远距离有源电子标签医院智能管理系统方案

    挑战与需求 

    在医院或者其他医疗机构的动态工作环境中，对重要资产和人员的实时准确定位往往是诊疗服务的成败关键。这方面有很多的例子，比如不知道最近的清洁输液泵在哪里，或者需要一个最合适的医生时，却不知其处于医院哪个位置（并不是医生随时都会携带手机）等等，这些重要资产的“低可见度”往往导致时间和资源的严重浪费。具体来讲，一个缺乏高度清晰的资产和人员管理体制的医疗机构会在以下方面导致损失： 

    1、设备损失：每年可移动设备通常由于误放、失窃等原因损失将近20％
    2、护理人员、物资供应和管理以及临床医生每天需要花费大量精力寻找所需的合适医疗设备 
    3、病患服务的迟延：当所需的医生或者设备不能及时找到时，其他职员和病房会引起闲置并导致伤患抢救时机的丧失
    4、不能快速找到合适的设备将导致医院必须储备过多同类物资或者临时租赁额外设备，其中大部分不是空闲就是利用效率低下
    5、对那些不能准确定位的设备，预防性的维护保养措施往往非常不及时，使其处于过期使用或者过度使用的风险下
    6、有些病患未经允许擅自离开病房或者进入其他区域所引起的对其自身和他人的疾病威胁
    7、针对目前医疗行业客观存在的上述需求，推出基于有源RFID技术的医疗追踪解决方案，其核心理念就是“先进的技术，可靠的产品，搭起医疗可视化的平台”。

    基于在有源RFID技术的深厚基础，国内外的医疗机构提供完整的资产、病患和职员可视化解决方案，以利于他们提供日常运行效率，降低运行成本，提高医疗服务水平。另外，对外提供的产品和服务均符合国家和行业相关标准，这些产品和服务均能在医疗机构的基础应用系统中得到无缝衔接，在无需更改基础结构的前提下即能获得快速部署安装。
 
    应用方案 

    对前述课题，近期推出了基于有源RFID技术的冷链温度监控系统。 通过先进的有源RFID技术，在需要合适的温度监控管理来保证质量的生鲜食品和药品的物流管理和生产流程管理中，将采集到的物品温度数据持续记录在有源电子标签内，对产品的生鲜度、品质进行细致地、实时地管理。 

    系统的工作方式非常简单，将温度传感器采集的温度数据定时写入RFID标签内，当RFID标签进入远距离阅读器信号覆盖范围时，将RFID芯片内的温度数据上传给远距离阅读器，交由后端系统处理。此系统可结合GPRS/CDMA等技术向后台实时传输温度监控数据，以达到实时监控目标物品温度变化的效果；也可以在所运物品在达到目标地点后一次性读取所有温度数据，生成温度变化图表，完成对供应链的温度变化的监管。 

    工作原理如图所示： 

    （一） 电子标签 

    在医疗行业，电子标签主要用在资产、人员和医用物品标识和监控方面。在物品标识方面主要在重要医疗资产和医疗物品包装箱级别，物品单件仍将以条码为主。为了实现实时监控功能，目前在医院的人员标签和大部分资产标签都以有源为主，为了更好的展示有源技术的突出优势，我们将有源技术与无源技术在可能的应用需求方面做一下对比： 

    从佩戴对象划分，主要有医院职员标签、病患标签和资产标签。 

    1、 职员标签 

    职员标签一般为卡状，佩戴在颈部，可以根据实际需要整合高频或者低频芯片作为门禁使用，即我们通常使用的双频卡。在一些安全等级较高的场合，可以设置指纹、虹膜等生物识别技术，严格管理人员进出。 

    2、 病患标签 

    病患标签一般采用腕带状，可以方便的佩戴在病患手腕上，这种就采用有源的电子标签。整个标签采用防撕技术，如果遭强行破坏，可以主动报警。不同的病患类别需要制定不同的标签封装样式：一般的病患只需普通腕带标签，仅作为身份识别用途；一些特殊病人还需要整合脉搏、体温传感器件，这些数据将对医院开展相关医疗服务提供帮助；所有标签还可以拥有报警功能，在标签表面增加1-2个紧急按钮，遇到突发事件可以随时呼救。另外，在新生儿母婴识别应用方面，婴儿标签会采用特殊洁净封装措施。 

    3、 资产标签 

    资产标签往往有多种封装样式，多数为条状标签，附着在医疗器械或者物品包装上。资产标签根据不同用途也会有所差异，一般医疗器械仅需绑定普通标签，目的只是作为身份识别，一些经常需要重复查找定位的资产，需要绑定带LED灯的具有闪光功能的标签，为查找特定资产提供视觉协助。 

    在一些对存储环境较为“脆弱”的物品比如疫苗、血浆等需要有源标签进行实时监控，持续采集其温度、湿度等特征。如果某一特征超过预先设定的范围，则该有源标签需要将该批物品做特殊标识或者报警。因此，此类物资的资产标签需要整合传感器功能。 

