（电路与系统专业论文）智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究.pdf

硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 摘要 本文结合中小型医院信息管理系统的开发过程，详细介绍了如何针对中小型 医院的需求，将先进的智能卡技术融入现代医院信息管理系统中，开发出功能更 完善的医院信息管理系统。 本文首先简单介绍了智能卡技术以及医院信息管理系统的发展状况和趋势， 对智能卡技术在医院信息管理系统中应用的必然性和必要性进行了说明，并阐明 了论文选题的目的和意义。其次，根据中小型医院的一般组织结构和业务流程进 行了系统需求分析，系统数据库的设计和系统功能模块的划分，并给出了采用 m i f a r el 智能卡的“一卡通”子系统的设计方案。最后详细论述了系统的实现步 骤和关键技术，包括用户界面的实现，系统读卡电路的设计以及智能卡安全方面 的研究等等，其中重点介绍了使用c + q b u i l d e r 语言进行基于智能卡的医院信息 管理系统的设计。 关键词：智能卡，医院信息管理系统，数据库，安全 硕士论文智能卡在医院信息管理系绕中的应用与研究 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，c o m b i n i n gt h ed e v e l o p i n gp r o c e s so fs m a l la n dm e d i u m s i z e d h o s p i t a l sh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ( h i s ) ，t h ea u t h o r d e s c r i b e dh o w t od e v e l o pt h e h i sb e t t e rf u n c t i o n sa c c o r d i n gt ot h eh o s p i t a l sa c t u a ld e m a n d sb yi n t e g r a t i n gt h e s m a r tc a r da p p l i c a t i o nt e c h n i q u e s f i r s t l y , t h ea c t u a l i t ya n di n t e n d i n gt r e n do f s m a r tc a r d sa n dh i sa l ep r e s e n t e d t h e n ，t h ei n e v i t a b i l i t ya n dr e q u i r e m e n to f s m a r tc a r d sa p p l i c a t i o nt e c h n i q u e su s e db y h i sa r ei l l u m i n a t e d t h es i g n i f i c a n c ea n di n t e n t i o no ft h et h e s i s s u b j e c tr e s e a r c ha r e a l s od i s p l a y e d s e c o n d l y ，a c c o r d i n gt oh o s p i t a l sc u r r e n t l ys t r u c t u r ea n db u s i n e s sf l o w , t h e s y s t e mr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，d a t a b a s ed e s i g n a n ds y s t e mf u n c t i o nm o d u l e s d i v i s i o na r ed e t a i l e d m o r e o v e r ，t h ep l a no ft h ea l l - p u r p o s es m a r tc a r ds y s t e mi sp u t f o r w a r dw i t hm i f a r els m a r tc a r d f i n a l l y , t h es y s t e ma c t u a l i z a t i o np r o c e s sa n d r e l a t i v ek e y t e c h n i q u e sa r es t a t e d ，i n c l u d i n gu s e ri n t e r f a c e ，d e s i g n i n gt h eh a r d w a r eo f t h ec a r d - i d e n t i f i c a t i o nc i r c u i ta n dr e s e a r c h i n gt h es m a r tc a r d ss a f e t y t h e r e i n t o ，t h e e m p h a s i sc o n t e n t i sh o wt ou s ec + + b u i l d e r d e s i g n i n g t h eh i sb a s e do ns m a r tc a r d k e y w o r d s ：t h e s m a r tc a r d ，h i s ，d a t a b a s e ，s a f e t y 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 1 绪论 智能卡的名称来源于英文名词“s m a r t c a r d 又称集成电路卡，即i c 卡 ( i n t e g r a t e dc i r c u i t c a r d ) 。