基于RFID技术的新生婴儿防盗管理系统论文.docx

基于rfid技术的婴儿智能防盗系统设计1、 应用背景 每天都有无数婴儿在医院中诞生，对于每一个家庭来说，孩子都是最宝贵的财富。然而，但是新生婴儿的外貌特征相似，并且缺乏语言及理解能力而不能与外界进行信息交互。据医疗部门统计报告显示，产科医院婴儿错抱和被盗事件时有发生， 这些事件不仅给当事人造成心灵上的严重创伤，也使医院的声誉受损，甚至面临被诉讼及经济赔偿；更有不法分子为了种种利益将罪恶之手伸向新生婴儿，给家属造成巨大灾难。据美国“失踪与受虐儿童援助中心”统计，从1983年到2002年间，美国有217个婴儿被诱拐，在这个总数中，100个婴儿是从医院（57个是从母亲的病房）被盗走的。近年来，国内一些医院的婴儿被盗案件也频频发生。如何有效避免这种问题的出现，在此设计一种基于射频识别技术的婴儿智能防盗系统，能够防止婴儿在医院内被盗，有效保护婴儿的安全，也保障了各方权益。1.1 婴儿智能防盗系统简介婴儿智能防盗系统是利用射频技术、电子技术、计算机技术、通信与网络技术、传感技术等高新技术的设备和软件所组成的先进系统，以实现婴儿智能防盗功能。婴儿智能防盗系统通过在婴儿身上佩戴无害的rf射频信号的智能标签定时发射信号，由医院的防盗系统对婴儿所在位置和身体信息进行试试监控和追踪，同时对企图盗窃婴儿的行为及时报警提示。2、 系统设计目标和原则2.1 设计目标婴儿智能防盗系统的总体设计目标是建设一个标准化、规范化、信息化的，用于解决新生儿防盗（防拆电子腕带设计，具有拆卸报警功能）、错抱（每张电子标签具有唯一编码，与对应床位配对）、恶意调换、实时定位（实时追踪新生儿的位置并可进行运动轨迹的查询）、及时报警的专用系统。同时，考虑到受保护对象的特征，婴儿防盗标签必须安全无毒害，确保对婴儿没有任何不良影响。该系统在实现婴儿智能防盗功能的同时，还考虑该系统的发展空间，以建设一个高可扩展性的产品全面智能追踪系统为最终目标。整个系统将尽最大可能，保持用户现有网络系统与应用系统，并预留接口，在将来用于其他功能的拓展（如身体健康状况监控、饮食监控等），实现多方统一管理功能，减少或避免用户重复投资。2.2 设计原则婴儿智能防盗系统的设计原则包括系统的先进性、可靠性和拓展性。（1）系统的先进性。系统具有成熟完善的计算机网络体系；具有先进的故障诊断和自适应功能；当网络发生故障时，婴儿电子标签能保证基本报警和定位功能。当网络恢复正常后，自动追加历史记录。（2）系统的可靠性。系统具有高可靠性以及防止人为破坏和容灾能力；系统具有备份功能；系统能够最大限度的确保婴儿的安全。（3）系统的拓展性。系统应预留接口用于拓展系统功能，包括婴儿身体状况检测等。3、 系统功能与特点3.1 系统功能（1）定位监控功能。所有电子标签实时定位并将位置信息显示在电子地图上（同时，地图上显示医护人员和家属位置信息）。同时确保每个标签工作正常，为所有婴儿提供最大程度的安全保护。实时统计各区域应有的婴儿数及实有的婴儿数，并提示离开的婴儿的名称或编号。在监控端可输入婴儿的名称或标签号，可查找指定婴儿或婴儿的母亲的当前所处位置。发生报警，自动对报警区域识别、定位、寻迹。（2）防破坏功能。电子标签如糟恶意拆除会立即报警。当标签电量低时，主动报警提示更换电池。同时系统主动地定期检测所有系统组件是否运行正常，防止各种原因引起的失效。（3）报警防盗功能。可设定某些区域，当婴儿离开指定区域或消失时系统发出相应的告警。可设定某些特殊区域，婴儿或母亲进入这种区域停留超过一定时间时，系统告警，通过防止一些意外发生。未佩戴标签人员进入指定区域发出警报。婴儿的标签与病房、床位配对，当婴儿错入病房或床位时，自动报警防止婴儿抱错。（4）历史记录功能。可查询某个婴儿、医护人员、家属某个时间段内的活动轨迹。（5）求助按钮功能。某些电子标签（如家属）上有功能按键，有情况可按键呼叫医护人员。电子地图实时显示此标签位置，并自动调取监控视频进行监控。 图3-1 婴儿智能防盗系统分级功能3.2 系统特点（1）系统先进性。系统设计应用先进的自动化系统技术、计算机网络技术等先进技术，能适应目前大型医院婴儿智能监控预警的管理需要。同时系统预留众多接口，便于以后升级改造。（2）提高管理效率。通过婴儿智能管理系统自动统计各项信息，大大降低了信息的输入、统计等工作，节省大量管理成本。（3）可靠的防盗技术。大大降低婴儿盗窃和抱错风险，为孩子、为家庭、为医院带来更高的安全保障。4、 系统主要硬件4.1 婴儿电子标签 婴儿电子标签是系统的主要监控电子标签，是佩戴在婴儿手腕上的无线通信设备。可允许婴儿在移动状态下与医院里的各读写设备进行通信。此电子标签是感温的。（1）产品质量标准。标签使用无害材料制成并符合人体工程学设计，佩戴舒适，无任何过敏反应。防水，可进行清洗。可根据婴儿体重变化调节周长。（2）安全防护。