan)和被盜竊事lu)fa)生,給醫院和家屬帶(dai)來巨大(da)損(sun)失和影響。

在此(ci)提出一種(zhong)全新的基于RFID技術的新生兒電(dian)子(zi)防盜系統應用設計(ji)方案,由(you)于RFID具(ju)有遠距離非接(jie)觸快(kuai)速準確的讀取特性,非常適合用來對(dui)新生兒特征信息進(jin)行讀取和監控,系統中數(shu)據(ju)處理更加合理科(ke)學,系統運行可靠.

現在,新生兒病區由(you)于缺乏可靠的嬰兒識別產品(pin),采用的是(shi)一塊膠布,上面寫著病人(ren)的病床(chuang)號,貼在病兒的頭部和手部,它是(shi)該(gai)病人(ren)在整(zheng)個住院期(qi)間重(zhong)要標識,由(you)于膠布在洗澡、頭皮輸液後(hou)都(du)需要重(zhong)新填貼。另(ling)外,新生兒皮膚嬌嫩,如果病人(ren)住院時間較長(chang),皮膚都(du)會(hui)出現紅腫等皮膚過(guo)敏(min)現象,經常引(yin)起病人(ren)si)沂艫牟宦 斐cheng)不必要的醫療糾紛。為防止(zhi)皮膚過(guo)敏(min),每天都(du)要換(huan)地方重(zhong)新粘貼,同時手寫資料可能太潦(liao)草(cao)難以辨認(ren),有時無法獲得正確信息,而且重(zhong)復(fu)書寫導致工(gong)作(zuo)負擔加重(zhong)。基于上述原因,我們借助現代無線網絡技術在醫院的廣(guang)泛使用,將(jiang)RFID(Radio Frequency ID)技術引(yin)進(jin)到醫院新生兒管(guan)理上來,做(zuo)了一些嘗(chang)試。本文提出一種(zhong)基于RFID的嬰兒監護(hu)系統應用模(mo)型,通過(guo)對(dui)RFID的數(shu)據(ju)采集、傳輸、處理、存儲、管(guan)理的流程闡述了RFID的新的應用模(mo)式結構,旨在對(dui)RFID的企業應用模(mo)型給出些借鑒的方案。

1.3 項(xiang)目的意(yi)義

近年來,新生嬰兒在醫院被盜的事lu)pin)頻(pin)發(fa)生,傳統的嬰兒管(guan)理通常采用可視識別條碼、卡片來識別的人(ren)工(gong)看(kan)護(hu)管(guan)理方式,新生嬰兒往往特征相似而難以區分,而且其本身的理解和表達能力(li)欠缺,如果不加以有效(xiao)地標識往往會(hui)造成(cheng)錯誤識別而被調換(huan),結果會(hui)給事lu)婕暗母鞣醬dai)來ci)蘅賞旎氐木藪da)影響。因此(ci)克服了傳統的用做(zuo)與(yu)網絡實時通信的監管(guan)系統(如下圖)具(ju)有接(jie)口不足,並且當(dang)醫院局域網出現zhi)gu)障時會(hui)出現信息的滯後(hou)性。以及改進(jin)了傳統應答(da)機制,實現zhong)悄芑 guan)理。

基于PIC32單(dan)片機為中心的電(dian)子(zi)防盜系統��cheng)杓��ji)

圖1 傳統醫院嬰兒防盜系統框圖

我們將(jiang)傳統系統的中間件,以及傳統系統通過(guo)醫院局域網進(jin)行的數(shu)據(ju)分析(xi)以及與(yu)相關業務平台向對(dui)應的控制操作(zuo),集成(cheng)在一塊MCU嵌(qian)入(ru)式系統中,由(you)嵌(qian)入(ru)式系統做(zuo)出智能的判斷。實現了系統平台的多功能化,以及微(wei)小型tu)  ㄓ眯栽鑾俊?梢約尤ru)更多的模(mo)塊功能,實現新生嬰兒管(guan)理的完全智能化。

2 詳細(xi)設計(ji)

本部分zhong)饕﹦檣芑FID的新生嬰兒防盜,防錯抱(bao)系統的總體思(si)路和研究方向,在實施過(guo)程中可能存在修(xiu)改和變化。

2.1系統整(zheng)體框圖

基于PIC32單(dan)片機為中心的電(dian)子(zi)防盜系統��cheng)杓��ji)

圖2 RFID部分原理圖

2.2功能描述

1..基本功能︰

(1)這里我們所采用的基于PIC32的中心控制系統,使用The PIC32 Ethernet Starter Kit開(kai)發(fa)板是(shi)一個功能強kan)da)的微(wei)控制器(qi)開(kai)發(fa)板,並且其適用于嵌(qian)入(ru)式控制和tu)qi)人(ren)工(gong)程設計(ji)領域。作(zuo)為檢控系統的中心控制芯片,以及與(yu)事lu)喙卮 砣ren)員進(jin)行通訊。其接(jie)受應答(da)器(qi)發(fa)送(song)的信息與(yu)數(shu)據(ju),並對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行分析(xi),進(jin)行精確的定位,實時動態的顯示jing)魷衷謁械dian)子(zi)標簽的狀(zhuang)態,可以實時查看(kan)。並判斷出故(gu)障的地方jie)yu)相應的編號。

(2)采用以每一個嬰兒或者其他監護(hu)人(ren)員配(pei)用一個電(dian)子(zi)標簽,電(dian)子(zi)標簽是(shi)采用主動性電(dian)子(zi)標簽,使用紐扣型tou)dian)池(chi),具(ju)有工(gong)作(zuo)可靠性高,作(zuo)用距離遠等優點。

