基于RFID技术精神病院病员动态智能化管理系统的设计

施惠芬 齐天白△ 侯珺琳

基于RFID技术精神病院病员动态智能化管理系统的设计

施惠芬①齐天白①△侯珺琳①

目的：使用基于射频识别(RFID)技术的精神病院病员动态智能化管理系统，对精神病患者进行安全管理，便于管理人员能够清楚地了解精神病患者的实时动态。方法：设计动态智能化管理系统，其硬件由患者腕带(电子标签)、定位器、阅读器和服务器组成，并对系统的体系结构、硬件部分和功能模块进行程序化设计。结果：改变了以往花费大量人力物力进行精神患者监管的现状，减轻了医护人员负担，降低了精神病院病员管理压力，提高了医院现代化管理水平。结论：基于RFID技术精神病院病员动态智能化管理系统提升了医院的综合管理水平，加快了医院的信息化建设。

射频识别技术；精神病患者管理；系统设计；信息化

根据中国疾病预防控制中心精神卫生中心公布的数据显示，我国各类精神疾病患者人数在1亿人以上，需要隔离封闭式管理精神病患者人数已超过1600万[1]。卫生部的数据显示，我国注册精神科医师数量只有2.05万人，护士3万人，平均10万人中有1.5名精神科医师，2.2名护士，配备比例严重失调[2]。精神病专科三甲医院患者最多时，10余名医护人员需要照顾近百名患者，工作强度极大。目前，医院对精神患者的看护管理仍处于人工阶段，需要耗费大量人力物力。为了避免出现看护管理疏忽失误，本研究设计基于射频识别(radio frequency identification，RFID)技术的精神病院病员动态智能化管理系统，对精神病院病员的管理向现代化、信息化方向迈进[3]。

1 RFID系统原理

RFID系统由电子标签、阅读器和应用软件等3部分组成[4]。电子标签由标签天线及芯片组成，附着在物体上标识目标，是用于识别和传输物体信息的载体。阅读器是用于读取标签信息的设备，可为手持式或固定式。典型的阅读器含有控制模块、射频模块、接口模块以及天线。通常，该设备与计算机相连，将所读取到的标签信息传送到计算机中便于下一步处理。应用软件主要完成数据信息的存储、管理以及对电子标签进行读写控制[5]。RFID是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术，以无线射频方式自动识别和数据传送，可以实现远距离识别[6]。利用RFID技术特点设计一套基于RFID技术的精神病院病员动态智能化管理系统，对精神病患者进行安全管理，随时掌握患者的位置，以实现对精神病患者实时监护，保障安全[7]。基于RFID技术的精神病院病员动态智能化管理系统硬件结构如图1所示。

图1 RFID系统硬件组成示图

2 动态智能化管理系统设计

2.1 系统结构

基于RFID技术的精神病院病员动态智能化管理系统由患者腕带电子标签、定位器和阅读器通过通讯网关和服务器相关联，进行数据交换[8](如图2所示)。

图2 病员动态智能化管理系统的构成

目前所使用的频段为125 K用于门禁、动物识别、会议管理及停车场等；频段为13.56 M用于消费、门禁及支付等。频段为433 M用于通信对讲设备及人员定位等；频段为915 M用于零售、防伪、物流、资产管理、包裹识别、工业自动化产品识别、军事及医疗等；频段为2.4 G用于车辆、煤矿、集装箱及人员等识别[9]。本系统采用125 K+433 M+13.56 M三频段结合的模式，可应用于各类场景。

2.2 硬件设计

2.2.1 患者腕带电子标签

本系统中使用的患者腕带为CC-TW411A型可充电防拆卸的新型腕带(杭州中芯微电子有限公司)。适用于特殊监管人群的信息管理，如精神患者、智障人群和监所在押人员，具有区域定位、点名、押解、考勤及刷卡消费等功能；同时具有信息单向定时上传、异常信息主动报警、关键区域准确定位以及腕带破坏报警提示等功能。人员腕带与阅读器工作在433 M频段，通过无线进行数据交换，系统设计模式为腕带发送数据，阅读器负责接收，使信号传输简单高效。

