1、基于无线射频识别技术的医疗垃圾信息采集与管理系统设计 王凯 杨枢 刘玉文 蚌埠医学院卫生管理系 合肥工业大学计算机与信息学院 摘 要： 运用无线射频识别技术建立基于瘦客户端结构的医疗垃圾信息采集与管理系统, 实现医疗垃圾的自动化无害处理。通过该系统, 可实现信息采集、运输、定位与管理中数据的实时监控与无线远程传输, 以及医疗垃圾调度与管理、运输车端信息监控、数据状态分析与查询等全过程的数字化管理, 使医疗垃圾参与方能够随时进行数据的上传与下载。关键词： 医疗垃圾; 无线射频; 信息采集; 信息管理; 作者简介：王凯 (1985) , 男, 讲师, 研究方向为数据挖掘、医学信息化集成。收稿日期：
2、2017-06-19基金：安徽省高校自然科学研究项目“面向医学计算大数据的多策略领域本体融合理论与方法研究” (KJ2015B023BY) Design of Medical Garbage Information Collection and Management System Based on Radio Frequency Identification TechnologyWANG Kai YANG Shu LIU Yuwen Department of Health Management, Bengbu Medical College; Abstract： The purpose of
3、 this paper is to construct the intelligent collection and management system of medical waste based on a thin client structure and wireless radio frequency identification technology. This system can realize real-time monitoring and wireless remote transmission of data parameters such as acquisition,
4、 transportation, location and management. It is convienient for medical waste scheduling and management, transport vehicle information monitoring, data status analysis and enqueries of the whole digital management process. The participants of the medical waste can upload and download various data pa
5、rameters at any time to realize the automatic and harmless treatment of medical waste.Keyword： medical waste; radio frequency; information acquisition; information management; Received： 2017-06-19医疗垃圾与公共卫生密切相关, 具有高污染、高危险等特点。如何有效监控医疗垃圾的收集、存储、跟踪及运输, 避免二次污染, 实现全程可追溯的实时监管, 是医疗垃圾处理行业当前需要研究的重要课题。目前国内医疗垃圾处
6、理行业中普遍存在垃圾处理成本高、效率低的问题, 主要表现为追踪及溯源困难、收运线路固定、垃圾产生信息滞后、运输调度不合理等1。无线射频识别技术 (Radio Frequency Identification, 缩写为 RFID) 是一种利用非接触射频微波信号实现物体自动识别及实时通信的物联网应用核心技术, 具有多目标识别、远距离识别、动态高速移动物体识别等功能, 通信能力较强。将无线射频识别技术应用于医疗垃圾远程定位与管理, 能够完成信息交换和互联互通, 实现医疗垃圾的实时追踪、监控及识别2。本次研究中, 根据医疗垃圾信息处理的核心需求, 设计一套基于无线射频识别技术的医疗垃圾信息采集与管理系
7、统。1 系统设计方案医疗垃圾信息采集与管理系统由医疗垃圾收集模块、无线通讯模块、医疗垃圾信息传感模块和医疗垃圾数据分析模块这 4 部分组成。医疗垃圾收集模块采用了 RFID 标签, 通过无源 RFID 阅读器读取医疗垃圾上的信息标识, 在医疗垃圾信息传感模块与医疗垃圾数据分析模块之间已建成的网络中进行数据交换。无线通讯模块采用了无线传输方式, 将无源 RFID 阅读器中的射频电路与 GPRS 模块相连接, 将由无源 RFID 阅读器采集到的数据传输至中央控制计算机。医疗垃圾信息传感模块中, GPS 车载控制器与无源 RFID 阅读器相连接, 在 IO 控制电路的控制下, 由通讯控制器将 GPS