(3)應答(da)器(qi)則是(shi)用來感(gan)應電(dian)子(zi)標簽,在所裝(zhuang)有應答(da)器(qi)的空間對(dui)所有的電(dian)子(zi)標簽進(jin)行識別和tou)胤餃啡ren)。

(4)觸摸(mo)式液晶顯示,用于設置初始狀(zhuang)態,以及增加電(dian)子(zi)標簽和減(jian)少電(dian)子(zi)標簽(當(dang)嬰兒期(qi)滿出院,或者有新生兒出生)進(jin)行相應的狀(zhuang)態輸入(ru),以及數(shu)據(ju)的查詢。以及顯示對(dui)現狀(zhuang)的實時顯示,以及對(dui)突(tu)發(fa)狀(zhuang)況的特殊(shu)顯示(例如事故(gu)發(fa)生地點等)。

(5)如果有更多需要,則通過(guo)網絡或者GPRS等方式對(dui)相關人(ren)員進(jin)行通知,要求進(jin)行查證。也可以通過(guo)網絡與(yu)醫院的網絡中心進(jin)行通訊,並且定時的將(jiang)數(shu)據(ju)進(jin)行備份記錄(lu)。

2.擴展功能︰

(1)可以在模(mo)塊中加入(ru)其它生物(wu),物(wu)理,化學等方面的傳感(gan)器(qi),對(dui)相應的狀(zhuang)況進(jin)行預警處理,例如在電(dian)子(zi)標簽中加入(ru)溫度(du)感(gan)應,並且將(jiang)可疑的情(qing)況進(jin)行匯報,防止(zhi)嬰兒或者病患的高燒或者低燒,導致問(wen)題的發(fa)生,進(jin)一步的保障病人(ren)的生命安全。

(2)可以在應答(da)器(qi)中加入(ru)對(dui)氣(qi)體的感(gan)應模(mo)塊,有效(xiao)的檢測空氣(qi)中的氣(qi)體成(cheng)分,並對(dui)其分析(xi),如果出現火災(zai)等事故(gu),或者其他氣(qi)體的泄露等可以通過(guo)警報,並對(dui)相應的情(qing)況進(jin)行適時的處理。

2.3硬件設計(ji)

中心控制模(mo)塊

PIC32的主頻(pin)可以達到80MHz,其帶(dai)有512K閃存,128K的RAM,以及集成(cheng)的DMACANUSB總線。可以完好的實現本設計(ji)中的數(shu)據(ju)處理,以及數(shu)據(ju)存儲和與(yu)以太網通信的功能。通過(guo)以太網實現對(dui)閱讀器(qi)所采集數(shu)據(ju)的接(jie)收以及根據(ju)數(shu)據(ju)迅速的做(zuo)出相應的判斷,以及可以通過(guo)此(ci)song)縭迪鐘yu)醫院網絡的通訊,以及根據(ju)原始數(shu)據(ju)進(jin)行相關判斷並做(zuo)出指示和控制。

基于PIC32單(dan)片機為中心的電(dian)子(zi)防盜系統��cheng)杓��ji)

圖3 中心模(mo)塊

觸摸(mo)屏模(mo)塊(人(ren)工(gong)輸入(ru)輸出顯示模(mo)塊)

我們所采用的是(shi)北京迪文科(ke)技有限公司的只能顯示終端DP104B,其帶(dai)有與(yu)PC機的DB9串口連接(jie),可以實現與(yu)PC機的一致性,以及RS485接(jie)口,可以很好的與(yu)中心控制模(mo)塊實現數(shu)據(ju)的傳輸。迪文智能采用的是(shi)16位的顏色(se)模(mo)式,最多可以表現65536種(zhong)顏色(se),和可以接(jie)受外部訪問(wen)的32MB用戶存儲器(qi)。完全的可以達到我們系統實現實時顯示的要求。以及可以在觸摸(mo)鍵盤上實現對(dui)系統的設置,以及一些數(shu)據(ju)的調用和改變,當(dang)一個嬰兒出院或者一個新生嬰兒出生時適當(dang)的設置。並且可以根據(ju)需求提供動態數(shu)據(ju)統計(ji)顯示。

電(dian)子(zi)標簽與(yu)閱讀器(qi)

電(dian)子(zi)標簽采用的射(she)頻(pin)模(mo)塊是(shi)nRF2401,其具(ju)有功耗低,體積小,成(cheng)本低,便攜(xie)性強等優點,它是(shi)一款新型tou)牡dan)片射(she)頻(pin)收發(fa)器(qi)件,內(na)置頻(pin)率合成(cheng)器(qi),功率放大(da)器(qi)晶體振蕩(dang)器(qi),調制器(qi)等功能模(mo)塊。其輸出功率和通信頻(pin)道可通過(guo)程序進(jin)行配(pei)置,本系統采用2.4GHz的頻(pin)率。采用3V內(na)置紐扣電(dian)池(chi)提供電(dian)源供電(dian),可以實現zhong)鞫 允侗稹/p>

閱讀器(qi)所使用的是(shi)nRF2401模(mo)塊,並采用3.3V直流供電(dian),帶(dai)有RS485等接(jie)口,以及TCP/IP接(jie)口,實現與(yu)以太網的通信。

基于PIC32單(dan)片機為中心的電(dian)子(zi)防盜系統��cheng)杓��ji)

圖4電(dian)子(zi)標簽與(yu)閱讀器(qi)原理圖

2.4 軟件設計(ji)

主要流程︰

基于PIC32單(dan)片機為中心的電(dian)子(zi)防盜系統��cheng)杓��ji)

圖5 應答(da)器(qi)流程圖

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圖6 中心處理流程圖
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