它将个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的 形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似。它一出现，就以其超小的体积、先进的集 成电路芯片技术以及特殊的保密措施和无法被译及仿造的特点受到普遍欢迎。i c 卡的概念是7 0 年代初提出来的，法国布尔( b u l l ) 公司于1 9 7 6 年首先创造出i c 卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微 电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化水平。i c 卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，i c 卡存储器中的内容根据需要可以有 条件地供外部读取、供内部信息处理、以及判断之用等u 。 本部分首先介绍了智能卡在医院管理系统中应用的研究背景；接着综合阐述 了智能卡的应用发展概况，特别是在医疗系统中的发展概况；随后介绍了智能卡 应用系统的功能和特点；最后对本文的特点和组织进行了简要的概述。 1 1 研究背景 医疗保险制度的建立及发展牵动万人心，医保制度在给个人带来方便的同 时，也促进了医院信息化程度及管理水平的提高。目前各行各业都在着手建立以 医疗保险制度为核心的医疗信息管理系统，各行业信息化的飞速普及正在改变我 们的生活，作为信息化的必然趋势【2 8 1 ，智能卡以它独特的魅力得到了大众的认可， 并将全面普及。 当前医疗保险制度的改革，正在把“医院病人”这一传统的、简单的二 元消费关系，变成“医院病人医疗保险政府监督”的复杂多元关系。 医疗保险工作是一项政策性强、涉及面广、计算复杂、准确性要求高的工作，需 要对每位参保人员每年个人帐户的累计医疗费情况进行统计，因此所要处理的数 据量相当大对数据及档案保存的时间也比较长。“全方位、多层次、一体化， 是医疗保险制度改革的总目标，因此这是促进智能卡在医院信息管理系统中应用 的又一动力。 对于有些行业，它们的特点是单位多，就医人员较分散。因此，使用智能卡 对职工的个人帐户进行管理，可以较好地解决偏远地区医疗单位和职工医疗保险 管理问题，同时也使职工就近看病就医成为可能，使职工医疗保险管理形成一个 硕七论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 有序的闭环系统，使医院管理更趋全面、科学、完善、合理口6 1 。 医疗机构的政策放开，使社区医院、特色门诊、私人诊所遍地生花，也使大 医院不断升级软硬件产品。完善服务设施、提高服务质量。使用智能卡可以很方 便的解决患者挂号、收费排队拥挤等问题，也使医院的结算更加方便合理a 1 2 发展概况 受全球经济低迷的影响，全球智能卡市场整体出现放缓状况。全球主要市场 仍集中在欧洲、亚太地区等经济发达或较发达地区，其中尤以中国市场领先。1 9 9 3 年，以电子货币应用为熏点的“金卡工程”在我国正式启动。智能卡这种诞生于 2 0 世纪7 0 年代的具有智能性及便于携带的卡片迅速在我国普及、发展，为我国 电子信息产业开辟了广阔的市场l 。 与智能卡的发源地欧洲国家相比，我国智能卡应用领域和应用深度远不及发 达国家，但我国智能卡应用领域及深度的发展速度却是喜人。随着国家对智能卡 行业的支持和智能卡行业的迅速发展，智能卡在各个行业得到了广泛的应用。但 是在医院信息管理系统的应用中，对于病人持卡就诊的应用并不多见，为数不多 应用也是局限在一些大的医院或部队的医院，因此开发出一套适合中小型医院使 用的基于智能卡的医院信息管理系统使很有必要的。 中国智能卡市场规模不断扩大，吸引了众多的厂商的进入，从而导致了激烈 的市场竞争，同时由于经济和技术的进步，用户的需求也呈多样化、细分化发展， 在这两种力量的相互作用下，中国智能卡市场将呈现这样一种发展趋势： 1 激烈的市场竞争，迫使企业想方设法的降低生产成本，因而产品价格不 断下降。随着整个智能卡行业的市场发展，整个市场的容量会迅速递增，这将拉 动行业生产能力的扩大，使企业的生产规模随之扩大，获得大规模生产的规模经 济效应，这又会在一定程度上降低产品的生产成本。而且随着智能卡生产技术的 发展成熟以及新的半导体技术的出现，智能卡生产商的生产效率将大幅提高， 从而生产成本下降。因此可以预见，未来智能卡的价格在这几种因素的共同作用 下将呈现出一个缓慢下降的趋势。 2 技术进步创新以及新技术的成熟应用，智能卡产品将逐步朝着非接触卡、 c p u 卡、f e r a m 卡发展演变。一方面技术的发展使得产品的性能越来越高，功 能越来越多，使用越来越方便；另一方面社会和经济的进步则使用户的需求向高 级化和多样化方向发展，用户对产品的要求必然是简单、快捷、方便。在这两种 因素的推动下，智能卡产品将向非接触卡、c p u 卡、f e r a m 卡发展演变，因为 它们正好符合了用户需求的变化规律【1 0 j 【3 9 j 。 