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2020年03月(yue)07日 13:01 ? 次(ci)閱(yue)讀

1項目概述

1.1 研究(jiu)內容

本項目主(zhu)要是完成具有防錯抱、防被偷及門禁(jin)功能(neng)的新生嬰兒防盜系(xi)統研究(jiu)與實現,具體工作包括以(yi)下部分︰

系(xi)統基本功能(neng)︰

建立主(zhu)動(dong)式電子(zi)標簽(紐扣電池供電);

實現對(dui)電子(zi)標簽識別與應答的閱(yue)讀liao)鰨/p>

研究(jiu)PIC32單片(pian)機的中xing)拇 磧布jian)的開發(fa);

在(zai)相關的出(chu)口建立檢測(ce)器;

建立異常情況處理機制,例如嬰兒標記(ji)被破(po)壞,標記(ji)檢測(ce)不(bu)到,嬰兒進去非法(fa)區域等,系(xi)統對(dui)于相應的情況進行(xing)相關的處理;

擴展功能(neng)︰

實現與醫院網絡連接,並和醫院的包圍(wei)中xing)慕xing)聯(lian)動(dong);

可以(yi)加入電子(zi)溫lu)雀gan)應,對(dui)新生嬰兒進行(xing)體溫測(ce)量(liang),防止嬰兒發(fa)燒或者低燒,發(fa)現較晚(wan)引(yin)起不(bu)良的結果。

1.2 開發(fa)背景(jing)

無線射頻識別(RFID)技術是一項已(yi)經存在(zai)數十年的應用技術,其在(zai)物流與供應連接領域的應用mao)鷗gang)剛(gang)起步,在(zai)其他領域的應用也bu)勾τ讜縉誚錐巍a href='http://www.hqchip.com/app/193' target='_blank' class='arckwlink_hide'>RFID具有非可視識別、識別距(ju)離較遠、環境(jing)適應性(xing)強、具有唯一的ID號、偽造(zao)與克隆(long)困難xuan)?菘梢yi)現場改寫和數據存儲量(liang)較大的特點(dian)。近年來,RFID技術在(zai)許多方(fang)面取得(de)長足的進步。

醫院hao)刻於du)有xing)律?  捎諦律?餉mao)特征相似,且沒(mei)有理解(jie)和表達(da)能(neng)力,若不(bu)加以(yi)有xing)xiao)標識往(wang)往(wang)會造(zao)成嬰兒錯抱及嬰兒被盜等問題,給醫院及嬰兒家庭帶(dai)來災難性(xing)的後果。為了有xing)xiao)避免這(zhe)種問題的出(chu)現,我們(men)設(she)計了一種基于RFID技術的嬰兒防盜系(xi)統,能(neng)夠徹底防止嬰兒在(zai)醫院內被盜,有xing)xiao)保護嬰兒的安全(quan)。無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術是一種zhi)牆喲?降淖遠dong)識別技術,可通過射頻信號自動(dong)識別目標對(dui)象.無需可見光(guang)源(yuan),具有穿透gan)xing),無需與目標直接接觸就可以(yi)獲取數據。

醫院是人員復(fu)雜、流動(dong)量(liang)又zhi)淺4蟺墓gong)共場所(suo)。近年來,新生嬰兒在(zai)醫院被丟失、盜竊(qie)的事(shi)件(jian)經常發(fa)生,傳(chuan)統che)撓?嗷?芾磽 S剎捎每墑郵侗鷂淖幀?趼搿 ㄆpian)來識別的人工看護管理方(fang)式,該管理方(fang)式往(wang)往(wang)容易(yi)因錯誤識別而導致被調換和被盜竊(qie)事(shi)件(jian)發(fa)生,給醫院和家屬帶(dai)來巨大損(sun)失和影響。

在(zai)此提出(chu)一種全(quan)新的基于RFID技術的新生兒電子(zi)防盜系(xi)統應用設(she)計方(fang)案,由于RFID具有xing)毒ju)離非接觸快速準確的讀取特性(xing),非常適合用來對(dui)新生兒特征信息進行(xing)讀取和監控(kong),系(xi)統中數據處理更加合理科學,系(xi)統運行(xing)可靠.

