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RFID 技术在医院应用试点探讨
1999-11-30         来源:2007网络大会       [我要评论]
射频识别(RFID)作为一种新兴的自动识别技术,进入医疗应用领域。本文就RFID的优势和它在医院应用尝试的情况作一个描述,并对大家关注的问...

射频识别(RFID)作为一种新兴的自动识别技术,进入医疗应用领域。本文就RFID
的优势和它在医院应用尝试的情况作一个描述,并对大家关注的问题进行探讨。
【关键词】射频识别 RFID 电子标签 中间件
一、 RFID 简介
(一) RFID 定义与特点
RFID 是Radio Frequency IDentification 的缩写,即射频识别,俗称电子标签,它是一种
非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。RFID 系统由三
部分组成:1、标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在
物体上标识目标对象;2、阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计
为手持式或固定式;3、天线(Antenna):在标签和读卡器之间传递射频信号,电子标签中一
般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。阅读器
可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别体的目的。通常阅
读器与电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。RFID 技术的基本工
作原理并不复杂:阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号,标签进入磁场后,接收解读
器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive
Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动
标签)。主动标签自身带有电池供电,读/写距离较远同时体积较大,与被动标签相比成本更
高,也称为有源标签。被动标签由阅读器产生的磁场中获得工作所需的能量,成本很低并具
有很长的使用寿命,比主动式标签更小也更轻,读写距离则较近,也称为无源标签。通常阅
读器发送时所使用的频率被称为RFID 系统的工作频率,目前基本上划分为:低频(125KHz、
134KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(860MHz-960MHz)、极高频(也可称之为微波2.45GHz),
它们目前各频段都有各自的技术参照标准:低频(125KHz、134KHz)ISO 11784/85 Animal ID
Read-only、ISO 14223/1 Animal ID R/W、FCD ISO 18000-2 Item Management,高频(13.56MHz)
ISO 15693、FDIS ISO 18000-3 Item Management,超高频(860MHz-960MHz) ANSI MH 10.8.4
Returnable Containers、FCD ISO 18000-6 Item Management,极高频(微波2.45GHz)CD
ISO 18000-4 Item Management、ANSI MH 10.8.4 Returnable Containers,其中以低频和
高频的RFID 技术最为成熟,超高频以上频率的RFID 标准各国有一定的差异。欧洲使用的超
高频是868MHz,美国的则是915MHz,日本目前不允许将超高频用到射频技术中。
RFID 具有应用便利,无机械磨损,使用寿命长,无需可见光源,穿透性好,抗污染能
力和耐久性强,而且,可以在恶劣环境下工作,对环境要求低,读取距离远,无需与目标接
触就可以得到数据,支持写入数据,无需重新制作新的标签,可多次读写、数据的记忆容量
大、容易小型化和多样化的形状,并可重复使用,利用防冲撞技术,能够识别高速运动物体
并可同时识别多个标签等特点。
RFID 作为一种革命性的技术,进入我们的视线,并引起各个应用领域广泛的关注。我
们可以形象地将RFID 比喻成:每一台机器的IP 地址,RFID 就是让每一件商品也都有自己
唯一的“IP”地址,在此基础上构筑物品的物联网,当物联网的构想成为现实时,世界上的
万事万物无论何时、无论何地都能够彼此相联、互相“交流”。
(二) RFID 与条形码差异
条形码是一种应用非常广泛的自动识别技术,它是靠激光来读取信息、能识别一类物体,
它的技术成熟、成本低廉、易于制作、应用普及性好,但条形码易损,怕污染,不防水以及
只能近距离读取信息,同时需要与数据库进行匹配使用,但RFID 与之相比优势非常明显,
根据RFID 基本原理与特点,它可以:对标签根据需要进行近距离和远距离的选择性的数据
读取,它也可对单件物品或多个物品一次读入信息,同时RFID 识别速度快,可透过外部材
料读取数据,且使用寿命长,能嵌入或附于不同形状、类型的产品上,可动态改变标签内数
据,存取数据信息有密码保护,储存信息量大,标签的内容可以动态改变,能在恶劣环境下
