基于RFID技術(shù)的母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)由于嬰兒失竊事件在一些醫(yī)院時(shí)有發(fā)生，給醫(yī)院、被盜嬰兒家庭各方面都帶來(lái)了災(zāi)難性的后果，從而也成為社會(huì)高度關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的解決方案，設(shè)計(jì)采用的RFID標(biāo)簽，集成了紅外溫度檢測(cè)及震動(dòng)檢測(cè)傳感器，開(kāi)發(fā)了針對(duì)醫(yī)院婦產(chǎn)科和新生兒科的母嬰安全監(jiān)護(hù)（Maternal-infantsafety and surveillance，MISS）系統(tǒng)。系統(tǒng)利用局域網(wǎng)連接醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)嬰兒安全數(shù)據(jù)與常規(guī)醫(yī)院信息系統(tǒng)的信息融合。
　

2、　 在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，布設(shè)RFID網(wǎng)絡(luò)，即在病房、走廊以及各個(gè)出入通道口布置RFID閱讀器。佩戴電子標(biāo)簽的新生兒或者母親通過(guò)病房或者走廊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)記錄新生兒的體溫、標(biāo)簽狀態(tài)及位置，當(dāng)系統(tǒng)判斷出可能出現(xiàn)的盜嬰或者抱錯(cuò)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)警報(bào)裝置。病人出院后，將母嬰所使用的標(biāo)簽在系統(tǒng)中進(jìn)行注銷(xiāo)。
　　 本系統(tǒng)采用集成了雙溫度傳感模塊和震動(dòng)傳感器模塊的有源RFID電子標(biāo)簽，其通訊頻率在2.45GHz，支持雙向通訊。閱讀器采用一種支持長(zhǎng)

3、距離和高速度讀寫(xiě)的微波型固定式閱讀器，工作頻率為2.45GHz，配有RS-232串行接口和RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口，采用防碰撞算法實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)行識(shí)別。
　　 為了克服傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的局限性，本文設(shè)計(jì)了基于三層C/S結(jié)構(gòu)的MISS系統(tǒng)，將原本部分或全部封裝在客戶端的邏輯計(jì)算，轉(zhuǎn)移到應(yīng)用服務(wù)器中進(jìn)行?？蛻舳瞬挥弥苯釉L問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，既保證了數(shù)據(jù)的安全性，也為系統(tǒng)維護(hù)降低了花銷(xiāo)。我們將MISS系統(tǒng)自底向上分為三個(gè)層次，分別是:數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、

4、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層。
　　 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層也就是數(shù)據(jù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)與硬件數(shù)據(jù)采集設(shè)備（閱讀器和電子標(biāo)簽）的數(shù)據(jù)通訊以及將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。業(yè)務(wù)邏輯層的出現(xiàn)是與兩層C/S結(jié)構(gòu)主要的不同，它是C/S結(jié)構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析與過(guò)濾、事件處理與封裝、指令傳遞與管理等功能。業(yè)務(wù)邏輯層的模塊化結(jié)構(gòu)包括應(yīng)用程序所需要的大部分計(jì)算與處理過(guò)程，并且負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層與表示層之間的訪問(wèn)與通信。表示層的職責(zé)是提供與用戶的交互界面，為用戶提供嬰兒體溫及

5、位置等狀態(tài)信息，并把用戶指令翻譯成操作語(yǔ)言，根據(jù)用戶指令調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)接口，將指令傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層。表示層實(shí)際上就是客戶端，它只和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，而不需要直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，避免了非授權(quán)用戶惡意更改或破壞數(shù)據(jù)。
　　 針對(duì)本系統(tǒng)中閱讀器和電子標(biāo)簽的數(shù)量都比較大，可能存在很多冗余和非法數(shù)據(jù)，若計(jì)算機(jī)直接處理來(lái)自閱讀器的標(biāo)簽信息數(shù)據(jù)，會(huì)造成系統(tǒng)的運(yùn)行效率降低。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文采取RFID中間件結(jié)構(gòu)解決采集設(shè)備的數(shù)據(jù)信息與應(yīng)用程

6、序之間數(shù)據(jù)通訊問(wèn)題。
　　 應(yīng)用程序服務(wù)器端在數(shù)據(jù)接收階段和數(shù)據(jù)處理階段都使用到了多線程技術(shù)，但數(shù)據(jù)接收多線程與數(shù)據(jù)處理多線程存在顯著差別。數(shù)據(jù)接收多線程設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)Socket與閱讀器通信，其生存周期與Socket鏈路連接周期相同，因而線程的生存周期比較長(zhǎng)。數(shù)據(jù)接收多線程維護(hù)著一個(gè)管理線程和多個(gè)與閱讀器通信的連接線程。連接線程作為上位機(jī)終端以TCP Socket長(zhǎng)連接方式介入閱讀器通信。在Socket通信過(guò)程中，閱讀器作為

7、通信的服務(wù)端，上位機(jī)作為通信的客戶端，連接管理由客戶端維護(hù)。數(shù)據(jù)處理多線程設(shè)計(jì)的目的是為了處理標(biāo)簽采集數(shù)據(jù)，它維護(hù)著一個(gè)管理線程和一個(gè)線程池。管理線程創(chuàng)建、管理線程池，并從緩沖隊(duì)列中提取標(biāo)簽采集數(shù)據(jù)交給線程池，由線程池分配空閑線程負(fù)責(zé)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
　　 在數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中，不可避免的涉及到大量的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，本文使用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池作為緩存對(duì)象池來(lái)解決大量線程頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)所帶來(lái)的并發(fā)、效率問(wèn)題。應(yīng)用程序服務(wù)器端在系統(tǒng)初始

8、化時(shí)建立一些空閑連接放入連接池中備用，當(dāng)有線程的數(shù)據(jù)庫(kù)連接訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)，直接從連接池申請(qǐng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用完成之后，則把數(shù)據(jù)庫(kù)連接重新放入連接池中而不直接關(guān)閉。當(dāng)連接減少時(shí)，管理器則關(guān)閉一些空閑連接，維持著連接池最小數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)目，避免空閑期間維護(hù)大量連接所帶來(lái)的的系統(tǒng)資源消耗。
　　 MISS系統(tǒng)將標(biāo)簽的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，查詢時(shí)間是隨著數(shù)據(jù)量的增加而增加的。也就是說(shuō)，隨著標(biāo)簽信息的不斷插入，數(shù)據(jù)庫(kù)的單個(gè)表的存儲(chǔ)