基于RFID技術的母嬰安全監(jiān)護系統的研究與設計.pdf

1、近年來由于嬰兒失竊事件在一些醫(yī)院時有發(fā)生，給醫(yī)院、被盜嬰兒家庭各方面都帶來了災難性的后果，從而也成為社會高度關注的熱點問題。本文借鑒國內外現有的解決方案，設計采用的RFID標簽，集成了紅外溫度檢測及震動檢測傳感器，開發(fā)了針對醫(yī)院婦產科和新生兒科的母嬰安全監(jiān)護（Maternal-infantsafety and surveillance，MISS）系統。系統利用局域網連接醫(yī)院數據庫，實現嬰兒安全數據與常規(guī)醫(yī)院信息系統的信息融合。
　

2、　 在監(jiān)控區(qū)域內，布設RFID網絡，即在病房、走廊以及各個出入通道口布置RFID閱讀器。佩戴電子標簽的新生兒或者母親通過病房或者走廊時，系統會實時記錄新生兒的體溫、標簽狀態(tài)及位置，當系統判斷出可能出現的盜嬰或者抱錯發(fā)生時，系統將啟動警報裝置。病人出院后，將母嬰所使用的標簽在系統中進行注銷。
　　 本系統采用集成了雙溫度傳感模塊和震動傳感器模塊的有源RFID電子標簽，其通訊頻率在2.45GHz，支持雙向通訊。閱讀器采用一種支持長

3、距離和高速度讀寫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網絡接口，采用防碰撞算法實現對多個標簽同時進行識別。
　　 為了克服傳統C/S結構的局限性，本文設計了基于三層C/S結構的MISS系統，將原本部分或全部封裝在客戶端的邏輯計算，轉移到應用服務器中進行?？蛻舳瞬挥弥苯釉L問數據庫，既保證了數據的安全性，也為系統維護降低了花銷。我們將MISS系統自底向上分為三個層次，分別是:數據訪問層、

4、業(yè)務邏輯層和表示層。
　　 數據訪問層也就是數據服務器，負責與硬件數據采集設備（閱讀器和電子標簽）的數據通訊以及將采集到的數據存儲到數據庫中。業(yè)務邏輯層的出現是與兩層C/S結構主要的不同，它是C/S結構的核心，負責數據分析與過濾、事件處理與封裝、指令傳遞與管理等功能。業(yè)務邏輯層的模塊化結構包括應用程序所需要的大部分計算與處理過程，并且負責數據訪問層與表示層之間的訪問與通信。表示層的職責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言，根據用戶指令調用相應的業(yè)務接口，將指令傳遞給業(yè)務邏輯層。表示層實際上就是客戶端，它只和應用服務器進行數據通訊，而不需要直接訪問數據庫，避免了非授權用戶惡意更改或破壞數據。
　　 針對本系統中閱讀器和電子標簽的數量都比較大，可能存在很多冗余和非法數據，若計算機直接處理來自閱讀器的標簽信息數據，會造成系統的運行效率降低。針對這個問題，本文采取RFID中間件結構解決采集設備的數據信息與應用程

6、序之間數據通訊問題。
　　 應用程序服務器端在數據接收階段和數據處理階段都使用到了多線程技術，但數據接收多線程與數據處理多線程存在顯著差別。數據接收多線程設計的目的是通過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。數據接收多線程維護著一個管理線程和多個與閱讀器通信的連接線程。連接線程作為上位機終端以TCP Socket長連接方式介入閱讀器通信。在Socket通信過程中，閱讀器作為

7、通信的服務端，上位機作為通信的客戶端，連接管理由客戶端維護。數據處理多線程設計的目的是為了處理標簽采集數據，它維護著一個管理線程和一個線程池。管理線程創(chuàng)建、管理線程池，并從緩沖隊列中提取標簽采集數據交給線程池，由線程池分配空閑線程負責執(zhí)行數據處理任務。
　　 在數據流實時處理系統中，不可避免的涉及到大量的數據庫操作，本文使用的數據庫連接池作為緩存對象池來解決大量線程頻繁訪問數據庫所帶來的并發(fā)、效率問題。應用程序服務器端在系統初始

8、化時建立一些空閑連接放入連接池中備用，當有線程的數據庫連接訪問請求時，直接從連接池申請一個數據庫連接，數據庫調用完成之后，則把數據庫連接重新放入連接池中而不直接關閉。當連接減少時，管理器則關閉一些空閑連接，維持著連接池最小數據庫連接數目，避免空閑期間維護大量連接所帶來的的系統資源消耗。
　　 MISS系統將標簽的實時信息數據存儲到數據庫中，查詢時間是隨著數據量的增加而增加的。也就是說，隨著標簽信息的不斷插入，數據庫的單個表的存儲