工作,可对RFID 标签所附着的物体进行追踪定位。
条形码与RFID 从功能上讲,它们之间有相近的地方,这二种技术将在各自应用领域内
发挥作用,在今后很长的一段时间内它们将互相补充、长期共存。
(三) RFID 应用点
RFID 技术在国内、外发展很快,尤其是国外的应用已呈多元化趋势。根据RFID 不同特
性,可分为近距离、远距离、可读可写型芯片以及通用性等应用,近距离检测的应用有:财产
管理、零售业、社会安全、注册、自动生产线和生产过程管理、赝品鉴别、动物识别、物流
管理等;远距离检测的应用有:财产管理、零售业中的库存管理、社会安全方面的敏感物资
管理和敏感人员管理、快速空间定位应用、缺席检测应用、仓库与运输过程管理等;可读可
写型标签的应用有:财产管理、零售业中的运输和仓库管理、社会安全方面的敏感物资控制
和敏感人员控制、防伪鉴别中的钱币以及药品和食品业的完全可跟踪性;通用性方面的应用
有:敏感物质控制,例:军用物质和设备、肩扛式武器、智能炸弹、直升机、飞机、坦克等
的临散部件、爆炸物、化学物品、核材料、污染物、有毒物等;敏感人员控制,例:传染病
的携带者、像 SARS 、禽流感一样的疾病危机、人员的隔离、在押人犯管理、紧急情况下的
特殊许可识别;财产(设备)管理中的防盗、减少失误、财产清点和使用效率等;零售业中
的集装箱和货担、箱装货物、零售新模式等;健康服务中的病人管理、医用器材管理、病人
安全的手术和治疗、医护人员和病人紧急情况下的定位、减少人为错误、授权控制等;供应
链管理中的运输、仓库、分配通道、局部库存、完全的可跟踪性、实时和连续的监测等;RFID
在生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份
标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等诸多方面都有不同程度的应用。
随着RFID 技术的不断成熟, RFID 普遍应用将是不可逆转的一种趁势,它将会像互联
网一样,走进我们的生活。
二、RFID 应用尝试:
近年来随着射频识别技术在国内外迅速发展,医疗行业也开始尝试RFID 的应用点。根
据医疗行业的特殊性,在国内同行业之中没有“前车之鉴”的情况之下,我们开始了RFID
医院应用尝试的探索之路。
(一) 制订RFID 应用试点策略,做好基础准备
首先以不影响医院内部在线信息系统运转为前提,选择应用试点范围小、涉及内容多、
影响面小、有一定的独立性,且使用效果明显,有发展空间的应用点。在这样的指导思想下,
我们选择产科的母婴身份识别作为第一应用点,选择护士胸卡作为第二应用点,选择产科病
区门禁作为第三应用点,将这三个应用点联系起来建立“新华医院母婴、护士RFID 标签管
理系统”(见图一)。
图一
我们为什么选择母婴标识管理的应用,由于新生婴儿特征相似,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,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。在医护人员和母亲之间进行婴儿看
护,在临时转换时,双方应该同时进行检查工作确保正确的母子配对。同时在现有的母婴信
息系统流程的基础上,为新生儿和母亲建立RFID 档案,与已有的HIS 做好数据的互联互通,
记录母亲和婴儿的各种活动。系统建成后可在工作环节中减少人为的错误,提高护理的工作
效率,并且建立更为详细完善的健康档案。
这三个应用点的选择我们认为,既有病人(含成人和婴儿),又有医护人员,兼有门禁管
理的尝试,有利于以后应用推广,同时我院有47 个病区,选择1 个病区作为试点,也利于
及时总结、不断修正、完善,而且这三个应用点相对比较独立,即可做到与HIS 的数据互通
互联,也有一定的独立性。
其次,在RFID 工作频率、标签选型、中间件、系统整合等方面慎重对待,在“RFID
身份识别管理系统”中,我们采用的工作频率为13.56MHz,其技术相对比较成熟,采用被
动式标签,外部信号激活后传输信息,便携式和台式读写卡器和PDA,标签样式选择便捷、
柔软,除本身具备的物理特性外,还具防水、防酒精、不易脱落、调换等特性,符合ISO 标
准15693,有防冲撞算法, 读写卡器通讯距离可达4cm,有抗冲突管理,芯片容量选用2Kbit,
以信息读取准确率为首要需求,注重中间件的选择、综合考虑中间件与硬件设备的兼容性,
母婴标签存储信息有:医院号、住院号、住院日期(时间)婴儿出生日期(时间)、婴儿标
志、母亲标志、信息更新区、保留区等等;
母婴腕带、胸卡及读写卡器
(二) 进行RFID 应用系统分析,做好功能界定
“新华医院RFID 应用系统”有以下五部分组成:非接触式存储标签(腕带、胸卡)、台
式非接触式读卡器、非接触读卡器闪存模块等;服务器、PC、PDA、打印机等外设;系统软
件、应用软件、接口软件、中间件等;系统集成、培训(管理、操作、规则等)、实施;修
正、完善、改良和调整。流程描述分三个应用点:
􀀹 第一个应用点:
产妇入院进入产科病区——护士制作母亲腕带(一次性)——PDA 信息确认——新生儿出生
(产房)——护士制作新生儿腕带(一次性)——PDA 信息确认(与母亲);
􀀹 第二个应用点:
一次性护士胸卡制作——上班PDA 登录——为母婴护理PDA 上进行选择(反复)——下班注
销;
􀀹 第三个应用点:
(产科病房内)新生儿离开母亲——沐浴、护理、隔离——出院或(转运)等;
系统主要功能有:标签制作、标签识别、身份认证、查询医嘱(执行)、标签管理、信息