現在(zai),新生兒病區由于缺乏可靠的嬰兒識別產品,采用的是一塊膠(jiao)布,上面寫著病人的病床號,貼(tie)在(zai)病兒的頭(tou)部和手部,它是該mao)∪嗽zai)整個住院期間重(zhong)要標識,由于膠(jiao)布在(zai)洗澡、頭(tou)皮輸(shu)液後都(du)需要重(zhong)新填貼(tie)。另外,新生兒皮膚嬌嫩(nen),如果病人住院時間較長,皮膚都(du)會出(chu)現紅腫等皮膚過敏現象,經常引(yin)起病人家屬的不(bu)滿,造(zao)成不(bu)必要的醫療(liao)糾紛。為防止皮膚過敏,每天都(du)要換地方(fang)重(zhong)新粘貼(tie),同時手寫資料可能(neng)太潦草(cao)難以(yi)辨認,有時無法(fa)獲得(de)正確信息,而且重(zhong)復(fu)書寫導致工作負(fu)擔加重(zhong)。基于上述原因,我們(men)借助現代無線網絡技術在(zai)醫院的廣(guang)泛使(shi)用,將(jiang)RFID(Radio Frequency ID)技術引(yin)進到醫院新生兒管理上來,做了一些嘗試(shi)。本文提出(chu)一種基于RFID的嬰兒監護系(xi)統應用模型,通過對(dui)RFID的數據采集、傳(chuan)輸(shu)、處理、存儲、管理的流程闡述了RFID的新的應用模式結構,旨在(zai)對(dui)RFID的企業(ye)應用模型給出(chu)些借鑒(jian)的方(fang)案。

1.3 項目的意義

近年來,新生嬰兒在(zai)醫院被盜的事(shi)件(jian)頻頻發(fa)生,傳(chuan)統che)撓?芾磽 2捎每墑郵侗 趼搿 ㄆpian)來識別的人工看護管理方(fang)式,新生嬰兒往(wang)往(wang)特征相似而難以(yi)區分,而且yi)潯舊淼睦斫jie)和表達(da)能(neng)力欠缺,如果不(bu)加以(yi)有xing)xiao)地標識往(wang)往(wang)會造(zao)成錯誤識別而被調換,結果會給事(shi)件(jian)所(suo)涉及的各方(fang)帶(dai)來ci)蘅賞旎hui)的巨大影響。因此克服(fu)了傳(chuan)統che)撓米 臚縭凳蓖ㄐ諾募喙芟xi)統(如下圖)具有接口不(bu)足,並且ye)dang)醫院局(ju)域網出(chu)現故(gu)shou)鮮被岢chu)現信息的滯後性(xing)。以(yi)及改進了傳(chuan)統應答機制,實現智能(neng)化(hua)管理。

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖1 傳(chuan)統醫院嬰兒防盜系(xi)統框圖

我們(men)將(jiang)傳(chuan)統系(xi)統che)鬧屑浼jian),以(yi)及傳(chuan)統系(xi)統通過醫院局(ju)域網進行(xing)的數據分析(xi)以(yi)及與相關業(ye)務平台向對(dui)應的控(kong)制操作,集成在(zai)一塊MCU嵌入式系(xi)統中,由嵌入式系(xi)統做出(chu)智能(neng)的判(pan)斷(duan)。實現了系(xi)統平台的多功能(neng)化(hua),以(yi)及微小型化(hua),通用性(xing)增強。可以(yi)加入更多的模塊功能(neng),實現新生嬰兒管理的完全(quan)智能(neng)化(hua)。

2 詳(xiang)細gan)she)計

本部分主(zhu)要介紹基于RFID的新生嬰兒防盜,防錯抱系(xi)統che)淖芴逅悸泛脫芯jiu)方(fang)向,在(zai)實施過程中可能(neng)存在(zai)修改和變(bian)化(hua)。

2.1系(xi)統整體框圖

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖2 RFID部分原理圖

2.2功能(neng)描述

1..基本功能(neng)︰

(1)這(zhe)里我們(men)所(suo)采用的基于PIC32的中xing)目kong)制系(xi)統,使(shi)用The PIC32 Ethernet Starter Kit開發(fa)板(ban)是一個功能(neng)強大的微控(kong)制po)  fa)板(ban),並且yi)涫視糜誶度朧嬌kong)制和機器人工程設(she)計領域。作為檢控(kong)系(xi)統che)鬧行(xing)目kong)制芯片(pian),以(yi)及與事(shi)件(jian)相關處理人員進行(xing)通訊。其接受應答器發(fa)送的信息與數據,並對(dui)數據進行(xing)分析(xi),進行(xing)精確的定位,實時動(dong)態的顯示jing)魷衷zai)所(suo)有電子(zi)標簽的狀態,可以(yi)實時查看。並判(pan)斷(duan)出(chu)故(gu)shou)系(xi)牡胤fang)與相應的編號。

(2)采用以(yi)每一個嬰兒或者其他監護人員配用一個電子(zi)標簽,電子(zi)標簽是采用主(zhu)動(dong)性(xing)電子(zi)標簽,使(shi)用紐扣型電池,具有工作可靠性(xing)高,作用距(ju)離遠等優點(dian)。

(3)應答器則是用來感(gan)應電子(zi)標簽,在(zai)所(suo)裝(zhuang)有應答器的空間對(dui)所(suo)有的電子(zi)標簽進行(xing)識別和地方(fang)確認。

