基于RFID技術(shù)精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

施惠芬 齊天白△ 侯珺琳

基于RFID技術(shù)精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

施惠芬①齊天白①△侯珺琳①

目的：使用基于射頻識別(RFID)技術(shù)的精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)，對精神病患者進(jìn)行安全管理，便于管理人員能夠清楚地了解精神病患者的實(shí)時動態(tài)。方法：設(shè)計(jì)動態(tài)智能化管理系統(tǒng)，其硬件由患者腕帶(電子標(biāo)簽)、定位器、閱讀器和服務(wù)器組成，并對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、硬件部分和功能模塊進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)。結(jié)果：改變了以往花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行精神患者監(jiān)管的現(xiàn)狀，減輕了醫(yī)護(hù)人員負(fù)擔(dān)，降低了精神病院病員管理壓力，提高了醫(yī)院現(xiàn)代化管理水平。結(jié)論：基于RFID技術(shù)精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)提升了醫(yī)院的綜合管理水平，加快了醫(yī)院的信息化建設(shè)。

射頻識別技術(shù)；精神病患者管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；信息化

根據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心精神衛(wèi)生中心公布的數(shù)據(jù)顯示，我國各類精神疾病患者人數(shù)在1億人以上，需要隔離封閉式管理精神病患者人數(shù)已超過1600萬[1]。衛(wèi)生部的數(shù)據(jù)顯示，我國注冊精神科醫(yī)師數(shù)量只有2.05萬人，護(hù)士3萬人，平均10萬人中有1.5名精神科醫(yī)師，2.2名護(hù)士，配備比例嚴(yán)重失調(diào)[2]。精神病?？迫揍t(yī)院患者最多時，10余名醫(yī)護(hù)人員需要照顧近百名患者，工作強(qiáng)度極大。目前，醫(yī)院對精神患者的看護(hù)管理仍處于人工階段，需要耗費(fèi)大量人力物力。為了避免出現(xiàn)看護(hù)管理疏忽失誤，本研究設(shè)計(jì)基于射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術(shù)的精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)，對精神病院病員的管理向現(xiàn)代化、信息化方向邁進(jìn)[3]。

1 RFID系統(tǒng)原理

RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用軟件等3部分組成[4]。電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線及芯片組成，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)，是用于識別和傳輸物體信息的載體。閱讀器是用于讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備，可為手持式或固定式。典型的閱讀器含有控制模塊、射頻模塊、接口模塊以及天線。通常，該設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連，將所讀取到的標(biāo)簽信息傳送到計(jì)算機(jī)中便于下一步處理。應(yīng)用軟件主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲、管理以及對電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫控制[5]。RFID是20世紀(jì)90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術(shù)，以無線射頻方式自動識別和數(shù)據(jù)傳送，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識別[6]。利用RFID技術(shù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一套基于RFID技術(shù)的精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)，對精神病患者進(jìn)行安全管理，隨時掌握患者的位置，以實(shí)現(xiàn)對精神病患者實(shí)時監(jiān)護(hù)，保障安全[7]。基于RFID技術(shù)的精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 RFID系統(tǒng)硬件組成示圖

2 動態(tài)智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于RFID技術(shù)的精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)由患者腕帶電子標(biāo)簽、定位器和閱讀器通過通訊網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[8](如圖2所示)。

圖2 病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)的構(gòu)成

目前所使用的頻段為125 K用于門禁、動物識別、會議管理及停車場等；頻段為13.56 M用于消費(fèi)、門禁及支付等。頻段為433 M用于通信對講設(shè)備及人員定位等；頻段為915 M用于零售、防偽、物流、資產(chǎn)管理、包裹識別、工業(yè)自動化產(chǎn)品識別、軍事及醫(yī)療等；頻段為2.4 G用于車輛、煤礦、集裝箱及人員等識別[9]。本系統(tǒng)采用125 K+433 M+13.56 M三頻段結(jié)合的模式，可應(yīng)用于各類場景。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 患者腕帶電子標(biāo)簽

本系統(tǒng)中使用的患者腕帶為CC-TW411A型可充電防拆卸的新型腕帶(杭州中芯微電子有限公司)。適用于特殊監(jiān)管人群的信息管理，如精神患者、智障人群和監(jiān)所在押人員，具有區(qū)域定位、點(diǎn)名、押解、考勤及刷卡消費(fèi)等功能；同時具有信息單向定時上傳、異常信息主動報(bào)警、關(guān)鍵區(qū)域準(zhǔn)確定位以及腕帶破壞報(bào)警提示等功能。人員腕帶與閱讀器工作在433 M頻段，通過無線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式為腕帶發(fā)送數(shù)據(jù)，閱讀器負(fù)責(zé)接收，使信號傳輸簡單高效。

