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2020年03月29日 07:20 ? 次閱讀(du)

1項目概述(shu)

1.1 研究(jiu)內容

本項目主要是完成具(ju)有防(fang)錯(cuo)抱、防(fang)被偷及(ji)門禁(jin)功能的新生嬰(ying)兒防(fang)盜系統研究(jiu)與實(shi)現,具(ju)體工(gong)作包括以(yi)下部分︰

系統基本功能︰

建(jian)立主動式電子標(biao)簽(紐扣電池供(gong)電);

實(shi)現對(dui)電子標(biao)簽識別與應(ying)答的閱讀(du)器(qi);

研究(jiu)PIC32單片機(ji)的中心處(chu)理(li)硬件的開發;

在相關的出口建(jian)立檢測器(qi);

建(jian)立異常情況處(chu)理(li)機(ji)制,例如嬰(ying)兒標(biao)記被破(po)壞(huai),標(biao)記檢測不huai)劍 ying)兒進去非法區域(yu)等(deng),系統對(dui)于(yu)相應(ying)的情況進行相關的處(chu)理(li);

擴展功能︰

實(shi)現與醫院he)緦 櫻  he)醫院的包圍中心進行聯動;

可以(yi)加入電子溫(wen)度(du)感應(ying),對(dui)新生嬰(ying)兒進行體溫(wen)測量,防(fang)止嬰(ying)兒發燒或(huo)者(zhe)低燒,發現較晚引(yin)起(qi)不良(liang)的結果。

1.2 開發背(bei)景

無(wu)線射頻識別(RFID)技術(shu)是qie)幌鉅丫 嬖謔 甑撓ying)用技術(shu),其(qi)在物流(liu)與供(gong)應(ying)連接領域(yu)的應(ying)用才剛剛起(qi)步,在其(qi)他領域(yu)的應(ying)用也還處(chu)于(yu)早期階段(duan)。RFID具(ju)有非可視識別、識別距離較遠、環境適應(ying)性強、具(ju)有唯一huai)D號、偽(wei)造(zao)與克隆困難、數據可以(yi)現場改寫和(he)數據存儲量較大的特點(dian)。近年來,RFID技術(shu)在許多方(fang)面取得長(chang)足(zu)的進步。

醫院hao)刻於加行律ying)兒誕生,由(you)于(yu)新生嬰(ying)兒外貌特征相似,且(qie)沒有理(li)解和(he)表達能力,若(ruo)不加以(yi)有效標(biao)識往往會造(zao)成嬰(ying)兒錯(cuo)抱及(ji)嬰(ying)兒被huai)戀deng)問(wen)題,給醫院及(ji)嬰(ying)兒家庭帶來災難性的後果。為了有效避免這種問(wen)題的出現,我們(men)設計(ji)了一種基于(yu)RFID技術(shu)的嬰(ying)兒防(fang)盜系統,能夠徹底(di)防(fang)止嬰(ying)兒在醫院內被huai)粒 行?bao)護嬰(ying)兒的安全。無(wu)線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shu)是qie)恢址牆喲chu)式的自(zi)動識別技術(shu),可通(tong)過射頻信號自(zi)動識別目標(biao)對(dui)象.無(wu)需可見光源,具(ju)有穿透性,無(wu)需與目標(biao)直接接觸(chu)就可以(yi)獲取數據。

醫院是人員(yuan)復雜、流(liu)動量又非常大的公共(gong)場所。近年來,新生嬰(ying)兒在醫院被丟失、盜竊(qie)的事件經常發生,傳統che)撓ying)兒監護管理(li)通(tong)常由(you)采用可視識別文字、條碼(ma)、卡片來識別的人工(gong)看護管理(li)方(fang)式,該管理(li)方(fang)式往往容易(yi)因錯(cuo)誤識別而導致被huai)骰緩he)被huai)燎qie)事件發生,給醫院和(he)家屬(shu)帶來巨大損失和(he)影(ying)響(xiang)。

在此提出一種全新的基于(yu)RFID技術(shu)的新生兒電子防(fang)盜系統應(ying)用設計(ji)方(fang)案(an),由(you)于(yu)RFID具(ju)有遠距離非接觸(chu)快速(su)準(zhun)確的讀(du)取特性,非常適合用來對(dui)新生兒特征信息進行讀(du)取和(he)監控,系統中數據處(chu)理(li)更加合理(li)科學,系統運行可靠.