标签具有全球唯一id识别码，非法设备不可识别。标签具有防反抽特性，一旦佩戴好，不可在不破坏标签情况下取出。强行破坏或未经授权试图取下标签立即发生报警。（3）技术特性。工作频率：2.4ghz2.5ghz ism 微波段，识别距离：0-200m，工作电流：小于13ma，功耗：超低功耗。抗干扰性：10v/m 0.11000mhz am调幅电磁波。感温范围：-40 +85。（4）标签响应时间。标签应具备快速响应时间，以适应发生情况及时报警。（5）标签的安装。标签应佩戴在婴儿手腕上，一经穿好，不可取下（除非强行剪断）。4.2 家属/医护人员腕表家属/医护人员腕表是为婴儿家属或医护人员设计的电子标签。可与读写器进行双向通信。（1）安全防护。具有全球唯一id识别码，不可伪造。（2）特殊功能。具有震动，音频功能。有报警情况震动或发出报警音。腕表有功能键，用于报警呼叫、停止报警等功能。（3）技术特性。工作频率：2.4ghz2.5ghz ism 微波段，识别距离：0-200m，工作电流：小于13ma，功耗：超低功耗。抗干扰性：10v/m 0.11000mhz am调幅电磁波。4.3 定向分析仪定向分析仪部署于监控区域，对电子标签进行定位并将定位信息标识在电子地图上。定向仪应具有高速定位速度。性能指标：工作频率： 2.4ghz2.5ghz ism 微波段；识别精度： 3-5m，识别能力；同时识别200 张标签；识别方式：全方向识别、定向识别；抗干扰性：使用频道隔离技术，多个设备互不干扰；安全性能：防水、防雷、防冲击，满足工业环境要求。4.4 读写器读写器是短距离、多点、多跳无线通讯产品，能够简单、快速的为串口终端设备增加无线通讯的能力。其主要功能特性：工作频率：2.4ghz2.5ghz ism 微波段；识别距离：有效识别距离可达0-1500m，可调节；识别速度 ：最高识别速度可达200公里/小时；识别方式 ：全方向识别、定向识别。4.5 数据采集器数据采集器能对接收到的数据信号进行完好的接收、存储、转发、放大，统一管理接收到的数据。数据采集器是协调器使用过程中的配套产品，完全满足对信息量大的数据处理。性能特性：环境温度：在-20-40； 安全性能：防雷、防冲击，满足工业环境需求；通信接口：ad/dc；数据速率：最高10m bit/s。5、 系统结构婴儿智能防盗系统具有网络体系结构。从功能上看，婴儿智能防盗系统可分为rfid子系统、通讯子系统、应用软件管理子系统。5.1 rfid子系统rfid子系统是指2.4g无线射频系统，工作区采用无线通讯方式。对母婴、医护人员信息进行快速、及时、高效的数据采集，并对异常情况发出报警提示。系统由读卡器、标签、 定向仪、报警器等组成。5.2 通讯子系统通讯子系统是指将采集的数据信息传送至数据终端设备的区域，由线缆、路由器和数据转换器组成。5.3应用软件管理子系统应用软件管理子系统是指数据分析处理和整理反馈的区域，由应用软件组成。对采集的各种信息进行快速、及时、高效的数据分析，将数据以直观的展示在电子地图上，并提供数据查询功能，实现对历史监控数据的查询、分析与告警提示。并对rfid子系统、通讯子系统硬件进行控制。 图5-1 网络拓扑结构 发卡器 pc控制端 数据采集器 服务器 报警器 读写器 读写器 读写器、 手持读写器 电子标签 电子标签 电子标签 定位仪 定位仪 定位仪 图5-2 网络拓扑结构6、 系统工作流程为婴儿佩戴已经记录好婴儿信息的婴儿电子标签手环，此标签不断主动向外发送信息。此时电子标签感应到婴儿体温，识别为佩戴状态。当电子标签被强行取下，电子标签将快速响应并向终端发送警报。此后为婴儿家属发卡并与婴儿标签配对。当婴儿、家属、医护人员在监控区域范围时，定向仪和读写器会采集电子标签发送的信息，通过线缆传送到数据采集器并传送给计算机管理软件进行信息管理和服务器中进行备份。当人员非法离开或长期滞留某特定区域后，将出发警报。当检测到婴儿电子标签进入未配对的房间或床位时，激活报警器发出警报。 图6-1 系统工作流程7、 主要软件模块功能7.1 实时监控系统实时监控系统用于将各电子标签的位置信息、标签信息汇总处理，将所有电子标签位置信息显示在电子地图上（同时，地图上显示医护人员和家属位置信息）。实时统计各区域应有的婴儿数及实有的婴儿数后将其显示在电子屏上，并显示离开的婴儿的名称或编号。 图7-1 实时监控系统界面7.2 搜索查询引擎搜索查询引擎主要功能是可供管理者根据电子标签id或持卡用户信息检索持卡人的实时信息，并可检索出其历史信息，特定期间的移动轨迹。 图7-2 搜索查询引擎界面7.3 预警系统预警系统是整个应用层最为重要的部分，因为预警系统的有效性直接决定了防盗系统是否智能，是否可靠。预警系统能设置特定区域为危险区域，不可长期滞留。当某电子标签长时间检测到在此区域将发出警报声1。当婴儿离开监控区时立即发出警报声2。当非法