    （二） 阅读器 

    根据与后台数据库数据交互方式的不同，阅读器（也叫信息收集器）可以分为基站式阅读器和手持阅读器。基站式阅读器通常分布在一些特定区域，比如走廊、房门口、过道等，位置固定，作为后台数据解析时的地址信息依据。基站式阅读器与天线连接，在目标区域内搜寻标签主动发送的各种数据并通过有线或者无线方式传输至后台服务器。阅读器与天线可以整合成一体，也可以根据实际情况将天线外置，以适应特定环境下的信号覆盖。相对于基站式阅读器，手持式阅读器使用较为灵活，可由工作人员随身携带或者绑定在一个移动资产上作为数据转发站。医护人员经常需要对各自负责片区内的病患进行巡检，确保病患处于正常护养状态中。另外，在一个较大宽敞范围内（比如仓库）搜寻某些重要物品，使用手持式阅读器将极为便利。 

    （三） 应用系统 

    整合了RFID技术的医院信息系统（HIS）将显著提高医院资产运行效率和医疗服务水平。从目前国内情况来看，以下几个方面的应用较为成熟： 

    1、 医疗监护 

    在许多医院，每天急诊病人数量很大，尤其在一些大型的急救中心，当出了集体事故，会有大批伤员涌进医院，此时每一分一秒都显得极为珍贵，而且也容不得半点差错。但是每个伤员的病情非常类似，容易混淆，并且传统的人工登记不仅速度缓慢且错误率高，对于危重病人根本无法正常登记。为了能对所有病人进行快速身份确认，完成入院登记并进行有步骤的后续急救工作，医务部门迫切需要一套能实时提供伤员身份和病情信息的自动识别系统，只有这样，医院工作人员才能高效、准确和有序地进行抢救工作。具体应用方式是为每个病患佩戴腕式标签，当病人接收诊治时，医护人员只需用手持阅读器扫描标签信息，就可以知道需要进行的急救事项，比如是否需要输液、注射药物品名、规格，已经进行的治疗事项，是否有不良反应等等，所有数据不到一秒钟就会显示在医护人员面前，以利于他们核对医护程序和药物规格、数量等。

    病患标签内还可以存储所有治疗过程和药物注射记录。由于RFID技术提供了一个可靠、高效、经济的信息储存和检验方法，因此医院对急诊病人的抢救不会延误，更不会发生伤员错认而导致医疗事故。另外，在需要转院治疗的情况下，病人的数据，包括病史、受伤类型、提出的治疗方法、治疗场所、治疗状态等，都可以制成新的标签，传送给下一个治疗医院。由于所有这些信息的输入都可以通过读取射频标签一次完成，减少了不必要的手工录入，避免了人为造成的错误。 

    2、 新生儿标识管理应用 

    新生婴儿由于特征相似，而且理解和表达能力欠缺，如果不加以有效的标识往往会造成错误识别，结果给各方带来无可挽回的巨大影响。因此，对新生儿的标识除必须实现病人标识的功能之外，同时，母亲与婴儿是一对匹配，单独对婴儿进行标识存在管理漏洞，无法杜绝恶意的人为调换。因此，最好是对新生婴儿及其母亲进行双方关联标识，用同一编码等手段将亲生母子联系起来。在医院工作人员和母亲之间进行婴儿看护，临时转院时，双方应该同时进行检查工作确保正确的母子配对。婴儿出生后应立即在产房内进行母亲和婴儿的标识工作，在其他病人被送入产房之前母亲及婴儿都应被转移出产房。产房必须准备：两条不可转移的RFID标识带，分别用于母亲及新生儿。标识带上的信息应该是一样的，包括母亲全名和标识带编号，婴儿性别，出生的日期和时间以及其他医院认为能够清楚匹配亲生母子的内容。 能够清楚采取婴儿足印和母亲手指印的设备。 适当的表格记录相关信息和足印资料。标识之余，还能够充分保障标识对象的安全。当有人企图将新生儿偷出医院病房时，RFID识别设备能够实时监测到而发出警报，并通知保安人员被盗婴儿的最新位置。 

    3、 医院重要资产和物资追踪定位应用 

    一些大型医疗中心一般都拥有庞大的重要医用资产和医用物品存储基地，医院后勤人员每天需要根据订单从成千上万件物资中寻找合适的物品。医用物品的外包装通常比较相像，但内在物品的用途却差异巨大，因此，医院后勤部门通常需要花费巨大的人力物力查找、核对这些物品。况且，医用物品的存储必须按照严格的存储规范进行，在库房调整或者物品腾挪时经常会发生误置事件，导致物品大范围损坏或者流通到市场后产生严重的药品事故。使用带LED灯的RFID标签将会使得这一查找、核对过程极为快捷准确，并且标签本身可以携带物品相关信息，可以使整个核对过程的速度提高20倍左右。另外，如果某些物品发生误置，系统可以通过不停闪烁的LED灯光提醒库房管理人员调整存储位置。 

