基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王凱 楊樞,2 劉玉文

(1. 蚌埠醫(yī)學(xué)院衛(wèi)生管理系， 安徽 蚌埠 233030； 2. 合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院， 合肥 230027)

基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王凱1楊樞1,2劉玉文1

(1. 蚌埠醫(yī)學(xué)院衛(wèi)生管理系， 安徽 蚌埠 233030； 2. 合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院， 合肥 230027)

運(yùn)用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)建立基于瘦客戶端結(jié)構(gòu)的醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾的自動(dòng)化無(wú)害處理。通過(guò)該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)信息采集、運(yùn)輸、定位與管理中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸，以及醫(yī)療垃圾調(diào)度與管理、運(yùn)輸車(chē)端信息監(jiān)控、數(shù)據(jù)狀態(tài)分析與查詢等全過(guò)程的數(shù)字化管理，使醫(yī)療垃圾參與方能夠隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳與下載。

醫(yī)療垃圾； 無(wú)線射頻； 信息采集； 信息管理

醫(yī)療垃圾與公共衛(wèi)生密切相關(guān)，具有高污染、高危險(xiǎn)等特點(diǎn)。如何有效監(jiān)控醫(yī)療垃圾的收集、存儲(chǔ)、跟蹤及運(yùn)輸，避免二次污染，實(shí)現(xiàn)全程可追溯的實(shí)時(shí)監(jiān)管，是醫(yī)療垃圾處理行業(yè)當(dāng)前需要研究的重要課題。目前國(guó)內(nèi)醫(yī)療垃圾處理行業(yè)中普遍存在垃圾處理成本高、效率低的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為追蹤及溯源困難、收運(yùn)線路固定、垃圾產(chǎn)生信息滯后、運(yùn)輸調(diào)度不合理等[1]。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，縮寫(xiě)為RFID)是一種利用非接觸射頻微波信號(hào)實(shí)現(xiàn)物體自動(dòng)識(shí)別及實(shí)時(shí)通信的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用核心技術(shù)，具有多目標(biāo)識(shí)別、遠(yuǎn)距離識(shí)別、動(dòng)態(tài)高速移動(dòng)物體識(shí)別等功能，通信能力較強(qiáng)。將無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療垃圾遠(yuǎn)程定位與管理，能夠完成信息交換和互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療垃圾的實(shí)時(shí)追蹤、監(jiān)控及識(shí)別[2]。本次研究中，根據(jù)醫(yī)療垃圾信息處理的核心需求，設(shè)計(jì)一套基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)的醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)由醫(yī)療垃圾收集模塊、無(wú)線通訊模塊、醫(yī)療垃圾信息傳感模塊和醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊這4部分組成。醫(yī)療垃圾收集模塊采用了RFID標(biāo)簽，通過(guò)無(wú)源RFID閱讀器讀取醫(yī)療垃圾上的信息標(biāo)識(shí)，在醫(yī)療垃圾信息傳感模塊與醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊之間已建成的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。無(wú)線通訊模塊采用了無(wú)線傳輸方式，將無(wú)源RFID閱讀器中的射頻電路與GPRS模塊相連接，將由無(wú)源RFID閱讀器采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中央控制計(jì)算機(jī)。醫(yī)療垃圾信息傳感模塊中，GPS車(chē)載控制器與無(wú)源RFID閱讀器相連接，在IO控制電路的控制下，由通訊控制器將GPS車(chē)載模塊的坐標(biāo)信息經(jīng)信號(hào)接收轉(zhuǎn)發(fā)組件傳遞至醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊。醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊中，通過(guò)GPRS模塊與信號(hào)接收轉(zhuǎn)發(fā)組件之間的無(wú)線連接，使得中央控制計(jì)算機(jī)獲取醫(yī)療垃圾信息傳感模塊的數(shù)據(jù)信息。圖1所示為醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)核心架構(gòu)。