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 1 3 智能卡系统功能及特点 1 采用结构化的系统分析方法，进行模块化功能设计。这种设计方法使系统 功能齐全，前后台业务不脱节，数据在系统内能有序而顺畅地流动。各功能模块 之间既互相联系又互相制约，同时提高了系统的集成度。 2 采用总体设计、分步实施的技术方案，由局部到全部，先实现业务处理 层的低层管理模块，稳步向中高层管理过渡，从而最终实现全面的计算机管理， 使系统始终与用户的实际需求紧密相连，增加系统的实用性，使系统建设保持良 好的连贯性。用户接口及界面设计尽可能美观大方，操作简便实用。 3 系统采取可扩充性和可维护性设计，可根据需要修改模块、增加功能以 及重组系统的结构，数据结构设计合理、规范，同时具有可维护性，对数据库表 的修改维护可在很短时间内完成。 4 采用具有容错功能的服务器及网络设备，出现故障时能够迅速恢复，使网络 系统具有极高的可靠性；同时对数据的维护采用操作权控制、密码控制、数据更 新等多种手段，保证数据的安全性1 3 6 l 。 本系统覆盖了病人在医院期间的各个诊断治疗环节，各部分之间信息高度共 享，保证了每一个局部系统与整个系统相集成，局部系统的变化不会导致整个系 统的改变，是一个高效实时的信息管理系统，并与将来系统发展相适应。该系统 包括以下六个子系统。 1 智能卡管理子系统 该系统是通过对智能卡的管理，保证智能卡的正常使用。它包括制作发卡、 挂失解挂、记录查询以及存款等功能模块。 2 门诊管理子系统 该系统通过各网络工作站对门诊业务进行管理，实现i c 卡收费，使门诊划 价收费一体化，减少了病人排队次数，并支持分散挂号、分散收费、集中核算， 彻底解决了看病拥挤的状况。门诊管理予系统包括门诊读卡、门诊挂号、门诊收 费、处方录入以及记录查询等功能模块。 3 住院管理予系统 各病区医嘱采用分散录入、住院处集中核算的方式，具有每晶每人核算、押 金费用报警等功能。住院管理子系统包括医嘱管理、住院药品管理、床位管理、 住院押金管理，入院登记及出院结算等功能模块。 4 药品库管理子系统 该系统可对西药、中成药、中草药等从采购、入库、出库、调拨等全过程实 3 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 现动态管理，使药品管理规范、科学。该子系统包括药品人库、出库管理、药库 管理、药品调价、药典管理和药品采购管理等功能模块【4 “。 5 院长查询子系统 院长查询属高层次的医院管理。其一方面结合预算对医院财务活动进行科学 管理，另一方面在资金来源和占有组合运用中找出最佳经济效益点，据此确定医 院各项财务政策，为领导决策提供定量依据。院长查询子系统自动产生实时、历 史或任意时间的动态数据信息，动态检索门诊数量、处方、收费以及住院床位使 用率、危重病人、住院费等情况【“】。 6 医保中心管理子系统 医保中心是管理各医院的信息枢纽，它和其它子系统集成，运用远程通信等 技术构成一个有效的管理网。 该系统除了具有技术起点高、适应范围广等特点外，尤其值得一提的是：把 源程序代码全部留给用户。这样一方面培养了系统的维护员，另一方面又使医院 完全能够自己维护软件的正常运行，有效地解决了以后的系统维护难题。 本系统的功能流程图【4 0 】如图1 4 1 所示： 图1 4 1 医院信息管理系统功能流程图 - 4 硬士论文智能卡在医院信息管理系统皇塑壅星皇堑圣 1 4 本文特点和组织 本文首先明确了智能卡在医疗系统中的应用，然后进一步阐述了智能卡在医 院管理系统中的实际应用，介绍了智能卡的概念，研究背景，发展概况以及整个 系统大概的总体结构，第二部分主要是对智能卡技术进行了简单的介绍，并重点 介绍了m i f a r e1 智能卡和m c m 5 0 0 读卡模块。第三部分主要介绍这介软件系统 所要实现的各项功能，以及这些功能是如何实现的，对每个主要的功能分别加以 阐述。第四部分首先介绍了所选用的硬件的主要功能，然后重点介绍在这个系统 中如何应用这些功能进行硬件电路的设计以及硬件语言的实现。第五部分主要进 行了智能卡密码算法的研究。 1 5 本部分小结 智能卡在医院管理系统中的应用是以后医院信息化发展的必然趋势，对于病 人和医院都能的到极大的方便，随着医保的改革，使用智能卡能更好的为社会的 每个成员服务。本部分首先介绍了智能卡的概念，应用背景和发展概况，接着介 绍了智能卡应用系统的功能和特点j 最后简要说明了本文的特点和以下各部分的 内容组织。 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 2 智能卡技术 2 1 智能卡概述 智能卡是采用i d 1 规格的识别卡系列中最年轻和最聪明的成员。它的特点 就是在卡里嵌入一片集成电路，其中含有传输，存储和处理数据的部件。数据既 可以通过在卡片表面上接触点传输，也可以不经触点，而通过电磁场来进行。 与磁卡相比，智能卡具有许多优点。例如，智能卡的最大存储容量就比磁卡 存储容量大许多倍。现在，我们可以买到存储容量在3 2 k b 以上的芯片，而这个 数字还将随着各种新芯片的不断产生而成倍的增加。 当然，智能卡最重要的优点之一就是在卡里存储的数据可防止未经授权的存 取和篡改。由于存取数据只能通过由操作系统和安全逻辑控制的串行接口进行， 这就使得我们可以保证写入卡里的保密数据绝对不会从卡的外部被读取。保密数 据只能由芯片的处理部件在内部进行处理。原则上，存储的写入，擦除和读取等 功能都可以受限于相关联的硬件和软件两方面的一些特殊条件。