現在,新生兒病區由(you)于(yu)缺乏可靠的嬰(ying)兒識別產品,采用的是qie)豢榻翰跡 shang)面寫著病人的病床號,貼(tie)在病兒的頭(tou)部和(he)手部,它(ta)是該病人在整個住院期間重要標(biao)識,由(you)于(yu)膠布在洗澡、頭(tou)皮輸液後都需要重新填貼(tie)。另外,新生兒皮膚嬌嫩(nen),如果病人住院時間較長(chang),皮膚都會出現紅腫等(deng)皮膚過敏現象,經常引(yin)起(qi)病人si)沂shu)的不滿,造(zao)成不必要的醫療糾紛。為防(fang)止皮膚過敏,每天都要換huai)胤fang)重新粘(zhan)cheng)tie),同(tong)時手寫資料可能太潦草難以(yi)辨認,有時無(wu)法獲得正(zheng)確信息,而且(qie)重復書寫導致工(gong)作負擔加重。基于(yu)上(shang)述(shu)原因,我們(men)借助現代(dai)無(wu)線網絡技術(shu)在醫院的廣泛使用,將RFID(Radio Frequency ID)技術(shu)引(yin)進到醫院新生兒管理(li)上(shang)來,做了一些嘗試。本文提出一種基于(yu)RFID的嬰(ying)兒監護系統應(ying)用模型(xing),通(tong)過對(dui)RFID的數據采集、傳輸、處(chu)理(li)、存儲、管理(li)的流(liu)程(cheng)闡述(shu)了RFID的新的應(ying)用模式結構,旨(zhi)在對(dui)RFID的企業應(ying)用模型(xing)給出些借鑒的方(fang)案(an)。

1.3 項目的意義

近年來,新生嬰(ying)兒在醫院被huai)戀氖錄燈搗?  車(che)撓ying)兒管理(li)通(tong)常采用可視識別條碼(ma)、卡片來識別的人工(gong)看護管理(li)方(fang)式,新生嬰(ying)兒往往特征相似而難以(yi)區分,而且(qie)其(qi)本身的理(li)解和(he)表達能力欠缺bao) 綣患右yi)有效地標(biao)識往往會造(zao)成錯(cuo)誤識別而被huai)骰唬  岣錄婕ji)的各方(fang)帶來無(wu)可挽回(hui)的巨大影(ying)響(xiang)。因此克服了傳統che)撓米 臚縭shi)時通(tong)信的監管系統(如下圖)具(ju)有接口不足(zu),並且(qie)當醫院局(ju)域(yu)網出現故障時會出現信息的滯後性。以(yi)及(ji)改進了傳統應(ying)答機(ji)制,實(shi)現智(zhi)能化管理(li)。

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖1 傳統醫院嬰(ying)兒防(fang)盜系統框圖

我們(men)將傳統系統che)鬧屑浼 yi)及(ji)傳統系統通(tong)過醫院局(ju)域(yu)網進行的數據分析以(yi)及(ji)與相關業務平台(tai)向對(dui)應(ying)的控制操(cao)作,集成在一塊MCU嵌du)朧較低持校 you)嵌du)朧較低匙齔鮒zhi)能的判斷。實(shi)現了系統平台(tai)的多功能化,以(yi)及(ji)微小(xiao)型(xing)化,通(tong)用性增強。可以(yi)加入更多的模塊功能,實(shi)現新生嬰(ying)兒管理(li)的完全智(zhi)能化。

2 詳細設計(ji)

本部分主要介紹基于(yu)RFID的新生嬰(ying)兒防(fang)盜,防(fang)錯(cuo)抱系統che)淖芴逅si)路和(he)研究(jiu)方(fang)向,在實(shi)施過程(cheng)中可能存在修改和(he)變化。

2.1系統整體框圖

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖2 RFID部分原理(li)圖

2.2功能描述(shu)

1..基本功能︰

(1)這里我們(men)所采用的基于(yu)PIC32的中心控制系統,使用The PIC32 Ethernet Starter Kit開發板是qie)桓齬δ芮看蟺奈 ?破(po)qi)開發板,並且(qie)其(qi)適用于(yu)嵌du)朧嬌?坪he)機(ji)器(qi)人工(gong)程(cheng)設計(ji)領域(yu)。作為檢控系統che)鬧行目?菩酒  yi)及(ji)與事件相關處(chu)理(li)人員(yuan)進行xing)ㄑ丁Fqi)接受應(ying)答器(qi)發送的信息與數據,並對(dui)數據進行分析,進行精確的定位,實(shi)時動態的顯示出現在所有電子標(biao)簽的狀態,可以(yi)實(shi)時查看。並判斷出故障的地方(fang)與相應(ying)的編(bian)號。

(2)采用以(yi)每一個嬰(ying)兒或(huo)者(zhe)其(qi)他監護人員(yuan)配用一個電子標(biao)簽,電子標(biao)簽是采用主動性電子標(biao)簽,使用紐扣型(xing)電池,具(ju)有xie)? 煽啃願擼 饔鎂 胊兜deng)優點(dian)。

(3)應(ying)答器(qi)則是用來感應(ying)電子標(biao)簽,在所裝有應(ying)答器(qi)的空間對(dui)所有的電子標(biao)簽進行識別和(he)地方(fang)確認。

(4)觸(chu)摸式液晶(jing)顯示,用于(yu)設置初始狀態,以(yi)及(ji)增加電子標(biao)簽和(he)減少(shao)電子標(biao)簽(當嬰(ying)兒期滿出院,或(huo)者(zhe)有新生兒出生)進行相應(ying)的狀態輸入,以(yi)及(ji)數據的查詢。以(yi)及(ji)顯示對(dui)現狀的實(shi)時顯示,以(yi)及(ji)對(dui)突發狀chun)齙奶厥shu)顯示(例如事故發生地點(dian)等(deng))。