2.2.2 定位器

定位器同樣使用了中芯微電子開發(fā)的CCLC14ADT門禁型定位器，內(nèi)部集成433 M模塊和125 K模塊，可實(shí)現(xiàn)喚醒腕帶發(fā)送定位信號和自我檢測的功能。定位器主要安裝在門口、通道等需要定位的關(guān)鍵區(qū)域，并在后臺系統(tǒng)中將該定位器ID和其部署位置相匹配。

定位器具有關(guān)鍵區(qū)域?qū)崟r定位、敏感區(qū)域靠近識別和進(jìn)出區(qū)域人員統(tǒng)計(jì)等主要功能。定位器可適用于不同的應(yīng)用場景，并且直接與患者腕帶電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。只要給定位器提供電源，定位器通過天線會持續(xù)不斷的發(fā)出低頻電磁波，對進(jìn)入此電磁波的電子標(biāo)簽發(fā)送該定位器所代表的位置信息，從而使電子標(biāo)簽接收到定位命令而切換為定位狀態(tài)，持續(xù)不斷的向閱讀器發(fā)送定位信息[10]。

2.2.3 閱讀器

閱讀器又叫數(shù)據(jù)接收器，本研究采用CC-RD14BBZ型閱讀器(杭州中芯微電子開發(fā))。閱讀器可適用于各種RFID的應(yīng)用環(huán)境，提供實(shí)時標(biāo)簽閱讀自動化管理，面向位置的標(biāo)簽數(shù)據(jù)管理，以及面向應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口，是整套動態(tài)智能化管理系統(tǒng)中的核心組件。該閱讀器具有數(shù)據(jù)快速處理、標(biāo)簽數(shù)據(jù)接收及多種數(shù)據(jù)傳輸方式等功能。

閱讀器通過433 M工作頻段實(shí)時監(jiān)控范圍內(nèi)定位器的狀態(tài)信息，判斷定位器是否在正常工作；同時閱讀器還可實(shí)時接收來自患者腕帶電子標(biāo)簽定位信號，并將數(shù)據(jù)篩選后通過指定傳輸鏈路上傳到服務(wù)器。

2.3 系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件具有普通數(shù)據(jù)庫管理軟件的基本功能，同時還可通過串口及讀寫標(biāo)簽子程序很好地實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽與數(shù)據(jù)庫信息的連接，滿足精神病院病員動態(tài)智能化高效的管理要求。在軟件的設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)解決了數(shù)據(jù)庫訪問、RFID讀寫器的控制等技術(shù)問題。

2.3.1 開發(fā)環(huán)境

數(shù)據(jù)庫后臺使用Microsoft SQL Server2008作數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，前臺開發(fā)工具使用Microsoft Visual Studio 2010.Net，程序設(shè)計(jì)語言為VC++。其系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)為數(shù)據(jù)庫與VC++連接的解決方法。

2.3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的解決

(1)VC++用數(shù)據(jù)對象(ActiveX data objects，ADO)連接數(shù)據(jù)庫的通常做法是：用#import指令引入ADO類型庫COM庫的初始化→創(chuàng)建連接對象并連接數(shù)據(jù)庫→通過JET數(shù)據(jù)庫引擎對Access2000數(shù)據(jù)庫的連接→執(zhí)行SQL命令并取得結(jié)果記錄集，或者利用命令對象來執(zhí)行SQL命令。每次用VC++做數(shù)據(jù)庫相關(guān)程序都要重復(fù)步驟，十分繁瑣。本系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)庫為SQL 2008將連接數(shù)據(jù)庫的方法打包成通用的頭文件adodb.h，在使用的地方加上#include"adodb.h"而無需每次連接數(shù)據(jù)庫都去重做一遍，然后在需要的地方調(diào)用其中的函數(shù)。

(2)編寫一個Login.ini文件存放連接數(shù)據(jù)庫的參數(shù)→在系統(tǒng)的InitInstance函數(shù)中通過GetPrivateProfileString函數(shù)讀取設(shè)置在Login.ini文件中的信息→將得到的數(shù)據(jù)初始化為字符串進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接。系統(tǒng)程序需要采用連接本地SQL數(shù)據(jù)庫→由#import指令引入ADO類型庫COM庫的初始化→編寫OnInitADOConn()函數(shù)用于初始化連接→先從Login.ini文件中分別讀取Server、DataBase、UserId、PassWord四個參數(shù)，分別用于設(shè)置服務(wù)器名(本地SQLServer數(shù)據(jù)庫可以填寫127.0.0.1)數(shù)據(jù)庫名、用戶ID、密碼和權(quán)限。將參數(shù)填充到連接串中之后，使用AfxOleInit()函數(shù)初始化OLE連接，AfxEnable ControlContainer()函數(shù)允許應(yīng)用程序作為控件容器使用，m_pRs1-＞Open (""，""，""，"")，然后編寫ExitConnect()函數(shù)用于斷開數(shù)據(jù)庫連接。

