基于RFID技术的接种门诊智慧管理系统研究

谭 棋，吴雨桐，周 苗，梁汝同，刘北佳

（哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

随着现代科技的发展，医疗机构管理的自动化水平提高可为其节省大量运营成本，因此优化医疗机构的管理一直是医疗行业研究的重要方向，最大限度地减少上述失误并提高运行效率，是当前医疗行业的迫切需求。2020年新冠肺炎疫情的爆发，更是对我国医疗系统管理的又一大挑战，对医院疫苗接种的效率提出了更高的要求，疫苗信息无法同步，接种现场无法可控，接种人员无法实时更新，这些通过现代电子技术都可以进行改善，实现智慧管理。

在当下的医疗门诊流程过程中，原有的门诊流程过为繁琐且其中易产生纰漏，对于一些群体（如儿童）的接受度、可行度并不高；对于家长来说，在儿童的疫苗门诊接种时，步骤多且繁杂，又因儿童年龄较小且不易控制，常常造成接种区域十分拥挤、混乱的现象，显然无法满足当下医疗门诊接种安全有序的需求。而在当下的疫情环境下，医院需要一套更加高效简便低风险的疫苗接种产品。

RFID技术即无线射频识别技术是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。作为物联网的基本单元，射频识别技术使得医疗机构管理流程中对每个物体的标识成为可能[1-3]。将RFID系统集成到医疗机械管理中，以实现接种者在现场接种过程中不需要任何其他操作，无需自己接触任何其他设备，即可对其完成身份识别、接种信息的采集并完成疫苗接种的功能。RFID技术可提供全面自动化，并简化患者识别、人员分配、药品跟踪和治疗等重要模块，更加智能、便捷地对儿童接种，达到省时省力，医院与病人双方互利共赢的目的。

为解决门诊系统管理中存在的各类问题，适应当下的疫情环境，本文介绍一套新的基于RFID技术的接种门诊智慧管理系统，结合微信小程序进行信息管理，中央处理器自动化控制接种者的出入。在使接种过程变得简单、便捷、安全、可靠的同时，也极大程度地减少了医护人员及医院管理的负担。系统组成示意图如图1所示。

图1 系统组成示意图

1 系统开发技术

开发本系统所要实现的技术关键分为如下6部分。

（1）超高频RFID模块的程序开发。

（2）云预约：微信小程序的平台创建。

（3）单片机及其他相关模块的驱动联结。

（4）数据传输：微信小程序及单片机之间的预约信息传递。

（5）数据库的建立：建立接种者信息数据库。

（6）近场天线的搭建。

1.1 RFID技术

本作品以无线射频技术为基础，无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信。根据通信距离，可分为近场和远场，为此读/写设备和电子标签之间的数据交换方式也对应地被分为负载调制和反向散射调制。

RFID硬件系统包括RFID阅读器、标签、服务器、网络传输设备等。RFID设备选型主要是阅读器与标签的选型，需要考虑的方面包括设备的工作频率、功能以及用户业务的需求。应用不同频率的RFID系统工作原理也不尽相同，性能也不同：一般低频的识别距离短、信息传输速率慢，越高频识别距离越远，信息传输速率越快。比如，超高频（UHF）标签工作频率在860~960 MHz之间，能满足长距离识别，同时，13.56 MHz的高频标签在短距离识读、液体及金属表面识读方面有更好的表现。不同的RFID设备功能也不尽相同，本文所介绍的方案采用915 MHz频率的RFID读写器，以及相对应的电子标签和天线系统，以求达到远距离识别的实际效果，同时也需要考虑和解决各种不同的RFID设备之间的兼容性。

考虑到医院接种区域的面积，本作品采用超高频RFID读写器进行标签的远距离识别，915 MHz频率的RFID读写器，以及相对应的电子标签和天线系统，以求达到远距离识别功能。适合医院大规模接种区域，更加灵敏快捷。