2.2.2 定位器

定位器同样使用了中芯微电子开发的CCLC14ADT门禁型定位器，内部集成433 M模块和125 K模块，可实现唤醒腕带发送定位信号和自我检测的功能。定位器主要安装在门口、通道等需要定位的关键区域，并在后台系统中将该定位器ID和其部署位置相匹配。

定位器具有关键区域实时定位、敏感区域靠近识别和进出区域人员统计等主要功能。定位器可适用于不同的应用场景，并且直接与患者腕带电子标签进行数据交换。只要给定位器提供电源，定位器通过天线会持续不断的发出低频电磁波，对进入此电磁波的电子标签发送该定位器所代表的位置信息，从而使电子标签接收到定位命令而切换为定位状态，持续不断的向阅读器发送定位信息[10]。

2.2.3 阅读器

阅读器又叫数据接收器，本研究采用CC-RD14BBZ型阅读器(杭州中芯微电子开发)。阅读器可适用于各种RFID的应用环境，提供实时标签阅读自动化管理，面向位置的标签数据管理，以及面向应用程序的标准化数据接口，是整套动态智能化管理系统中的核心组件。该阅读器具有数据快速处理、标签数据接收及多种数据传输方式等功能。

阅读器通过433 M工作频段实时监控范围内定位器的状态信息，判断定位器是否在正常工作；同时阅读器还可实时接收来自患者腕带电子标签定位信号，并将数据筛选后通过指定传输链路上传到服务器。

2.3 系统软件功能设计

系统软件具有普通数据库管理软件的基本功能，同时还可通过串口及读写标签子程序很好地实现电子标签与数据库信息的连接，满足精神病院病员动态智能化高效的管理要求。在软件的设计中，重点解决了数据库访问、RFID读写器的控制等技术问题。

2.3.1 开发环境

数据库后台使用Microsoft SQL Server2008作数据库管理系统，前台开发工具使用Microsoft Visual Studio 2010.Net，程序设计语言为VC++。其系统关键技术为数据库与VC++连接的解决方法。

2.3.2 系统关键技术的解决

(1)VC++用数据对象(ActiveX data objects，ADO)连接数据库的通常做法是：用#import指令引入ADO类型库COM库的初始化→创建连接对象并连接数据库→通过JET数据库引擎对Access2000数据库的连接→执行SQL命令并取得结果记录集，或者利用命令对象来执行SQL命令。每次用VC++做数据库相关程序都要重复步骤，十分繁琐。本系统连接数据库为SQL 2008将连接数据库的方法打包成通用的头文件adodb.h，在使用的地方加上#include"adodb.h"而无需每次连接数据库都去重做一遍，然后在需要的地方调用其中的函数。

(2)编写一个Login.ini文件存放连接数据库的参数→在系统的InitInstance函数中通过GetPrivateProfileString函数读取设置在Login.ini文件中的信息→将得到的数据初始化为字符串进行数据库连接。系统程序需要采用连接本地SQL数据库→由#import指令引入ADO类型库COM库的初始化→编写OnInitADOConn()函数用于初始化连接→先从Login.ini文件中分别读取Server、DataBase、UserId、PassWord四个参数，分别用于设置服务器名(本地SQLServer数据库可以填写127.0.0.1)数据库名、用户ID、密码和权限。将参数填充到连接串中之后，使用AfxOleInit()函数初始化OLE连接，AfxEnable ControlContainer()函数允许应用程序作为控件容器使用，m_pRs1-＞Open (""，""，""，"")，然后编写ExitConnect()函数用于断开数据库连接。