(5)如果有更多需要,則通(tong)過網絡或(huo)者(zhe)GPRS等(deng)方(fang)式對(dui)相關人員(yuan)進行xing)ㄖ   蠼脅櫓?R部梢yi)通(tong)過網絡與醫院的網絡中心進行xing)ㄑ叮 ?qie)定時的將數據進行備份記錄。

2.擴展功能︰

(1)可以(yi)在模塊中加入其(qi)它(ta)生物,物理(li),化學等(deng)方(fang)面的傳感器(qi),對(dui)相應(ying)的狀chun)黿性?jing)處(chu)理(li),例如在電子標(biao)簽中加入溫(wen)度(du)感應(ying),並且(qie)將可疑的情況進行匯報,防(fang)止嬰(ying)兒或(huo)者(zhe)病患的高燒或(huo)者(zhe)低燒,導致問(wen)題的發生,進一步的保(bao)障病人的生命安全。

(2)可以(yi)在應(ying)答器(qi)中加入對(dui)氣體的感應(ying)模塊,有效的檢測空氣中的氣體成分,並對(dui)其(qi)分析,如果出現火(huo)災等(deng)事故,或(huo)者(zhe)其(qi)他氣體的泄(xie)露等(deng)可以(yi)通(tong)過警(jing)報,並對(dui)相應(ying)的情況進行適時的處(chu)理(li)。

2.3硬件設計(ji)

中心控制模塊

PIC32的主頻可以(yi)達到80MHz,其(qi)帶有512K閃存,128K的RAM,以(yi)及(ji)集成的DMACAN和(he)USB總線。可以(yi)完好(hao)的實(shi)現本設計(ji)中的數據處(chu)理(li),以(yi)及(ji)數據存儲和(he)與以(yi)太網通(tong)信的功能。通(tong)過以(yi)太網實(shi)現對(dui)閱讀(du)器(qi)所采集數據的接收以(yi)及(ji)根(gen)據數據迅速(su)的做出相應(ying)的判斷,以(yi)及(ji)可以(yi)通(tong)過此網絡實(shi)現與醫院he)緄耐tong)訊,以(yi)及(ji)根(gen)據原始數據進行相關判斷並做出指示和(he)控制。

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖3 中心模塊

觸(chu)摸屏模塊(人工(gong)輸入輸出顯示模塊)

我們(men)所采用的是北京迪(di)文科技有限公司的只能顯示ju)斬P104B,其(qi)帶有與PC機(ji)的DB9串口連接,可以(yi)實(shi)現與PC機(ji)的一致性,以(yi)及(ji)RS485接口,可以(yi)很好(hao)的與中心控制模塊實(shi)現數據的傳輸。迪(di)文智(zhi)能采用的是16位huai)難丈se)模式,最(zui)多可以(yi)表現65536種顏色(se),和(he)可以(yi)接受外部訪問(wen)的32MB用戶存儲器(qi)。完全的可以(yi)達到我們(men)系統實(shi)現實(shi)時顯示的要求。以(yi)及(ji)可以(yi)在觸(chu)摸鍵盤(pan)上(shang)實(shi)現對(dui)系統che)納柚茫 yi)及(ji)一些數據的調(diao)用和(he)改變,當一個嬰(ying)兒出院或(huo)者(zhe)一個新生嬰(ying)兒出生時適shi)鋇納柚謾2?qie)可以(yi)根(gen)據需求提供(gong)動態數據統計(ji)顯示。

電子標(biao)簽與閱讀(du)器(qi)

電子標(biao)簽采用的射頻模塊是nRF2401,其(qi)具(ju)有xie) 牡停 寤xiao),成本低,便攜性強等(deng)優點(dian),它(ta)是qie)豢鐶灤xing)的單片射頻收發器(qi)件,內置頻de)a href='http://www.hqpcb.com/' target='_blank' >合成器(qi),功率放大器(qi)晶(jing)體振蕩器(qi),調(diao)制po)qi)等(deng)功能模塊。其(qi)輸出功率和(he)通(tong)信頻道可通(tong)過程(cheng)序進行配置,本系統采用2.4GHz的頻de)省2捎V內置紐扣電池提供(gong)電源供(gong)電,可以(yi)實(shi)現主動性識別。

閱讀(du)器(qi)所使用的是nRF2401模塊,並采用3.3V直流(liu)供(gong)電,帶有RS485等(deng)接口,以(yi)及(ji)TCP/IP接口,實(shi)現與以(yi)太網的通(tong)信。

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖4電子標(biao)簽與閱讀(du)器(qi)原理(li)圖

2.4 軟件設計(ji)

主要流(liu)程(cheng)︰

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖5 應(ying)答器(qi)流(liu)程(cheng)圖

基于(yu)PIC32單片機(ji)為中心的電子防(fang)盜系統設計(ji)

圖6 中心處(chu)理(li)流(liu)程(cheng)圖
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