2 系統(tǒng)核心功能

系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療垃圾實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理平臺(tái)來(lái)協(xié)調(diào)醫(yī)療垃圾收集、信息傳感、數(shù)據(jù)分析與調(diào)度等流程控制，其主要功能如下：

(2) 借助主控制器將顯示在LCD顯示器上的信息備份在RFID標(biāo)簽中，再通過(guò)設(shè)置在醫(yī)療垃圾信息傳感模塊內(nèi)的無(wú)源RFID閱讀器讀出，并借助原有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或新增的有線網(wǎng)絡(luò)傳遞至醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊。

(3) 增設(shè)新型電子稱重儀，直觀、實(shí)時(shí)地顯示醫(yī)療垃圾收集裝置中廢物的重量，便于清潔人員按需清理醫(yī)療垃圾收集裝置。

(4) 在原設(shè)備上增加有限的設(shè)備，使醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)RFID傳感器內(nèi)信息與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合，保證遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽識(shí)別，提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性。

圖1 醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)核心架構(gòu)

3 醫(yī)療垃圾信息采集設(shè)備設(shè)計(jì)

3.1 主控制器

醫(yī)療垃圾收集模塊的主控制器是醫(yī)療垃圾信息采集與管理的核心部件，外圍電路為信號(hào)處理電路，與存儲(chǔ)器、報(bào)警模塊、人機(jī)接口、USB接口等相連接。圖2所示為主控制器外圍電路連接。

3.2 無(wú)源RFID閱讀器

在醫(yī)療垃圾信息傳感模塊內(nèi)設(shè)置無(wú)源RFID閱讀器，與無(wú)線供電模塊相連接，讀取并顯示RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)[3]。由無(wú)源RFID閱讀器采集到的RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，依次經(jīng)通訊控制器、信號(hào)接收轉(zhuǎn)發(fā)組件傳遞至存儲(chǔ)器。通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，將無(wú)源RFID閱讀器中的含射頻電路與GPRS模塊相連接，將由無(wú)源RFID閱讀器采集到的數(shù)據(jù)傳輸至中央控制計(jì)算機(jī)。無(wú)源RFID閱讀器采用的是LPC2300主處理芯片。圖3所示為無(wú)源RFID閱讀器結(jié)構(gòu)。

圖2 主控制器外圍電路連接

3.3 RFID標(biāo)簽閱讀器

RFID標(biāo)簽與主控制器相連接，主控制器內(nèi)含RFID讀取模塊。主控制器讀取RFID標(biāo)簽的內(nèi)容，并顯示在LCD顯示器上。RFID標(biāo)簽閱讀器包括射頻收發(fā)模塊和主調(diào)控模塊，其中射頻收發(fā)模塊以CC1101無(wú)線芯片為核心，構(gòu)建電子標(biāo)簽的識(shí)別與收發(fā)。主調(diào)控模塊采用以ARMLPC2366為基礎(chǔ)的通信鏈路[4]，實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽的信息控制[5]。圖4所示為RFID標(biāo)簽閱讀器結(jié)構(gòu)。

圖3 無(wú)源RFID閱讀器結(jié)構(gòu)

圖4 RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)示意圖

4 醫(yī)療垃圾信息采集與管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

醫(yī)療垃圾信息采集與管理管理平臺(tái)主要包括醫(yī)療垃圾調(diào)度與管理中心、運(yùn)輸車(chē)端信息監(jiān)控與狀態(tài)查詢子系統(tǒng)等功能模塊。

4.1 醫(yī)療垃圾調(diào)度與管理中心

醫(yī)療垃圾調(diào)度與管理中心硬件包括數(shù)據(jù)控制服務(wù)器、通信控制器、無(wú)線局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備等。其功能是利用GPS定位跟蹤收發(fā)車(chē)輛基本信息，基于通信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一調(diào)配和處理車(chē)輛信息、垃圾調(diào)度信息、醫(yī)院垃圾收發(fā)狀態(tài)信息以及處理反饋信息等。