它们可以用来构 建大量的安全机制，也可加以剪裁以适应专门应用的特殊需求吼 把这些控制功能与加密算法的计算能力结合在一起就使得智能卡可以被用 来作为一个灵巧的便携安全模块，而把它放在公文包里面。与那些通常只有一两 年寿命的磁卡相比，智能卡的另一个优点就是它的高可靠性和较长的寿命。 智能卡可以根据其功能和价格分为两类：存储卡和微处理器卡。 非接触式智能卡由i c 芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准p v c 卡 片中，无外露部分。非接触式智能i c 卡的读写过程，通常由非接触型智能i c 卡 与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。 非接触型智能卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出 的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的 l c 产生谐振， 产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信 号，指挥芯片完成数据的修改、存储等，并返回给读写器【捌。由非接触式智能卡 所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时 借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。 在智能卡家族中，非接触式智能卡因其具有高容量、高可靠性( 避免了因机 械触点受外物污染的影响) 和安全防伪、操作简单、寿命长( 读写次数高达1 0 6 - 万次以上) 的特点，在各种智能卡应用项目中得到越来越多的重视，加上价格的 稳步下降使得感应式智能卡正逐步取代接触式智能卡的地位，从而成为智能卡应 用中的主流，广泛应用于各个领域1 7 1 。 2 2m i f a r e1 非接触式i c 智能( 射频) 卡简介 m i f a r el i c 智能( 射频) 卡的核心是p h i l i p s 公司的m i f a r e1i c $ 5 0 ( o l ，一0 2 ， 0 3 ，0 4 ) 系列微模块( 微晶片) 。它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多 性能。 m i f a r e1i c 智能( 射频) 卡采用先进的芯片制造工艺制作。内建有高速的 c m o se e p r o m ，m c u 等。卡片上除了i c 微晶片及一副高效率天线外，无任 何其他元件。 卡片上无源( 无任何电池) ，工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线 电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2 v 以上，供卡片上i c 工 作。工作频率1 3 5 6 m h z 。 m i f a r e1 射频卡所具有的独特的m i f a r er f ( 射频) 非接触式接口标准已 被制定为国际标准：i s o i e c1 4 4 4 3t y p e a 标准。 射频卡标准操作距离为l o o m m ( 由m c m s 0 0 作为读写器核心模块) 和2 5 l l l m ( 由m c m 2 0 0 作为读写器核心模块) 。与卡片读写器的通信速率高达 1 0 6 k b i t s 。 m i f a r el i c 智能( 射频) 卡上具有先进的数据通信加密并双向验证密码系统； 且具有防重叠功能：能在同一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工作距离内 的多张重叠的卡片。 m i f a r e1i c 智能( 射频) 卡与读写器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上 有高速的c r c 协处理器，符合c c i t t 标准。 卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没有重复的相同的两张m i f a r e 卡片。 卡片上内建8 k ( b i t ) e e p r o m 存储容量并划分为1 6 个扇区，每个扇区划 分为4 个数据存储块，每个扇区可由多种方式的密码管理。 卡片上还内建有增值减值的专项的数学运算电路，非常适合公交地铁等行 业的检票收费系统。典型的检票交易时间最长不超过l o o m s ( o 1 秒) ( 包括卡片 的认证，6 个扇区的读( 7 6 8 b i t ，2 个扇区的认证) 。2 个扇区的写操作( 2 5 6 b i t ) ) 。 卡片上的数据读写可超过1 0 万次以上；数据保存期可达1 0 年以上，且卡片 抗静电保护能力达2 k v 以上3 】【5 】【1 0 1 2 7 。 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 2 2 1m i f a r e1 非接触式i c 智能射频卡功能组成 整个卡片包含了两个部分，r f 射频接口电路和数字电路部分【1 2 】 2 2 1 1r f 射频接口电路 在i 江射频接口电路中，主要包括有波形转换模块。