    4、 医院接触史追踪管制应用 

    结合传染病疫情追踪管制系统和医疗院所接触史RFID追踪管制系统，各防疫和政府单位可以即时而且准确地掌握整个处理流程的动态信息，进而防止类似非典型肺炎疫情的院内感染管制问题再度发生。居家隔离和医疗院所产生的感染性废弃物，在卫生单位发出居家隔离通知的同一时间即运用全球定位系统全程追踪管制专用垃圾车载运，而相关单位可即时掌握垃圾车的行踪，出现异常时可立即纠正，防止四处扩散。最重要的是，透明化的动态追踪信息可以消除人们的疑虑。
 
    5、 医药供应链的管理应用 

    在医疗领域每年都会发生大量的处方、药品配送和服药等方面的错误，从而导致许多医疗事故、产生大量误工时间和法律诉讼，据统计，每年在这些方面造成的损失就高达750亿美元。改进药品追踪手段可能有助于医院节省费用，并且能遏制假冒伪劣药品的泛滥，而目前假冒伪劣药品在全球药品市场中占据了10%的份额。 智能标签，即射频识别（RFID）—通过使用这种标签，将可以在制造和分销过程中的任何一个时刻对物理对象进行识别。在消除通常比较慢和效率比较低的销售和分销流程的过程中，RFID将发挥关键的作用，它将帮助制药公司为未来做好准备，使其能够小批量生产种类更多的更复杂的产品。它还能够在供应链上的所有节点对药品进行监视，包括精确的目标批量上货，从而帮助制药公司满足日益增加的规章制度方面的要求。从以上应用情况看，RFID在医疗行业中的应用已经超越快速查找定位的概念，整合RFID技术的医院HIS系统将会把医院所有资产整合成一个有机整体，为病患提供快速、高效、可靠的服务。 

    方案特点 

    1、远距离：在80米范围内识别，无须人工靠近刷卡或要在指定区域内通过才能识别，实现全自动识别。
    2、大流量：极高的防冲突性，采用多种防冲突方案，可支持200个以上人员或者物品同时出入。
    3、支持高速度移动读取，标识卡的移动时速可达200公里/小时。
    4、标识卡与读卡器之间可实现双向高速数据交换。
    5、高抗干扰：对现场各种干扰源无特殊要求，安装方便简单。
    6、高可靠性，工作温度-40℃~85℃，防水，防冲击
    7、全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。
    8、超低功耗：使用寿命长，平均成本低，并且对人体安全、更健康，无辐射损害 
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    产品介绍：

    远距离：阅读距离10米以内轻松实现。由于按考勤地点的实际情况，读卡距离可设定。
    运行稳定：有源卡阅读距离稳定，不易受周边环境影响。使用频道隔离技术，多个设备互不干扰；
    支持高速度移动读取：标识卡的移动时速可达200公里/小时。
    高可靠性：环境温度-40℃-85℃内能完全正常运行（MTBF≥70000小时），尤其是在北方低温和南方高温状态下更显优势，可以有效抵抗恶劣环境下空气中的高粉尘和污染物以及阴雨等环境下，能够保证设备正常使用。
   加密计算与认证，确保数据安全，防止链路与数据破解；
    高抗干扰和防雷设计：对现场各种干扰源无特殊要求，满足工业环境要求，安装方便简单。
    全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。
    超低功耗：使用寿命长，平均成本低，并且对人体安全、更健康，无辐射损害。可配置微波模块工作方式，发射功率可调；
   多识别性：可以同时识别200个以上标示，如果现场有多与200个以上的标示，我们有办法进行处理。

    产品技术参数

    1、有源感应卡

    信号调制方式 GFSK
    通讯速率 双向1024Kbit/s
    工作频率 2.45GHz
    最大输出功率 0dbm
    位误码率 10-9 
    静态电流 小于2µA
    工作电流 小于15mA
    使用寿命 大于3年锂电池(3-5年)
    工作湿度 小于85％
    存储温度 -40℃ ～ +80℃
    工作温度 -30℃ ～ +65℃
    震动 10～2000Hz 15g 三个轴
    抗电磁干扰 10V/m 0.1～1000MHz AM调幅电磁波

    2、阅读器（刷卡器）2.4G读卡器系列 

    参数 规格
    信号调制方式 GFSK
    频率 2.4 - 2.45 GHz
    发射功率 ≤3dBm(可用软件进行调整)
    天线极化 垂直
    读写区域 全向范围
    微波通讯距离 2– 80m
    微波通讯检错 CRC16循环冗余校验
    通讯加密 面谈
    位误码率/B.E.R 10-7
    参数 规格
    电 源 RS232/RS485方式：+24V DC
    通信接口 RS232/RS485/GPRS/TCP/IP/kan总线/WIFI
    波特率：9600-115200，
    使用温度 -40℃ — +80℃
    保存温度 -60℃ — +80℃
    抗电磁干扰 10V/m 0.1-1000MHz AM调幅电磁波
    可靠性 MTBF≥70000小时
    工作寿命 15年