醫(yī)療垃圾調(diào)度與管理中心軟件系統(tǒng)包含信息管理子系統(tǒng)、運(yùn)輸調(diào)度子系統(tǒng)以及狀態(tài)查詢子系統(tǒng)。中心軟件基于瘦客戶端模式，采用WebGIS技術(shù)，以MapXtreme方式動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)子過(guò)程的信息流[6]。

4.2 運(yùn)輸車(chē)端信息監(jiān)控與狀態(tài)查詢子系統(tǒng)

運(yùn)輸車(chē)端信息監(jiān)控模塊硬件包括多功能車(chē)載GPS模塊、RFID閱讀器、電子重量檢測(cè)儀以及信號(hào)收發(fā)主控制器等。通過(guò)通訊控制器收發(fā)醫(yī)療垃圾的處理數(shù)據(jù)，利用RFID閱讀器實(shí)時(shí)讀取可識(shí)別的數(shù)據(jù)信息(包括用戶識(shí)別碼、類(lèi)型及數(shù)量等屬性信息)，及時(shí)將車(chē)輛信息及位置狀態(tài)上傳至調(diào)度中心，優(yōu)化車(chē)輛資源配置。運(yùn)輸車(chē)端信息監(jiān)控系統(tǒng)包含參數(shù)調(diào)度管理子系統(tǒng)、車(chē)輛定位子系統(tǒng)以及車(chē)輛調(diào)度與實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)。

狀態(tài)查詢子系統(tǒng)模塊的功能包括醫(yī)療垃圾溯源、運(yùn)行車(chē)輛軌跡、交接信息以及運(yùn)輸報(bào)表查詢。能夠查詢醫(yī)療垃圾的基本信息，轉(zhuǎn)運(yùn)及接收的基本信息，方便溯源垃圾來(lái)源，及時(shí)處理隔夜垃圾，合理安排轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，提高資源配置效率等 。

5 結(jié) 語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的醫(yī)療垃圾信息采集與管理系統(tǒng)采用了無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)等無(wú)線高速通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。系統(tǒng)由醫(yī)療垃圾收集模塊、無(wú)線通訊模塊、醫(yī)療垃圾信息傳感模塊和醫(yī)療垃圾數(shù)據(jù)分析模塊這4部分組成。系統(tǒng)能夠完成醫(yī)療垃圾的收集、運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)的全程監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)高危醫(yī)療垃圾的可溯源化及規(guī)范化處理，具有網(wǎng)絡(luò)終端易接入、移動(dòng)設(shè)備微型化等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)是醫(yī)療垃圾規(guī)范化收集、無(wú)害化運(yùn)輸及規(guī)?；幚磉M(jìn)一步智能化與精細(xì)度的探索。

[1] 金婕,候梓葉,潘勇. 基于缺陷地結(jié)構(gòu)的寬帶多頻天線設(shè)計(jì)[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2015, 30(1): 104-108.

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DesignofMedicalGarbageInformationCollectionandManagementSystemBasedonRadioFrequencyIdentificationTechnology

WANGKai1YANGShu1,2LIUYuwen1

(1. Department of Health Management, Bengbu Medical College, Bengbu Anhui 233030, China;2. School of Computer and Information, Hefei University of Technology, Hefei 230027, China)

The purpose of this paper is to construct the intelligent collection and management system of medical waste based on a thin client structure and wireless radio frequency identification technology. This system can realize real-time monitoring and wireless remote transmission of data parameters such as acquisition, transportation, location and management. It is convienient for medical waste scheduling and management, transport vehicle information monitoring, data status analysis and enqueries of the whole digital management process. The participants of the medical waste can upload and download various data parameters at any time to realize the automatic and harmless treatment of medical waste.

medical waste; radio frequency; information acquisition; information management

2017-06-19

安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目“面向醫(yī)學(xué)計(jì)算大數(shù)據(jù)的多策略領(lǐng)域本體融合理論與方法研究”(KJ2015B023BY)

王凱(1985 — )，男，講師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、醫(yī)學(xué)信息化集成。

TP274

A

1673-1980(2017)06-0113-04