它可将卡片读写器上的 1 3 5 6 m h z 的无线电调制频率接收，一方面送调制解调模块，另一方面进行波形 转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进 一步的处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。 p o r 模块主要是对卡片上的各个电路进行p o w e r o n - r e s e t ( 上电复位) ， 使各电路同步启动工作口“。 2 2 1 2 数字电路部分 1 a t r 模块：a n s w e r t or e q u e s t ( “请求之应答”) 当一张m i f a r e1 卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时，程序员控制 读写器向卡片发出r e q u e s t a l l ( 或r e q u e s ts t d ) 命令后，卡片的a t r 将启动， 将卡片b l o c k0 中的卡片类型( t a g t y p e ) 号共2 个字节传送给读写器，建立卡 片与读写器的第一步通信联络。 如果不进行第一步的a t r 工作，读写器对卡片的其他操作( r e a d w r i t e 等) 将不会进行。 卡片的类型( t a g t y p e ) 号共2 个字节，可能为：0 0 0 4 h 2 a n t i c o l l i s i o n 模块：防止( 卡片) 重叠功能 如果有多张m i f a r e1 卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时。 a n t i c o u i s i o n 模块的防重叠功能将被启动工作。在程序员控制下的卡片读写器将 会首先与每一张卡片进行通信，取得每一张卡片的系列号。由于m i f a r el 卡片每 一张都具有其唯一的系列号，决不会相同，因此卡片读写器根据卡片的序列号来 识别，区分已选的卡片，卡片读写器中的m c m 中的a n t i c o l l i s i o n 防重叠功能配 合卡片上的防重叠功能模块，由程序员来控制读写器，根据卡片的序列号来选定 一张卡片。被选中的卡片将直接与读写器进行数据交换，未被选择的卡片处于等 待状态，随时准备与卡片读写器进行通信。 8 硕士论文智能卡在医院信息管理系绕中的应用与研究 a n t i c o l l i s i o n 模块( 防重叠功能) 启动工作时，卡片读写器将得到卡片的序 列号s e r i a ln u m b e r 。序列号s e r i a ln u m b e r 存储在卡片的b l o c k0 中，共有5 个 字节，实际有用的为4 个字节，另一个字节为序列号s e f i nn u m b e r 的校验字节， 这在以后章节中详细论述，包括对序列号s e r i a ln u m b e r 的校验方法等。 序列号s 髓i a ln m - n b e r 中实际有用的4 个字节，可能为：0 0 7 e o a 4 2 h 。 3 s e l e c t a p p l i c a t i o n 模块：主要用于卡片的选择 当卡片与读写器完成了上述的二个步骤，程序员控制的读写器要想对卡片进 行读写操作，必须对卡片进行“s e l e c t ”操作。以使卡片真正地被选中。 被选中的卡片将卡片上存储在b l o c k0 中的卡片的容量“s i z e ”字节传送给 读写器。当读写器收到这一字节后，将明确可以对卡片进行深一步的操作了。例 如，可以进行密码验证等等。 读写器收到的“s i z e ”字节可能为：8 8 h 4 a u t h e n t i c a t i o n & a c c e s sc o n t r o l 模块：认证及存取控制模块 在确认了上述的三个步骤，确认已经选择了一张卡片时，程序员对卡片进行 读写操作之前，必须对卡片上已经设置的密码进行认证，如果匹配，则允许进一 步的r e a d w r i t e 操作。 m i f a r e1 卡片上有1 6 个扇区，每个扇区都可分别设嚣各自的密码，互不干 涉。因此每个扇区可独立地应用于一个应用场合。整个卡片可以设计成“一卡通” 形式来应用。 5 c o n t r o l a r i t h m e t i cu n i t 控制及算术运算单元 这一单元是整个卡片的控制中心，是卡片的“头脑”。它主要进行对整个卡 片的各个单位进行微操作控制，协调卡片的各个步骤；同时它还对各种收发的 数据进行算术运算处理，递增递减处理，c r c 运算处理，等等。是卡片中内建 的中央微处理机( m c u ) 单元。 6 r a m r o m 单元 r a m 主要配合控制及算术运算单元，将运算的结果进行暂时存储，如果某 些数据需要存储到e e p r o m ，则由控制及算术运算单元取出送到e e p r o m 存储 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 器中；如果某些数据需要传送给读写器，则由控制及算术运算单元取出，经过 r f 射频接口电路的处理，通过卡片上的天线传送给卡片读写器。r a m 中的数据 在卡片失掉电源后( 卡片离开读写器天线的有效工作范围内) 将被清除。 同时，r o m 中还固化了卡片运行所需要的必要的程序指令，由控制及算术 运算单元取出去对每个单元进行微指令控制。使卡片能有条不紊地与卡片的读写 器进行数据通信。 