(4)觸摸式液晶顯示,用于設(she)置初(chu)始狀態,以(yi)及增加電子(zi)標簽和減少電子(zi)標簽(當(dang)嬰兒期滿出(chu)院,或者有xing)律chu)生)進行(xing)相應的狀態輸(shu)入,以(yi)及數據的查詢。以(yi)及顯示對(dui)現狀的實時顯示,以(yi)及對(dui)突發(fa)狀況的特殊顯示(例如事(shi)故(gu)發(fa)生地點(dian)等)。

(5)如果有更多需要,則通過網絡或者GPRS等方(fang)式對(dui)相關人員進行(xing)通知,要求進行(xing)查證(zheng)。也可以(yi)通過網絡與醫院的網絡中xing)慕xing)通訊,並且定時的將(jiang)數據進行(xing)備份記(ji)錄。

2.擴展功能(neng)︰

(1)可以(yi)在(zai)模塊中加入其它生物,物理,化(hua)學等方(fang)面的傳(chuan)感(gan)器,對(dui)相應的狀況進行(xing)xing)?  恚 繚zai)電子(zi)標簽中加入溫lu)雀gan)應,並且將(jiang)可疑的情況進行(xing)匯報,防止嬰兒或者病患的高燒或者低燒,導致問題的發(fa)生,進一步的保障病人的生命安全(quan)。

(2)可以(yi)在(zai)應答器中加入對(dui)氣(qi)體的感(gan)應模塊,有xing)xiao)的檢測(ce)空氣(qi)中的氣(qi)體成分,並對(dui)其分析(xi),如果出(chu)現火災等事(shi)故(gu),或者其他氣(qi)體的泄露(lu)等可以(yi)通過警報,並對(dui)相應的情況進行(xing)適時的處理。

2.3硬件(jian)設(she)計

中xing)目kong)制模塊

PIC32的主(zhu)頻可以(yi)yuan)da)到80MHz,其帶(dai)有512K閃存,128K的RAM,以(yi)及集成的DMACANUSB總線。可以(yi)完好(hao)的實現本設(she)計中的數據處理,以(yi)及數據存儲和與以(yi)太網通信的功能(neng)。通過以(yi)太網實現對(dui)閱(yue)讀liao)魎suo)采集數據的接收(shou)以(yi)及根據數據迅(xun)速的做出(chu)相應的判(pan)斷(duan),以(yi)及可以(yi)通過此網絡實現與醫院網絡的通訊,以(yi)及根據原始數據進行(xing)相關判(pan)斷(duan)並做出(chu)指示和控(kong)制。

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖3 中xing)哪?/p>

觸摸屏模塊(人工輸(shu)入輸(shu)出(chu)顯示模塊)

我們(men)所(suo)采用的是北京(jing)迪文科技有限公(gong)司的只能(neng)顯示ju)斬P104B,其帶(dai)有與PC機的DB9串口連接,可以(yi)實現與PC機的一致性(xing),以(yi)及RS485接口,可以(yi)很好(hao)的與中xing)目kong)制模塊實現數據的傳(chuan)輸(shu)。迪文智能(neng)采用的是16位的顏色(se)模式,最(zui)多可以(yi)表現65536種顏色(se),和可以(yi)接受外部訪問的32MB用mei)a href='http://www.hqchip.com/app/724' target='_blank' class='arckwlink_hide'>存儲器。完全(quan)的可以(yi)yuan)da)到我們(men)系(xi)統實現實時顯示的要求。以(yi)及可以(yi)在(zai)觸摸鍵盤上實現對(dui)系(xi)統che)納she)置,以(yi)及一些數據的調用和改變(bian),當(dang)一個嬰兒出(chu)院或者一個新生嬰兒出(chu)生時適當(dang)的設(she)置。並且可以(yi)根據需求提供動(dong)態數據統計顯示。

電子(zi)標簽與閱(yue)讀liao)/p>

電子(zi)標簽采用的射頻模塊是nRF2401,其具有功耗低,體積小,成本低,便攜性(xing)強等優點(dian),它是一款新型的單片(pian)射頻收(shou)發(fa)器件(jian),內置頻率(lv)合成器,功率(lv)放大器晶體振蕩器,調制po)韉裙δneng)模塊。其輸(shu)出(chu)功率(lv)和通信頻道可通過程序進行(xing)配置,本系(xi)統采用2.4GHz的頻率(lv)。采用3V內置紐扣電池提供電源(yuan)供電,可以(yi)實現主(zhu)動(dong)性(xing)識別。

閱(yue)讀liao)魎suo)使(shi)用的是nRF2401模塊,並采用3.3V直流供電,帶(dai)有RS485等接口,以(yi)及TCP/IP接口,實現與以(yi)太網的通信。

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖4電子(zi)標簽與閱(yue)讀liao)髟 磽/p>

2.4 軟件(jian)設(she)計

主(zhu)要流程︰

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖5 應答器流程圖

基于PIC32單片(pian)機為中��xing)牡牡繾��zi)防盜系(xi)統設(she)計

圖6 中xing)拇   掏br />責任編輯(ji);zl

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