基于 RFID 的医疗设备信息管理系统的设计与实现

2018-05-21 09:18:01 爱德腕带 阅读

作者:孟新秀,邱力军(第四军医大学 生物医学工程系,西安 710032 )

[ 摘要 ] 目的:设计基于 RFID 的医疗设备信息管理系统,以便系统、高效地管理医院繁多的医疗设备,简化设备的日常巡检工作。

 方法:软件部分的设计采用 Delphi7.0 和 SQL Sever 2000 分别作为前台开发工具和后台数据库;硬件部分,标签采用加入了防金属工艺的 Mifare1 射频卡,固定式读写器的选型为 MSR-100 ,手持机选型为 HDT-3000 。

 结果:系统测试表明,在 0~40 mm 范围内, 2 种读写器均可对附着在金属表面的射频标签进行准确的读写操作,且几乎不受方向限制。

结论:该系统除具有普通数据库管理软件的基本功能,如数据的添加、删除、修改、保存备份恢复等,通过串口及读写标签子程序还很好地实现了电子标签与数据库信息的交换;而手持机的应用更是使繁复的日常巡检变得简单易行,提高了检修效率,可满足医疗设备高效的动态化管理的需要。

引言在长期的医疗设备管理工作中,大家深深感到医疗设备不仅是开展医疗、教学、科研的必备条件,而且是提高医疗质量的物质基础和先决条件 [1] 。

 医疗设备大多属于精密仪器,价格昂贵,因此,医疗设备的管理需要有一整套科学的程序,从而在实现对医疗设备科学、高效管理的同时,最大限度地发挥其社会效益和经济效益。

大中型医院大都采用数据库管理软件,实现了医疗设备的微机化管理,但是在医疗设备的巡修工作中, 工程师们不可能携带着 PC 来实时获取数据库内详尽的设备信息,而是需要借助于纸制设备档案,再花费人力查看信息,更新记录。

 这就使得工程师对设备的巡修周期加长,效率降低,不能及时发现与解决设备存在的问题,设备不能充分发挥应有的社会效益与经济效益。

为解决这个难题, 我们将先进的 RFID 技术引入到医疗设备的管理中来, 设计了基于 RFID 技术的医疗设备识别管理系统。

 本文主要介绍该系统的软件设计部分,其中,标签读写子程序是针对固定式读写器 MSR-100 开发。

 手持机读写标签程序另行用 C 语言开发,本文略,手持机数据的上传与入库同样用 Delphi 实现,窗体设计见下文。

2 RFID 技术介绍射频识别技术( radio frequency identification , RFID )是一种非接触的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别过程无需人工干预,可工作于各种恶劣环境 [2] 。

 这种技术具有安全、可靠、无接触、无污染、数据可重复读写并保存时间久等特性 [3] 。

典型 RFID 系统包括电子标签、读写器、应用系统等 3 部分。

 电子标签用来存储被标识物品的信息;读写器是读写电子标签的设备,通过内置的天线发射射频信号与电子标签实现通信,可设计为固定式和手持式。

实际应用时,我们用防金属的 M1 S50 卡 [4] 来标识设备,通过上位机软件由固定式读写器完成标签内数据的初始化,即把设备信息写进标签; 然后将其附着在医疗设备表面,用来标识设备。

设备巡修时,工程师只需在现场操作 RFID 手持机,就可以轻易地获取存储在标签内的设备信息,并且可以利用手持机更新标签数据信息。

 手持机具有存储功能,将存储的标签信息通过 USB 或 RS232 接口与 PC 连接,实现与数据库的信息交换。

RFID 被称为信息产业的又一次革命, 近年来得到了广泛的重视,已经广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制等领域,并迅速向其他领域渗透 [5] 。

 RFID 在医疗领域主要应用于患者身份识别、婴儿防盗、医院固定资产管理等诸多方面。

3 软件设计相关技术该管理系统的前台开发工具是美国 Borland 公司的 Del-phi 7.0 [6] ,后台数据库使用的是 SQL Sever 2000 [7-8] 。

Delphi 是 Borland 公司推出的可视化的编程环境, 它采用了 Windows 图形用户界面的先进技术,将面向对象的语言功能与方便的可视化开发环境紧密结合在一起,以其快速的程序开发、强大的数据库处理功能和完善的面向对象表达能力受到越来越多程序员的青睐。