1.2 微信小程序

微信小程序是一种不用下载就能使用的应用，也是一项创新，它实现了应用“触手可及”的梦想，用户扫一扫或者搜索一下即可打开应用。在本文所介绍的应用系统中，用户不需要下载应用只需通过扫描二维码或者打开链接就能使用，使用完后不需要卸载，可直接关闭。在微信公众平台注册小程序，开发者完成注册后可以同步进行信息完善和开发，填写小程序基本信息，包括名称、头像、介绍及服务范围等。微信小程序开发过程中，需要设计者完成小程序开发者绑定、开发信息配置后，开发者可下载开发者工具、参考开发文档进行小程序开发和调试。

小程序需要满足本系统所需要的预约功能，并记录用户的个人信息如预约时间、预约人员姓名、预约疫苗种类及相关个人情况等。预约完成后，通过WiFi模块将用户预约的个人信息传递到单片机。此外，可同步医院疫苗剩余信息、医院调休情况等，使患者足不出户就能顺利地打上疫苗。微信小程序预约流程图如图2所示。

图2 微信小程序预约流程图

1.3 单片机技术

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，而且体积小、质量轻、价格便宜，学习、应用和开发都非常便利。

作为计算机技术中的一个分支，单片机技术在电子产品领域的应用，丰富了电子产品的功能，也为智能化电子设备的开发和应用提供了新的出路，实现了智能化电子设备的创新与发展。

本文设计采用STM32单片机作为中央处理器，对系统中的各个模块进行驱动与连接，以及与微信小程序之间的数据传输，以实现整个系统的需要功能。系统结构图如图3所示。

图3 系统结构图

2 系统实现方案

整个系统包含：RFID系统、电子标签、电子显示屏、进出口闸门、中央处理器（单片机）、微信小程序（软件系统）及适配的医院房间模型。

我们的理想系统流程主要分为预约、排号、接种、留观、完成5个模块，所对应的实物模型主要分为候种区、接种区、留观区3个区域，每个区域的出入口皆设置了RFID阅读器模块，对前来接种的接种者直接进行无接触式身份识别。系统流程模型如图4所示。

图4 系统流程模型

首先儿童的监护人在APP上进行预约，由小程序向监护人提供疫苗的接种时间与地点，监护人凭借APP上的提醒按时到指定医院接种疫苗；到达医院后，病历本中存在RFID芯片，通过RFID阅读器的识别后，闸门打开，儿童及监护人进入候种区，如图5所示。

图5 预约及候种流程图

进入候种区后，监护人通过显示屏观察自己的顺序，在被护士叫号后，显示屏亮灯，监护人及儿童再次通过RFID阅读器进入到接种区，候种区的显示屏更新接种者顺序，如图6所示。

图6 接种过程流程图

接种疫苗结束后，再次通过RFID识别进入留观区，小程序提醒患者的留观时间，留观时间已到，儿童通过RFID阅读器离开疫苗留观区，流程如图7所示。

图7 留观过程流程图

经过对于预期功能的设计，我们已经完成了微信小程序的云预约平台搭建，如图8所示，包括用户对接种时间、接种地点的查看预约，也可以查看每一个接种点的剩余疫苗量，以便进行接种计划，更加方便快捷，同时微信小程序将会在接种者接种过程中实时进行信息的提醒。

图8 微信小程序预约界面图

同时，经过测试与设计，我们也已经完成了实物模型的硬件搭建，如图9所示，分为候种区、接种区以及留观区，此模型可以完成预约、排号、接种、留观及完成的整套实际接种流程，实现了预期的功能，全程无接触式识别接种者的身份信息，验证了本文所介绍的医疗接种系统的可行性。

图9 实物模型图

3 结束语

本文介绍了一套基于RFID技术与单片机互联的接种门诊流程的内容与研究，结合微信小程序进行信息预约与管理，真正做到了无接触式识别，省去了对于被接种者身份的诸多繁杂人工认证等相关流程，信息实时更新及提醒，医院接种区域化，有效地改善儿童接种区状况混乱的现象，更加先进自动人性化。基于RFID的接种门诊智慧管理系统的应用将有利于降低感染风险、提高接种效率、节省医疗成本和增加安全性。