7 c r y p t ou n i t 数据加密单元 该单元完成对数据的加密处理及密码保护。加密的算法可以为d e s 标准算 法或其他。这个将在第五部分作比较详细的介绍。 8 e e p r o mi n t e r f a c e e e p r o mm e m o r ye e p r o m 存储器及其 接口电路 该单元主要用于存储数据。e e p r o m 中的数据在卡片失掉电源后( 卡片离 开读写器天线的有效工作范围内) 仍将被保持。用户所要存储的数据被存放在该 单元中。m i f a r e1 卡片中的这一单元容量为8 1 9 6 b i t ( 1k b y t o 。分为1 6 个扇区。 2 2 3m i f a r e1 卡的存储结构 m i f a r e1 卡片的存储容量为8 1 9 2b i t xl 位字长( 即1 k x8 位字长) ，采用 e e p r o m 作为存储介质，整个结构划分为1 6 个扇区，编为扇区0 1 5 。每个 扇区有4 个块( b l o c k ) ，分别为块0 ，块1 ，块2 和块3 ，每个块有1 6 个字节，个 扇区共有1 6 b y t e x 4 = 6 4 b y t e 。 每个扇区的块3 ( 即第四块) 包含了该扇区的密码a ( 6 个字节) 、存取控制( 4 个字节) 、密码b ( 6 个字节) ，是一个特殊的块。其余三个块是一般的数据块。 但扇区0 的块0 是特殊的，是厂商代码，已固化，不可改写。 其中：第0 - 4 个字节为卡片的序列号，第5 个字节为序列号的校验码： 第6 个字节为卡片的容量“s i z e ”字节； 第7 ，8 个字节为卡片的类型号字节，即t a g t y p e 字节； 其他字节由厂商另加定义。 m i f a r e1 卡片的扇区0 中的块0 ( b l o c k0 ) 存储的1 6 个字节的内容可能为： 4 2 0 a 7 e 0 0 3 6 8 8 0 4 0 0 4 4 817 4 0 6 3 0 3 7 3 9 3 7 h e l 3 1 。 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 m i f a r e1 卡的存储结构如图2 2 i 所示： o _ _ 呻 斗 斗 图2 2 1m i f a r e1 卡的存储结构 2 3m c m 5 0 0 读写模块说明 m i f a r ec o r em o d u l e 是m c m 的全称，意为m i f a r e 核心模块。 p h i l i p s 公司的m c m 主要有两种产品型号，为m c m 2 0 0 和m c m 5 0 0 。这两 种智能模块均被用于读写m i f a r e1 非接触式i c 智能射频卡的读写器中，负责读 写器中对非接触式i c 智能射频卡片的读写等功能，一般在读写器中还必须有 m c u ( 微处理单片机) 来对m c m 进行控制，及对读写器的其他方面进行控制， - 1 1 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 例如对键盘，显示，通信等部分的控制等等。 m c m 2 0 0 模块主要应用于对卡片操作距离在2 5 m m 的卡片读写器中； m c m 5 0 0 模块主要应用于对卡片操作距离在l o o m m 的卡片读写器中。 m i f a r e 所具有的独特的m i f a r er f ( 射频) 非接触式接口标准已被制定为 国际标准：i s o h e c1 4 4 4 3 下y p ea 标准1 1 1 2 1 3 1 【4 1 【5 1 。 2 3 1m c m 5 0 0 特性 1 工作频率：1 3 5 6 m h z 2 标准的+ 1 2 v 电源供电 3 读写卡片距离可达1 0 0 m m 以上 4 与卡片的通信速率可达1 0 6 k b p s 5 模块与卡片通信时，数据加密 6 每个扇区设有3 套密码及其认证和密码存储器 7 有防卡片重叠功能 8 1 6 个字节的f i f o ( 先进先出) 队列接收发送缓冲寄存器 9 在模块与卡片通信时自动侦查错误，自动对数据流分析 1 0 对r f ( 射频) 通道自动监控 1 1 内建8 位1 6 位的c r c 协处理器，提供c r c ，p a r i t y 等数据校验 1 2 支持多种方式的活动天线，并且不需“天调系统”( 天线调节系统) 对 天线进行补偿调节 1 3 标准的m i f a r e 并行接口与m c m 2 0 01 0 0 全兼容 1 4 m c m 2 0 0 的软件与m c m 5 0 0 模块1 0 0 全兼容 1 5 可遥控，级联m c m 5 0 0 模块 1 6 工作温度范围在：2 0 到+ 7 0 度【2 7 】 2 3 2m c m 5 0 0 其他说明 m c m 5 0 0 是p h i l i p s 公司的产品，另外还有其他公司与之相兼容的产品。 u n i v i s i o ne n g i n e e r i n gl i m i t e d ( 联视工程有限公司) 持有m i f a r e 制造专利， 其生产的相当于m c m 2 0 0 的产品命名为s b 6 0 1 。 s b 6 0 1 与m c m 5 0 0 模块在硬件上有一处不同，表现在软件上有一个m o d e 方式寄存器的设! 再! 不同。s b 6 0 1 的m o d e 设置为0 x d 6 h ：m c m 5 0 0 的设置为 0 x c 6 h 。