(3)该技术方法有效降低VC++连接数据库的复杂程度，降低出错概率，可以根据自己的需求修改Login.ini和OnInitADOConn()函数。在调试过程中，要仔细核对Login.ini里边的数据库名称、用户名、密码和权限等信息，要确保数据库登录的名称和密码与其一致。

2.3.3 功能模块设计

(1)身份识别。将在院的每位患者佩带一只腕带，该腕带采用RFID技术，拥有唯一的识别编码，在佩戴完成之后，经管理者确认绑定能用来准确识别患者的身份信息，以解决医院大量患者的身份识别问题。

(2)患者定位统计。将医院的信号做全覆盖，在覆盖范围内设置定位区域，当佩戴腕带的患者经过处于定位范围内时，能够及时了解到患者所在的区域、病房、住院编号和病区等信息。对医院已划分的区域内的患者进行数量的清点，统计各个区域内的患者数量以及相关的信息，确保患者数量准确。

(3)危险区域提醒。在容易发生逃逸或者造成其他事故的位置，如封闭精神科的大门口、各楼层强电间等，安装设置RFID定位设备，对这些危险区域进行信号监控，当佩戴腕带的患者进入到这些危险区域时，设备会将报警信号传送到后台监控中心，提示管理人员第一时间对该事件做出处理。

(4)标签破坏提醒。当佩戴有腕带的患者将腕带私自打开或者破坏、非授权情况下拆下腕带时，腕带会发送信号至后台，提醒管理人员腕带出现问题，方便管理者平时对腕带的维护与管理。

(5)患者追踪。由于医院患者基数大且建筑面积大，看护人员若快速找到想要找寻的目标需花费大量的时间和管理力量。而系统人员查找的功能可以通过查找人员的姓名或者住院编号确定其所在的位置，查找完成时人员所在位置区域会直接显示到地图中央并带有闪烁提示。

(6)历史轨迹。该功能主要记录患者在某段时间内的历史轨迹，通过部署在整个医院的各种定位设备，系统能够记录每一位佩戴腕带的患者去过的房间、关键点和危险区域等历史活动轨迹。

看护人员可通过输入人员姓名或者住院编号进行查询，可查询任意一个佩戴腕带的患者在某段时间内的活动轨迹，并以列表的方式显示人员途径的区域与进入区域的时间。

(7)门禁联动。在电子标签中集成13.56 M的频段，可与现有的门禁系统无缝结合让患者带着腕带可以通过一些可控的区域，方便患者的生活，同时便于医护人员管理。医护人员可获得所有区域的开门权限[11]。

(8)标签充电提醒。患者佩戴并使用腕带一定时间后，当腕带电量下降时其会主动向系统反馈电量信息，提醒管理者或者看护人员给患者的腕带充电，以使腕带能够正常使用。

(9)数据对接。系统可以与医院本身的医院信息系统(hospital information system，HIS)对接，患者住院号、姓名、性别、年龄和病症等所有信息数据可从医嘱系统调用[12]。

3 动态智能化管理系统应用

3.1 常规工作界面

常规工作界面中可以显示出该分离区域内患者人数，点击数字可以知道区域内有哪些患者和事先绑定的患者的详细信息，并可以看出患者是否在指定区域以及一段时间内该患者的活动轨迹，如果患者由于离开指定区域而触发了定位器，界面立刻会收到阅读器传输的报警信息，提醒通知相关人员。某病区楼层如图3所示。

图3 某病区楼层的常规工作界面图

3.2 人员查找功能

当需要查找某位隔离病区的患者时，在空格处输入患者姓名，系统人员查找界面的右边立刻会弹出患者所在位置，即刻找到该患者，从而为医护管理人员节省下大量时间和精力。人员查找界面如图4所示。

