基于射频识别技术的医疗设备管理系统设计

2018-04-28 14:42:33 爱德腕带 阅读

作者:赵旭东,陈名鑫,张文威 

【摘要】目的设计开发一种医疗设备管理系统,提高医院设备管理者的工作效率

方法应用射频识别技术(radio frequency  indentification device , RFID )、数据库管理技术和单片机编程技术对系统进行开发和研制。

结果采用RFID 的医疗设备管理系统,改进了传统的接触式条形码在设备管理方案中的缺陷。

结论基于 RFID 的医疗设备管理系统,方便了医院管理者对医疗设备的集中智能化管理。

目前,医院的医疗设备管理大多停留在基于条形码的设备管理方案 [1 ] 。

这种方案是在每台设备验收合格进入医院后被分配一个固定的条形码,设备信息保存在这个条形码下的数据库里,工作人员在清点工作时,必须带上条形码扫描仪读取设备信息。

这种方案确实带来了很多工作上的便利。

但是因为条形码扫描技术属于短距离通信技术,条形码扫描仪必须在较短距离与条形码接触,才能读取条形码信息,而且设备在使用过程中难免造成条形码的缺失,或者条形码上沾上不可清除污迹。

所以,在实际中,条形码的设备管理方案会造成费时费力、设备清查时间长、设备清点遗漏等现象。

无线射频识别技术(radio frequency  identificationdevice , RFID )是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据 [2 ] 。

这种技术可以取代条形码技术,并且消除条形码技术带来的不利。

RFID系统组成 [3 ] :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,附着在物体上标识目标对象;阅读器( Reader ):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,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。

RFID技术的基本工作原理 [4 ] :标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签),或者由标签主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理1  基于 RFID技术的医疗设备管理系统设计该系统采用3层架构设计,如图1所示,分别是:感应层、I / O 层和应用层。

感应层由电子标签、 RFID天线矩阵、固定式 RFID 读写器和桌面 RFID 读写器组成。

其中电子标签用于标识各个设备,标签内需存储设备信息,同时在服务器的数据库中保持标签序号和设备信息,实现标签与设备之间的一一对应。

 RFID天线矩阵由多个天线组成,分成不同的组,实现不同位置设备的监控。

固定式 RFID读写器是在服务器软件控制下,实现对设备实时的监控。

桌面 RFID 读写器在设备登记出入库时,读写设备标签。

 I / O 层主要由一些串口电缆将 RFID 读写器与服务器连接起来,服务器通过医院内部网络共享数据,实现远程控制。

应用层有桌面式客户端、手持式客户端和服务器。

服务器是系统的核心部分,用于数据的存储,并且实现设备登记入库、设备出库记录、设备监控和设备盘点等功能,并且连接医院内部网络,以便用户使用桌面客户端和手持客户端实现远程查询和管理。

图1医疗设备管理系统框架Figure 1 The framework of medical equipment management system2  硬件设计2.1  电路扩展2.1.1  电源电路设计  RFID读写器模块内置单片机采用5.0V工作供电,串口输出为3.3 V晶体管—晶 体 管 逻 辑 电 路 (transistor transistor logic circuit ,TTL )电平,因此需要设计电源输出5.0V和3.3 V两路供 电,分 别 选 用 大 功 率 低 压 差 MIC29300 5.0WU 线性稳压器和小功率 AMS1117 3.3 V线性稳压器实现。

2.1.2  声光提示及触发检测电路设计声光提示及触发检测电路如图2设计,当读取标签成功时,中央管理芯片在“ LEDGREED ”端输出一个低电平,使绿灯亮起来,在“beep ”端输出一个矩形波,使喇叭响一声。

当读取标签失败时,中央管理芯片在“ LEDRED ”端输出一个低电平,使红灯亮起来,在“beep ”端输出间断的脉冲波,使喇叭尖鸣。

2.1.3  通信接口电路设计采用 MAX232E实现串口收发,如图3 , RFID 读写模块有两组串口通信接口,通过软件对配置接口 RS232进行通讯。

3  软件设计和功能实现3.1  连接RFID读写器服务器通过串口连接 RFID 读写器,串口连接完成后,调用 UHFSDKHelper.cs类的 ConnectDev方法连接设备,代码如下:String  devstr=this.cbbUartNo.Text.Trim ();this.lblMessage.Text= “ Loading ”;Application.DoEvents ();ret=UHFSDKHelper.ConnectDev ( refm _ hDev ,devstr );if ( ret==0 ){this.lblMessage.Text= “ Connection Com -plete ”; IsConnected=true ;}else{this.lblMessage.Text= “ Connection Error ”;IsConnected=false ;}当退出系统时,应先断开设备连接,释放与串口相关的 系 统 资 源。

调 用UHFSDKHelper.cs 类 的 Dis -connectDev方法断开设备,断开 RFID 读写器的主要代码如下:ret=UHFSDKHelper.StopInv ( m _ hDev );if ( ret==0 ){this.lblMessage.Text= “ Disconnection Com -plete ”;ret= UHFSDKHelper.DisconnectDev ( refm _hDev ); IsConnected=false ;}else医疗设备登记入库在医疗设备进入系统之前,电子标签通过桌面RFID读写器设备写入设备信息,给予设备唯一ID号,并把设备基本信息录入系统数据库。

读取电子标签代码如下:private void ReadTagID _ ClickIn ( object sender ,Eventargs e ){byte [] buf=new byte [ 4 ]; byte [] pwd= { 0 , 0 , 0 ,0 };UInt32 bank=2 ;UInt32 begin=0 ;UInt32 length=2 ;this.lblMessage.Text= “ Loading ”;Application.DoEvents ();HexstringToByteArray ( pwd , 4 ,“ 00000000 ” +“00000000 ”);ret=UHFSDKHelper.ReadTagData ( m _ hDev ,bank , begin , length , pwd , buf );if ( ret==0 ){string  str= “”;string  strtmp= “”;for ( int i=0 ; i<length*2 ; i++ ){str=Convent.ToString ( buf [ i ], 16 ) .ToUpper();str=StrFormat ( str , 2 );strtmp+ =str+ “”;}this.lblMessage.Text= “ Reading  Successful ”};else{this.lblMessage.Text= “ Reading  failed ”;}}3.3  医疗设备出库记录医疗设备的出库操作与入库操作大致相同,区别在于出库操作需获取系统当前时间记录为“取走时间”,然后在医疗设备归还时,获取系统当前时间,记录为“归还时间”,并且需要登记取机人员和归还人员信息。

3.4  医疗设备盘点和监控在医疗设备进行监控时,必须先进行一次医疗设备的盘点,确定库里到底有多少设备,设备状态如何。

·8 9 3· 华南国防医学杂志 2016 年 6 月 28 日 第 30 卷 第 6 期  Mil Med J S Chin , Vol.30 , No.6 , June 28 , 2016系统在对医疗设备监控时,服务器会周期性的发送读取命令给 RFID 读写器,然后根据 RFID 读写器反馈情况来实现对医疗设备的实时监控。

4  总结基于 RFID技术的医疗设备管理系统实现了以下功能:医疗设备登记入库、医疗设备出库、医疗设备盘点和医疗设备的实时监控。

具备以下优点:非接触式标签,读取范围广;连接医院内部网络,可实现远程操作;实时监控,丢失医疗设备实时报警;软件智能化,一键实现盘点功能。

 


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