除此以外，两者软硬件1 0 0 全兼容。 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 法国的g e m p l u s 公司向p h i l i p s 公司购买m c m 中核心a s i cr c l 5 0 或 r c l 7 0 芯片制造的m c m 5 0 0 模块及读写器与m c m 5 0 0 全兼容。 2 4 小结 本部分首先介绍了智能卡的特点以及智能卡相比其它i c 卡的优势，并简单 介绍了智能卡的分类和组成；接着重点介绍了m i f a r el 智能卡的特点和技术指 标；最后对智能卡的读卡模块m c m 5 0 0 进行了比较详细的介绍。 1 3 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 3 医院信息管理系统 医院信息管理系统( 简称h i s ) 是利用计算机软硬件技术、网络通讯技术等 现代化手段，对医院及其所属各部门对人流、物流、财流进行综合管理，对在医 疗活动各阶段中产生的数据进行采集、存贮、处理、提取、传输、汇总、加工 生成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的 信息系统【2 4 】。本设计方案基本实现医院信息的彻底数字化，改变传统的依靠文件、 胶片等发送信息的传递方式，实现无纸化办公、无胶片化办公，达到管理费用的 降低，甚至机构的减员增效；加快信息流通速度有利于医院决策层及时、准确的 把握医院的营运状况和发展趋势，及时调整经营策略，合理制定医院的发展计划： 充分利用了智能卡这一先进的工具，可以实现挂号、电子货币等功能，并可与医 保结合，实现真正的“一卡通”。本部分从h i s 功能实现的角度出发，比较系统的 介绍了h i s 的各种功能，它分为智能卡管理子系统和智能卡应用子系统，它的主 界面如图3 1 所示： 图3 1 医院信息管理系统主界面 1 4 - 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 在此主界面上，系统提供了进入各个子系统的按钮，当操作员点击自己想要 进入的子系统的时候，系统将要求进行身份确认。确认身份的方法有两种：一种 是直接选择输入姓名，密码进行验证；另一种是进行刷卡验证，身份确认的流程 图如图3 2 所示： ，爻、 ，7、v o 验证次数大于3 7 j 。 、，r “童 ，一+ 7 、厂一j l 1 厂一i 、粤证方式选譬： l 身份验证失致l l | 、。? 二一 1 竺竺兰il 竺竺j ，t，蔓? ，7 、 ，7 、j 。7 证身；： i 。、，名密码是否正嘉、 ，7 主；骀 、，7 n 、 ，7 、 ， n 、 图s 2 身份确认流程图 进入各子系统以后，系统将根据系统管理员预先为各个具体的操作员设置的 操作权限初始化各子系统，系统管理员将根据各个操作员的工作内容，工作性质 设罱相应的操作权限，如图3 3 所示。 系统管理员可以在此对话框新增操作员，可以为新的操作员设置操作权限， 为已经存在的操作员修改操作权限。当系统管理员新增操作员的时候，系统将根 据系统管理员提供的新增的操作员的姓名和系统数据库里所有的操作员的姓名 作比较，如果系统数据库里面没有这个操作员的资料，系统会提示系统管理员此 操作员为新，是否执行新增操作员的操作：如果有这个人的资料，系统则会提示 系统管理员此新增的操作员已经存在，是否修改此操作员的操作权限。这样的比 硬匕论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 较可以有效的减少系统数据库的冗余数据，还可以有效防止同一操作员登陆系统 时产生不同的使用权限，影响系统的正常运行。系统管理员为操作员设置的操作 权限包括资料的录入权限，打印权限，门诊收费权限，门诊核价权限，发卡权限， 写卡权限等。比如门诊收费权限就是针对门诊收费的操作员设置此权限的，其他 操作员不应该设置此操作权限，另外发卡权限也只能是智能卡管理子系统的操作 员才能拥有的权限，对操作员权限的设置还可以避免很多误操作，也可以使医院 的管理更为正规，使每个操作员的责任更加明确。 图3 3 操作员权限设置对话框 在此操作员权限设置对话框中我们还可以查询操作员和操作员的操作权限， 只要输入操作员的姓名即可查询，查询时，操作员姓名不能为空，如果为空，系 统将会提示输入操作员的姓名。如果系统的数据库中有此操作员的资料，则将在 此对话框中显示；如果没有，则提示：“无此操作员，请确认! ”。系统管理员在 新增操作员的时候，为每个新增的操作员设置了同样的初始密码，当操作员登陆 系统以后可以在操作员权限设置对话框点击修改密码按钮，更改自己的密码。如 果有些子系统没有操作员设置权限的对话框，可以直接点击系统菜单的修改密码 选项就可以了。如果密码丢失，可以请求系统管理员为其重设密码。对于已经过 期的操作员，系统管理员有权在此删除这些操作员的资料。 数据对于个数据库应用系统来说是非常重要的，每天有大量的门诊、住院 病人的各种病历、收费等信息资料产生，这些业务数据一旦丢失或发生短暂的业 务中断，后果是非常严重的。所以对数据的安全性、可靠性有很高的要求。以防 止系统硬件设备失效、数据遭到病毒破坏、人为误操作和操作系统、应用等软件 意外逻辑错误造成损失。一旦数据丢失或损坏所引起的后果是相当严重的。因此 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 有效地保护数据，做好数据备份是一个系统首先必须解决的问题。