(3)該技術(shù)方法有效降低VC++連接數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜程度，降低出錯概率，可以根據(jù)自己的需求修改Login.ini和OnInitADOConn()函數(shù)。在調(diào)試過程中，要仔細(xì)核對Login.ini里邊的數(shù)據(jù)庫名稱、用戶名、密碼和權(quán)限等信息，要確保數(shù)據(jù)庫登錄的名稱和密碼與其一致。

2.3.3 功能模塊設(shè)計(jì)

(1)身份識別。將在院的每位患者佩帶一只腕帶，該腕帶采用RFID技術(shù)，擁有唯一的識別編碼，在佩戴完成之后，經(jīng)管理者確認(rèn)綁定能用來準(zhǔn)確識別患者的身份信息，以解決醫(yī)院大量患者的身份識別問題。

(2)患者定位統(tǒng)計(jì)。將醫(yī)院的信號做全覆蓋，在覆蓋范圍內(nèi)設(shè)置定位區(qū)域，當(dāng)佩戴腕帶的患者經(jīng)過處于定位范圍內(nèi)時，能夠及時了解到患者所在的區(qū)域、病房、住院編號和病區(qū)等信息。對醫(yī)院已劃分的區(qū)域內(nèi)的患者進(jìn)行數(shù)量的清點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各個區(qū)域內(nèi)的患者數(shù)量以及相關(guān)的信息，確?；颊邤?shù)量準(zhǔn)確。

(3)危險(xiǎn)區(qū)域提醒。在容易發(fā)生逃逸或者造成其他事故的位置，如封閉精神科的大門口、各樓層強(qiáng)電間等，安裝設(shè)置RFID定位設(shè)備，對這些危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行信號監(jiān)控，當(dāng)佩戴腕帶的患者進(jìn)入到這些危險(xiǎn)區(qū)域時，設(shè)備會將報(bào)警信號傳送到后臺監(jiān)控中心，提示管理人員第一時間對該事件做出處理。

(4)標(biāo)簽破壞提醒。當(dāng)佩戴有腕帶的患者將腕帶私自打開或者破壞、非授權(quán)情況下拆下腕帶時，腕帶會發(fā)送信號至后臺，提醒管理人員腕帶出現(xiàn)問題，方便管理者平時對腕帶的維護(hù)與管理。

(5)患者追蹤。由于醫(yī)院患者基數(shù)大且建筑面積大，看護(hù)人員若快速找到想要找尋的目標(biāo)需花費(fèi)大量的時間和管理力量。而系統(tǒng)人員查找的功能可以通過查找人員的姓名或者住院編號確定其所在的位置，查找完成時人員所在位置區(qū)域會直接顯示到地圖中央并帶有閃爍提示。

(6)歷史軌跡。該功能主要記錄患者在某段時間內(nèi)的歷史軌跡，通過部署在整個醫(yī)院的各種定位設(shè)備，系統(tǒng)能夠記錄每一位佩戴腕帶的患者去過的房間、關(guān)鍵點(diǎn)和危險(xiǎn)區(qū)域等歷史活動軌跡。

看護(hù)人員可通過輸入人員姓名或者住院編號進(jìn)行查詢，可查詢?nèi)我庖粋€佩戴腕帶的患者在某段時間內(nèi)的活動軌跡，并以列表的方式顯示人員途徑的區(qū)域與進(jìn)入?yún)^(qū)域的時間。

(7)門禁聯(lián)動。在電子標(biāo)簽中集成13.56 M的頻段，可與現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)無縫結(jié)合讓患者帶著腕帶可以通過一些可控的區(qū)域，方便患者的生活，同時便于醫(yī)護(hù)人員管理。醫(yī)護(hù)人員可獲得所有區(qū)域的開門權(quán)限[11]。

(8)標(biāo)簽充電提醒?；颊吲宕鞑⑹褂猛髱б欢〞r間后，當(dāng)腕帶電量下降時其會主動向系統(tǒng)反饋電量信息，提醒管理者或者看護(hù)人員給患者的腕帶充電，以使腕帶能夠正常使用。

(9)數(shù)據(jù)對接。系統(tǒng)可以與醫(yī)院本身的醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system，HIS)對接，患者住院號、姓名、性別、年齡和病癥等所有信息數(shù)據(jù)可從醫(yī)囑系統(tǒng)調(diào)用[12]。