Delphi 面向对象的程序设计 ( object oriented program-ming , OPP )基于窗口和面向对象的编程方法,与用户交互能力更强,借助窗体( form )的程序框架完成功能代码输入,工作条理清晰,而且开发的应用软件具有良好的移植性。

SQL Sever 2000 是 Microsoft 公司推出的高性能的关系数据库管理体系统,它是专为 Windows 操作系统设计的数据库管理系统。

 在开发 Windows 应用程序时, SQL Sever 2000比其他跨平台的数据库管理系统功能更强大, 操作也更简单。

4 系统结构分析系统分析是设计一个好的、能满足用户需求的数据库系统的基础和前提。

 本研究所设计的管理系统除了具有普通数据库管理软件所具有的数据的添加、修改、删除、保存及备份恢复等功能外,其特有的标签读写子程序还可实现读写器与PC 之间的信息交互, 体现了该系统硬件部分与软件部分的关联和衔接。

 系统结构如图 1 所示。

5 系统设计与实现5.1 数据库设计与实现Delphi 数据库编程中要访问数据源,必须先建立与数据源的连接。

 只有应用程序和数据源建立连接,才能真正访问数据源所代表数据库里的数据,因此,连接数据库是应用程序和数据源之间的一座桥梁。

在 Delphi 7.0 中,绝大多数数据集控件能够直接和数据库服务器相连接, 当连接建立以后,数据集控件可以自动和数据库服务器进行数据交换。

 当连接打开时,数据集控件会从数据库服务器取得数据;当有记录提交时,它会将数据返回给数据库服务器进行更新。

 可以让多个数据集控件共享同一连接(通过数据库连接控件),也可以让每个数据集控件使用自己的连接 [9] 。

本系统采用的系统数据库为 SQL Sever 2000 , 与数据库的连接使用 ADO 方式, 数据库连接使用控件 TADOConnec-tion 。

 根据设计的需要,共建立 4 个数据表:( 1 )设备基础信息数据表。

 包括设备编号、设备名称、使用科室、质量等级、设备价值、出厂日期、启用日期、生产厂商、厂商电话、代理商及代理商电话等数据。

( 2 )设备维修信息数据表。

 包括设备名称、维修项目、维修日期、维修人员、联系电话及备注等数据。

( 3 )用户信息数据表。

 包括用户编号、用户姓名、用户密码、用户级别、用户性别及联系电话等数据。

( 4 )电子标签信息表。

 包括标签编号、设备编号、设备名称、生产厂商、生产日期、启用日期、维修日期、维修项目及执行人等数据。

5.2 用户界面设计与实现在 Windows 操作系统中,人机交互主要是通过一些窗口和对话框实现的。

 在 Delphi 中,用户界面也称窗口,就是程序设计阶段的窗体 [10] 。

 窗体组件是应用程序的核心,正是有了它,才有了图形化的用户界面,从而使用户实现在该界面上对数据库方便而直观的操作。

 本系统中共设计了 10 个窗体:用户登录窗体、系统主窗体、基础信息编辑窗体、基础信息查询窗体、维修信息编辑窗体、维修信息查询窗体、用户信息管理窗体、标签读写窗体、系统数据备份窗体、系统数据还原窗体。

 手持机记录入库窗体可作为该系统的子模块,亦可作为单独的软件运行,对数据库的访问不受影响。

( 1 )系统主窗体: Delphi 强大的组件库为程序设计者提供了很大的方便 [11] 。

 利用菜单设计器可以方便快捷地创建功能完善的菜单,在窗体中添加 MainMenu 控件,在属性里点击Items 编辑菜单条目;还可以添加组件 ToolBar 和 StatusBar 来设计的“ RFID 医疗设备信息识别管理系统”性能稳定,除具有普通数据库管理软件的基本功能(如:数据的添加、删除、修改备份恢复等),通过读写标签子程序还很好地实现电子标签的信息读写,以及与数据库的信息交换,达到了设计要求。

 巡检设备时,工作人员只需携带下载有标签读写程序的 RFID 手持机,就可在现场方便、实时、准确地读写标签里的设备信息, 并保存记录。

 该记录则可通过串口上传到 PC端,从而更新数据库。

该系统的应用,能系统、有效地规范化管理医院繁多的设备,实现了医疗设备高效动态化管理的同时,还将节省大量的人力、物力,从而大大简化了日常的设备巡检和维修工作,变被动维修为主动维护。

 保证了设备的完好性,节省了大量的维修费用,从而很大程度上提高了设备的使用效益和经济效益。

 


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