因此这个系统 在设计的时候充分考虑到数据对于数据库应用系统的重要性，系统提供了数据在 退出系统时候的自动备份和随时进行人工备份这两种方法来保护数据。系统在选 项设置中提供了“系统退出时自动备份数据”的选项，如果选中此选项，则子系 统在每次退出时，都会有“正在备份数据，请稍候! ”的提示，系统会自动在其 可执行文件目录下生成“b a c k u p d a t ”的备份数据文件。另外，我们也可以选择 系统菜单的数据备份选项随时对系统的数据进行人工备份，这样可以有效的减少 一些不可预知的事情发生带来的损失。系统设计的时候考虑到：如果一直等退出 系统的时候再备份数据，那么时间可能相对比较长，积累的数据量比较大，对数 据的安全性保证力度不够，所以提供了人工备份这个选项。有了这两项保护措施， 能比较好的保证数据的安全，一旦数据意外损坏，由于备份了数据，我们就可以 将所备份的数据替换系统原数据，不至于因为数据丢失，影响系统运行。 3 1 智能卡管理予系统 智能卡管理予系统的系统界面14 】【4 2 1 如图3 1 1 所示： 图3 1 1 智能 管理子系统界面 硕七论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 这个子系统主要包括系统维护，智能卡的制作发卡，挂失解挂，卡的维护， 卡上存款，各种记录查询以及报表打印等功能，这个智能卡管理子系统是围绕卡 的正常工作和在工作中可能遇到的一系列问题以及怎样解决这些问题而设计的， 能有效的对智能卡进行管理和维护，有力的保证了智能卡在医院信息管理过程中 的正常使用。 智能卡管理子系统菜单主要包括系统维护，制作发卡，挂失解挂，统计查询， 报表打印等菜单。 对于智能卡管理子系统，它主要负责智能卡的正常使用。智能卡管理予系统 的系统主要功能如图3 1 2 所示： 智能卡管理予系统 系 统 黼 作 发 丰 挂 失 解 挂 猢悱州雌渊雕憔 3 1 1 系统菜单 图3 1 2 智能卡管理子系统功能图 检查系统这个选项主要是在系统正常运行的时候检查各智能卡应用子系统 运行状况，系统是否运行正常，网络连接是否正常，数据库连接是否难常等等， 检查系统分为自动检查和人工检查，自动检查就是系统每隔一段时间对系统的各 个子系统的运行状况进行检查，及时了解系统运行的运行状态，若有什么异常情 况即时反馈给智能卡管理子系统的操作员，以便于及时解决问题，保证了系统正 常运行，有效的降低了系统运行的故障率【3 1 1 。 3 1 2 制作发卡菜单 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 读卡选项是将病人的基本信息通过读卡器从智能卡的存储器中读出，比如病 人的姓名，出生年月。磁卡号，社保卡号，就诊号以及病人的联系方法等。通过 病人的就诊号就可以查看病人以前的就诊记录，方便了病人和医生。读卡还可以 确认卡的合法性，确认这张卡是不是正常使用的卡，如果是挂失卡，系统将会提 示操作员这是一张挂失卡。 读卡选项的对话框如图3 1 3 所示： 图3 1 3 读卡对话框 读卡对话框中的类别是指病人是公费还是自费，也可以是协约单位的合作医 疗；磁卡号是指病人持有的智能卡的卡号；社保卡号是社会医疗保险的卡号；就 诊号是病人在医院就诊时候的就诊序号；卡上余额是病人所持有的智能卡上可以 刷卡消费的金额。其余还有病人基本信息，联系方式等。 当点击读卡对话框中的读卡按钮的时候，系统将从智能卡中读出病人的基本 信息，并把它显示在对话框中。 当卡没有放到读卡器的感应区，或者放到感应区的卡不是本系统的智能卡， 那么点击读卡按钮时，系统将会提示你读卡错误，是否选择重新读卡。如果是本 系统的智能卡，那么首先将读出来的病人的基本资料在系统数据库里面的挂失资 1 0 硕士论文智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 料中查找，如果在挂失资料库里面找到此卡的资料，那么将提示此卡是挂失卡， 是否继续，如果选继续则在读卡对话框里面显示此挂失卡持卡人的基本资料，如 果在挂失资料库里面没有这个卡的资料，那么将读出来的病人的基本资料继续在 卡的正常资料库里面查找，如果没有找到，则提示没有此卡的记录，是否需要重 新读卡。如果找到此卡的资料，则在对话框中显示资料内容，读卡结束。 读卡按钮功能的流程图如图3 1 4 所示： 图3 1 4 读卡流程图 在此读卡对话框里面我们还可以通过姓名或者磁卡号，社保卡号，以及就诊 号查询病人的基本信息，查询的时候，只要输入要查询的内容按回车键就可以查 询，比如我们要按姓名查询，那么我们只要在姓名栏里面输入要查询的姓名，按 下回车键，那么要查询的病人的基本信息将在读卡对话框里面显示。 查询时，系统首先检查要查询的对象是否为空，如果为空，则要求重新输入 查询条件：若不为空系统首先在挂失资料库里面查找与查询条件相匹配的病人 资料，如果找到，则在读卡对话框中显示查询结果，并提示这是一张挂失卡，查 询成功。如果在挂失资料库中没有找到与查询条件匹配的资料，系统将继续在f 常卡的资料库中查找与查询条件相匹配的资料，如果找到，则在读卡对话框中显 示查询结果，查询成功；如果没有找到，系统会提示“无此记录，查询失败! ”。 硕士论文 智能卡在医院信息管理系统中的应用与研究 查询功能的实现流程图如图3 1 5 所示 图3 1 5 查询流程图 发卡按钮是读卡对话框和发卡对话框的接口，点击发卡按钮将打开发卡对话 框：清除按钮的功能是清空读卡对话框中的所有资料，为下一次读卡或者查询做 准备；在退出读卡对话框的时候，系统也会自动清空对话框