图4 人员查找界面图

3.3 异常行为报警

该系统针对精神病院的特殊情况，设计了目前可能出现的各种情况报警。系统告警显示包括声光报警、短信报警和电脑报警3种情况。情况处理后则停止告警。

(1)长时间滞留报警。当患者长期停留在厕所、浴室等区域，系统就会自动告警提醒护士站护士，时限可由医护人员自行设计。

(2)离开区域报警。当患者离开允许活动的区域，进入医护人员办公室或者试图进入异性病区时，或心身科患者晚上未请假而擅自离开病房时，系统均会触发护士站监测电脑的警报。

(3)破坏腕带报警。除医护人员主动拆除电子腕带外，患者想自行拆除或者破坏，系统会引起护士站监测电脑警报，并提示医护管理人员具体报警腕带编号。

4 结论

RFID技术具有防水、防磁、耐高温、读取距离远和存储数据容量大等特点，但该项先进技术在医疗方面应用较少，尤其是在精神病院病员的管理方面，目前国内尚无应用先例[13-14]。由于精神患者的出逃引起的社会问题屡见不鲜，导致精神病院的病员管理长期以来都是难题，而传统的人工管理已经跟不上医院发展的步伐[10，16]。本研究尝试设计一套基于RFID技术精神病院病员动态智能化管理系统，针对精神病院管理的特点，对这一系统进行初步的设计和研究，目前只是一个初步的雏形，需要在后续的工作中不断完善。该系统若能够在医院尤其是精神病医院推广开来，必将会极大提升医院的综合管理水平，提升医院形象，提高精神病专科医院的社会效益。

[1]江灼巧.我国精神卫生资源现状及需求研究进展[J].右江民族医学院学报，2016，38(4)：442-443，452.

[2]吴俊英.民政精神病院开展优质护理的困难与对策[J].中国民康医学，2014，26(1)：105-106.

[3]Tian Y，Chen G，Li J.A new ultra-lightweight RFID authentication protocol with permutation[J]. IEEE Communications Letters，2012，16(5)：702-705.

[4]李远洋，王新沛，王晓民.RFID技术在医疗设备信息化管理中的应用分析[J].中国医疗设备，2013，28(4)：100-102.

[5]刘晓华，田金，许锋.RFID定位技术在医疗设备管理中的应用与展望[J].中国医疗设备，2013，28(2)：39-42.

[6]陈新.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].电脑知识与技术，2015(1)：48-50.

[7]Ajami S，Rajabzadeh A.Radio Frequency Identification(RFID)techn0109y and patient safety[J].J Res Med Sci，2013，18(9)：809-813.

[8]周闻博.基于射频识别技术的医疗设备管理系统的开发与应用[J].中国医学装备，2012，9(3)：24-29.

[9]赵斌，张红雨.RFID技术的应用及发展[J].电子设计工程，2010(10)：123-126.

[10]Hasanuzzaman FM，Yang X，Tian Y，et al. Monitoring Activity of Taking Medicine by Incorporating RFID and Video Analysis[J].Netw Model Anal Health Inform Bioinform，2013，2(2)：61-70.

[11]瞿小玲，王洁.RFID在智能门禁系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2011(21)：32-33.

[12]唐维维，王虹.无线射频识别技术在医疗管理系统中的应用[J].医疗卫生装备，2015，36(12)：109-112.

[13]毕于慧，聂吉言.RFID技术在精神病患者管理中的应用研究[J].医疗卫生装备，2011，32(7)：33-35.

[14]尹庄.新形势下精神病院建设发展的思考[J].现代医院管理，2016(1)：47-49.

[15]史森中，童飞，黄昊，等.基于无线射频辨识系统医院患儿管理系统的设计及应用[J].中国医学装备，2017，14(2)：86-89，90.

[16]李春勇，许芷浩，蔡成兆.重点精神患者管控问题及其对策[J].山东警察学院学报，2014(3)：138-144.

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- ),本科学历，工程师。湖州市第三人民医院设备科，从事医疗设备的管理和研究工作。

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：齐天白

①湖州市第三人民医院设备科 浙江 湖州 313000