查询、系统管理、护理操作记录等
硬件环境组成:RFID 应用服务器与控制服务器各一台、PC 电脑、PDA、移动式和台式读
/写卡器、13.56MHz 腕式标签等。
软件运行环境和相关配置:系统核心RFID Server Kernel、APP Server Kernel、PDA
应用程序;运行环境包括Windows 2003、Java、JBoss、MS SQL Server;便携式设备上RFID
应用程序 Pocket 2002/2003,Windows Mobile 2003, WinCE.Net 等。
(三) 做好RFID 试用效果分析,适时推广应用
从应用试点情况反馈:母婴腕带信息匹配准确,标签数据读取准确率高,中间件兼容性
良好,与现有系统的数据实现互通互联,减少了护嘱录入或书写,护士操作便捷,增加护士
护理母婴的时间,同时减少差错,提高时效率和病人安全性,同时为探索RFID 在医疗行业
适用范畴,为下一步广泛应用奠定基础。
操作界面
RFID 是一种先进的数据采集技术手段,它需要一个良好的应用系统。任何技术手段的
改变,都会带来相应的业务流程改变,使用RFID 在很大程度上可以减少手工操作、提高效
率,这就要求相应的业务流程也作改变以适应新技术,达到业务流程重组。如果没有一个达
到一定应用水平的系统信息,就很难将RFID 用起来或者即使用起来也达不到预期效果。所
以RFID 在医疗行业的应用,不但涉及流程的改变,还有可能要求相关的法规、制度也进行
同步调整。我们相信,随着RFID 应用第一步的迈出,必将进一步推动医疗行业RFID 应用的
进程,使RFID 无所不在的时代早日到来。
三、RFID 应用尝试的几点思考
(一)有关标准问题
不同工作频率的RFID,标准也不尽相同,目前最具有代表性是EPC global 和ISO 等组
织推行的相关标准。
RFID 的通信标准是标签芯片设计的依据,目前国际上与RFID 相关的通信标准主要
有:ISO/IEC 18000 标准(包括7 个部分,涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860-960MHz,
2.45GHz 等频段),ISO11785(低频),ISO/IEC 14443 标准(13.56MHz),ISO/IEC 15693 标
准(13.56MHz),EPC 标准(包括Class0, Class1 和GEN2 等三种协议,涉及HF 和UHF 两种
频段),DSRC 标准(欧洲ETC 标准,含5.8GHz)。目前RFID 的国际标准出现了融合的趋势,
ISO/IEC 15693 标准已经成为ISO18000-3 标准的一部分,EPC GEN2 标准也已经启动向
ISO18000-6 Part C 标准的转化。
国内已经开始筹建“射频标识(RFID)技术标准工作组”,而且在低频和高频段RFID 标
签芯片设计方面的技术比较成熟,高频段方面的设计技术接近国际先进水平,已经自主开发
出符合ISO14443Type A、Type B 和ISO15693 标准的RFID 芯片,并成功地应用于交通一卡
通和中国二代身份证等项目。
(二)应用频率问题
RFID 的工作频率是其最重要的特点之一。工作频率不仅决定着RFID 系统工作原理(电
感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成
本。工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点
在国际上有公认的划分,即位于ISM 波段之中。典型的工作频率有:125kHz,133kHz,
13.56MHz,27.12MHz,433MHz,902~928MHz,2.45GHz,5.8GHz 等。近距离RFID 系统主要
使用125KHz、13.56MHz 等LF 和HF 频段,技术最为成熟;远距离RFID 系统主要使用433MHz、
860MHz-960MHz 等UHF 频段,以及2.45GHz、5.8GHz 等微波频段,目前还多在测试当中,没
有大规模应用。然而不同频率在不同环境应用,目前多种频率应用已成为事实。
(三)信息安全性问题
这是普遍问题,需要认真对待。由于目前RFID 主要应用领域对私密性要求不高,所以
很多用户对RFID 的安全问题尚处于比较漠视的阶段,对于应用环境来说,RFID 的整体安全
策略是必不可少的。从应用范畴来看RFID 主要用于标识和验证,它可以采用设备本身的技
术定义参数,也可采用加密办法,以确保电子标签的信息只可以被授权的用户进行读/写操
作,但目前的标准没有对RFID 发射信号提供加密。
(四)成本因素问题
目前RFID 成本是限制广泛应用的一个重要因素。我们认为RFID 的应用成本,可以通过
几个方面的应用优化来进行控制,例如:标签的多次反复使用,利用RFID 本身内在的技术
优势,即以正确模式应用RFID,也可能会减少一部分成本压力,另外RFID 标签与读/写卡
器的使用寿命较条形码长,RFID 的辅助设备投资相对少一些,其软件实施成本不一定高于
条码,还包括应用后的人力成本相对省一些等待,当然还有一些从用户角度无法避免的因素,
例:除了芯片本身价格外,还有标签包装费用,由于应用范围不够广泛,即标签使用量不大。
随着RFID 技术不断成熟,RFID 用户量不断增加,它的成本会有明显的下降,它将会被
大家所接纳。



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