基于RFID技术的婴儿防盗系统的设计

基于RFID技术的婴儿防盗系统的中心议题：
    * 介绍了一种基于RFID技术的婴儿防盗系统
基于RFID技术的婴儿防盗系统的解决方案：
    * 婴儿电子标签通过有源RFID标签识别
    * 系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计

1 引言

　　医院每天都有新生婴儿诞生， 由于新生婴相貌特征相似，且没有理解和表达能力，若不加 以有效标识往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题。给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。为了有效避免这种问题的出现，我们设计了一种基于RFID技术的婴儿 防盗系统，能够彻底防止婴儿在医院内被盗，有效保护婴儿的安全。

　　无线射频识别 (radio frequency identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，可通过射频信号自动识别目标对象，无需 可见光源，具有穿透性，无需与目标直接接触就可以获取数据。RFID技术可识别高速运动物体且可同时识别多个标签，操作快捷方便。

　　2 系统方案

　 　婴儿防盗系统主要包括婴儿防盗标签、接收器LAR(1ocal area reeeiver，TJAR)、出口监视器Exciter、控制计算机管理软 件4个部分(系统结构见图1)。为了实时了解婴儿的位置。在婴儿身上佩戴可发射出RF射频信号且对人体无害的智能电子标签。同时在医院内需要进行控制的区 域安装信号接收装置．以接收婴儿电子标签所发射出的RF信号．并据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪。一旦有婴儿被移动到某一房间或区域。立即会被房间 或区域内的RFID读卡器识别，并将读卡器号码和标签内码通过串口传输给后台服务器，服务器可根据串口信息自动跟踪每个婴儿的位置，对腕带被切断或企图盗 窃婴儿的行为进行及时报警并自动关闭出口大门。

　　婴儿电子标签通过有源RFID标签识别。有源RFID标签每隔10 S自动发射无线射频信号。接收器LAR接收到信号后，通过无线网络连接到后台的数据库。医务人员可通过管理系统及时了解婴儿的移动信息，对婴儿的安全管理进行实时监控

　　3 系统硬件设计

图1 婴儿防盗系统结构图

　　系统硬件主要包括电子标签、读卡器、出口监视器和报警控制器等，其中有源标签、读卡器是设计的重点。

　　3．1 RFID技术

　 　射频识别技术是一种利用射频信号，通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目的技术。最基本的RFID系统由标签、读卡器和天线3部分组成。标签 (tag)由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上，以标识目标对象；读卡器(teader)用于读取(有时还可以写入)标签信 息，可设计为手持式或固定式。天线(antenna)在标签和读取器间传递射频信号。从纯技术的角度来看，射频识别技术的核心是标签，读卡器是根据标签而 设计的。

　　RFID分为有源标签(passivetags)和无源标签(activetags)2种：有源电子标签内装有电池，一般具 有较远的阅读距离．不足之处是电池的寿命有限(3～10年)；无源电子标签内无电池，当接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后，将部分微波能量转化为 直流电供自己工作，与有源系统相比．无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
 
　　RFID技术的基本工作原理并不复杂：将 RFID标签安装在被识别对象上(粘贴、插放、挂佩、植入等)，当被标识对象进入RFID阅读器的读取范围时，标签和阅读器之间会建立起无线方式的通讯链 路，标签向阅读器发送自身信息，如标签编号和标签存储数据等，阅读器接收这些信息并进行解码，然后传送给后台服务器处理，进而完成整个信息的处理过程，工 作原理见图2

RFID工作原理

　　3．2 读卡器的设计

　 　读卡器可以分为手持式和固定式 。根据本系统的实际情况和应用需求，选用了固定式的RFID读卡器。RFID读卡器系统主要由MCU、RF接收和信号输 出3部分组成。MCU用于控制RF芯片工作的模式和频段， 同时接收来自RF芯片接收到的标签内码及读卡器的内码， 经过处理转变成串行格式输出。

　　3．3 标签的设计

　　考虑到婴儿治疗、洗澡等需要较远距离的识别，本系统采用了有源标签。有源标签主要由电源(3 V 纽扣电池)、MCU和RF发射组成。MCU用于控制RF芯片的工作模式和频段，同时产生标签的内码，传送给RF芯片发射出去。有源标签射频部分主要由RF专用芯片组成。

　　4 系统软件设计

　 　系统软件部分主要包括读卡器和标签的收发程序、后台服务器管理软件和后台数据库设计。读卡器和标签的收发程序采用C51实现，主要完成程序初始化、定义 RF发送／接收的物理地址、发送／接收的地址长度、发送／接收的频段和速率等参数。服务器端软件采用Visual studio．net设计实现，后台数 据库采用SQL Server 2000。

　　系统控制、管理软件主要监控及管理整个系统的运行状态．系统界面见图3，具体功能如下：

　　(1)系统管理：包括用户管理、标签管理；
　　(2)婴儿资料维护：可输入、修改婴儿资料；
　　(3)婴儿跟踪：记录婴儿移动详细情况，包括时间、位置、原因等；
　　(4)工作状态：系统部件工作状态显示，各类标签工作状态记录；
　　(5)报警信息：报警信息提示、暂注销、报警信息控制信号输出；
　　(6)报表打印：可生成手环发放记录、巡查记录、婴儿数据、产妇出院等报表。

　　5 系统应用效果

　 　该系统在我院稳定运行了1年多，取代了落后的人防手段。通过RFID技术对医院内的新生婴儿进行实时监控和追踪，可对企图盗窃婴儿行为及时进行报警提 示，在结合门禁后彻底防止了婴儿在医院内被盗的隐患：同时，特殊设计的婴儿婉带能够防止被调换或除下。确保标识对象的唯一性及正确性，有效保证医护人员能 够实时对婴儿进行快速准确的识别。

　　总之，该系统的运行有效保护了婴儿安全，简化了护士的工作，充分提高了医院管理水平和档次，真正实现了“以患者为中心”的服务理念。

　　6 结束语

　　随着RFID技术的不断发展，射频识别技术将在医疗行业得到更为广泛的应用。除了婴儿防盗外，RFID技术还可以应用于药品识别、设备定位、手术器械跟踪等更多的领域，给医疗行业从安全、服务到经营改进等多方面带来新的应用。