3 動態(tài)智能化管理系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 常規(guī)工作界面

常規(guī)工作界面中可以顯示出該分離區(qū)域內(nèi)患者人數(shù)，點(diǎn)擊數(shù)字可以知道區(qū)域內(nèi)有哪些患者和事先綁定的患者的詳細(xì)信息，并可以看出患者是否在指定區(qū)域以及一段時間內(nèi)該患者的活動軌跡，如果患者由于離開指定區(qū)域而觸發(fā)了定位器，界面立刻會收到閱讀器傳輸?shù)膱?bào)警信息，提醒通知相關(guān)人員。某病區(qū)樓層如圖3所示。

圖3 某病區(qū)樓層的常規(guī)工作界面圖

3.2 人員查找功能

當(dāng)需要查找某位隔離病區(qū)的患者時，在空格處輸入患者姓名，系統(tǒng)人員查找界面的右邊立刻會彈出患者所在位置，即刻找到該患者，從而為醫(yī)護(hù)管理人員節(jié)省下大量時間和精力。人員查找界面如圖4所示。

圖4 人員查找界面圖

3.3 異常行為報(bào)警

該系統(tǒng)針對精神病院的特殊情況，設(shè)計(jì)了目前可能出現(xiàn)的各種情況報(bào)警。系統(tǒng)告警顯示包括聲光報(bào)警、短信報(bào)警和電腦報(bào)警3種情況。情況處理后則停止告警。

(1)長時間滯留報(bào)警。當(dāng)患者長期停留在廁所、浴室等區(qū)域，系統(tǒng)就會自動告警提醒護(hù)士站護(hù)士，時限可由醫(yī)護(hù)人員自行設(shè)計(jì)。

(2)離開區(qū)域報(bào)警。當(dāng)患者離開允許活動的區(qū)域，進(jìn)入醫(yī)護(hù)人員辦公室或者試圖進(jìn)入異性病區(qū)時，或心身科患者晚上未請假而擅自離開病房時，系統(tǒng)均會觸發(fā)護(hù)士站監(jiān)測電腦的警報(bào)。

(3)破壞腕帶報(bào)警。除醫(yī)護(hù)人員主動拆除電子腕帶外，患者想自行拆除或者破壞，系統(tǒng)會引起護(hù)士站監(jiān)測電腦警報(bào)，并提示醫(yī)護(hù)管理人員具體報(bào)警腕帶編號。

4 結(jié)論

RFID技術(shù)具有防水、防磁、耐高溫、讀取距離遠(yuǎn)和存儲數(shù)據(jù)容量大等特點(diǎn)，但該項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)在醫(yī)療方面應(yīng)用較少，尤其是在精神病院病員的管理方面，目前國內(nèi)尚無應(yīng)用先例[13-14]。由于精神患者的出逃引起的社會問題屢見不鮮，導(dǎo)致精神病院的病員管理長期以來都是難題，而傳統(tǒng)的人工管理已經(jīng)跟不上醫(yī)院發(fā)展的步伐[10，16]。本研究嘗試設(shè)計(jì)一套基于RFID技術(shù)精神病院病員動態(tài)智能化管理系統(tǒng)，針對精神病院管理的特點(diǎn)，對這一系統(tǒng)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)和研究，目前只是一個初步的雛形，需要在后續(xù)的工作中不斷完善。該系統(tǒng)若能夠在醫(yī)院尤其是精神病醫(yī)院推廣開來，必將會極大提升醫(yī)院的綜合管理水平，提升醫(yī)院形象，提高精神病?？漆t(yī)院的社會效益。

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A design of dynamic intelligent management system for patients in mental hospital based on RFID technique/SHI Hui-fen, QI Tian-bai, HOU Jun-lin//China Medical Equipment,2017,14(7):118-121.

Objective: To implement dynamic intelligent management system for patients in mental hospital based on RFID technique so as to achieve safe management for patients and contribute to grasp the patient's status in real time. Methods: The hardware of the designed dynamic intelligent management system was consisted of patient's wristbands (electronic tags), locator, reader and the server. The architecture, hardware and function modules of the system were procedural designed. Results: The new design has changed the traditional supervised situation for psychopath which need many manpower and material resources, and reduced the burden of paramedical staff, and decreased the pressure of management for psychopath and enhanced the management level of modernization in hospital. Conclusion: The dynamic intelligent management system based on RFID technique can enhance the management level of hospital, and accelerate the construction of informatization for hospital and improve the image of hospital.

RFID technique; Management in patients with psychosis; Systemic design; Informatization

Department of Equipment, Huzhou Third People's Hospital, Huzhou 313000, China.

施惠芬,女,(1971- ),本科學(xué)歷，工程師。湖州市第三人民醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備的管理和研究工作。

2017-03-27

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.07.030

1672-8270(2017)07-0118-04

R-058

A

△共同第一作者：齊天白

①湖州市第三人民醫(yī)院設(shè)備科 浙江 湖州 313000