8、 车载模块的坐标信息经信号接收转发组件传递至医疗垃圾数据分析模块。医疗垃圾数据分析模块中, 通过 GPRS 模块与信号接收转发组件之间的无线连接, 使得中央控制计算机获取医疗垃圾信息传感模块的数据信息。图 1 所示为医疗垃圾信息采集与管理系统核心架构。2 系统核心功能系统通过远程医疗垃圾实时监控与管理平台来协调医疗垃圾收集、信息传感、数据分析与调度等流程控制, 其主要功能如下:(1) 采用无线 有线双模式, 避免信号干扰, 确保信息的及时传输。(2) 借助主控制器将显示在 LCD 显示器上的信息备份在 RFID 标签中, 再通过设置在医疗垃圾信息传感模块内的无源 RFID 阅读器读出, 并借助
9、原有的无线网络或新增的有线网络传递至医疗垃圾数据分析模块。(3) 增设新型电子称重仪, 直观、实时地显示医疗垃圾收集装置中废物的重量, 便于清洁人员按需清理医疗垃圾收集装置。(4) 在原设备上增加有限的设备, 使医疗垃圾数据 RFID 传感器内信息与无线网络有机结合, 保证远距离数据传输的及时性和稳定性, 实现目标的动态跟踪;同时, 实现多标签识别, 提高数据采集的效率和准确性。图 1 医疗垃圾信息采集与管理系统核心架构 下载原图3 医疗垃圾信息采集设备设计3.1 主控制器医疗垃圾收集模块的主控制器是医疗垃圾信息采集与管理的核心部件, 外围电路为信号处理电路, 与存储器、报警模块、人机接口、U
10、SB 接口等相连接。图2 所示为主控制器外围电路连接。3.2 无源 RFID 阅读器在医疗垃圾信息传感模块内设置无源 RFID 阅读器, 与无线供电模块相连接, 读取并显示 RFID 标签中的数据3。由无源 RFID 阅读器采集到的 RFID 标签中的数据, 依次经通讯控制器、信号接收转发组件传递至存储器。通过无线传输的方式, 将无源 RFID 阅读器中的含射频电路与 GPRS 模块相连接, 将由无源 RFID阅读器采集到的数据传输至中央控制计算机。无源 RFID 阅读器采用的是LPC2300 主处理芯片。图 3 所示为无源 RFID 阅读器结构。图 2 主控制器外围电路连接 下载原图3.3
11、RFID 标签阅读器RFID 标签与主控制器相连接, 主控制器内含 RFID 读取模块。主控制器读取RFID 标签的内容, 并显示在 LCD 显示器上。RFID 标签阅读器包括射频收发模块和主调控模块, 其中射频收发模块以 CC1101 无线芯片为核心, 构建电子标签的识别与收发。主调控模块采用以 ARMLPC2366 为基础的通信链路4, 实现 RFID标签的信息控制5。图 4 所示为 RFID 标签阅读器结构。图 3 无源 RFID 阅读器结构 下载原图图 4 RFID 标签结构示意图 下载原图4 医疗垃圾信息采集与管理平台设计医疗垃圾信息采集与管理管理平台主要包括医疗垃圾调度与管理中心、
12、运输车端信息监控与状态查询子系统等功能模块。4.1 医疗垃圾调度与管理中心医疗垃圾调度与管理中心硬件包括数据控制服务器、通信控制器、无线局域网互联设备等。其功能是利用 GPS 定位跟踪收发车辆基本信息, 基于通信移动网络, 统一调配和处理车辆信息、垃圾调度信息、医院垃圾收发状态信息以及处理反馈信息等。医疗垃圾调度与管理中心软件系统包含信息管理子系统、运输调度子系统以及状态查询子系统。中心软件基于瘦客户端模式, 采用 Web GIS 技术, 以 Map Xtreme 方式动态显示各个子过程的信息流6。4.2 运输车端信息监控与状态查询子系统运输车端信息监控模块硬件包括多功能车载 GPS 模块、R
13、FID 阅读器、电子重量检测仪以及信号收发主控制器等。通过通讯控制器收发医疗垃圾的处理数据, 利用 RFID 阅读器实时读取可识别的数据信息 (包括用户识别码、类型及数量等属性信息) , 及时将车辆信息及位置状态上传至调度中心, 优化车辆资源配置。运输车端信息监控系统包含参数调度管理子系统、车辆定位子系统以及车辆调度与实时监控子系统。状态查询子系统模块的功能包括医疗垃圾溯源、运行车辆轨迹、交接信息以及运输报表查询。能够查询医疗垃圾的基本信息, 转运及接收的基本信息, 方便溯源垃圾来源, 及时处理隔夜垃圾, 合理安排转运任务, 提高资源配置效率等。5 结语本次设计的医疗垃圾信息采集与管理系统采用
14、了无线射频识别技术等无线高速通讯网络技术。系统由医疗垃圾收集模块、无线通讯模块、医疗垃圾信息传感模块和医疗垃圾数据分析模块这 4 部分组成。系统能够完成医疗垃圾的收集、运输及转运状态的全程监管, 实现高危医疗垃圾的可溯源化及规范化处理, 具有网络终端易接入、移动设备微型化等特点。本次设计是医疗垃圾规范化收集、无害化运输及规模化处理进一步智能化与精细度的探索。参考文献1金婕, 候梓叶, 潘勇.基于缺陷地结构的宽带多频天线设计J.电波科学学报, 2015, 30 (1) :104-108. 2袁江, 吕晶, 邱自学.基于温度传感标签的主轴热误差无线监测方法及试验J.机械工程学报, 2015, 51 (14) :15-21. 3韩晓菊, 汪定伟.多级库存网络的射频辨识定量在制品法控制策略设计J.计算机集成制造系统, 2017, 23 (2) :414-421. 4廖晨达, 李云.一种医疗废物集中处置中心营运信息管理系统J.计算机应用, 2006, 26 (10) :2519-2529. 5辛政华, 路红梅, 胡良益, 等.基于物联网的智能垃圾桶系统设计J.传感器与微系统, 2013, 36 (11) :128-132. 6李丹, 孙利新, 戴巍, 等.森林生境因子无线传感器网络采集系统J.哈尔滨工业大学学报, 2014, 46 (7) :123-128.
