CN102004938A - 一种rfid新生儿电子监护标签 - Google Patents

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曹世华
章笠中
赵方
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Abstract

本发明公开了一种RFID新生儿电子监护标签，包括MCU、RFID模块、天线、电源、腕带检测模块和导电腕带；所述的RFID模块、腕带检测模块、电源负极均分别通过电路与MCU连接；所述的天线与RFID模块连接；所述的导电腕带的两端分别能与电源正极、MCU的电压比较器引脚连接形成一闭合电路。该RFID新生儿电子监护标签可实时监控新生儿状态，当RFID新生儿电子监护标签被破坏时会自动发射报警射频信号，可有效地避免新生儿的遗失。

Description

一种RFID新生儿电子监护标签
技术领域
本发明涉及无线射频识别技术领域，具体涉及一种RFID新生儿电子监护标签。
背景技术
随着移动识别技术的不断推广和应用，RFID(Radio FrequencyIdentification，无线射频识别)作为一项新技术，已在各个领域得到了广泛的应用。RFID技术具有巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。
医院是人员复杂、流动量又非常大的公共场所，近年来，新生婴儿在医院被盗的事件频频发生，传统的婴儿管理通常采用由可视识别条码、卡片来识别的人工看护管理方式，新生婴儿往往特征相似而难以区分，而且其本身的理解和表达能力欠缺，如果不加以有效地标识往往会造成错误识别而被调换，结果给事件所涉及的各方带来无可挽回的巨大影响。中国专利ZL200420043181.8中公开了一种智能出生带，包括出生带主体，在出生带主体内附有射频感应电子标签，该电子标签能以感应的方式写入婴儿的出生信息，便于医院对新生儿的管理。经过分析，该智能出生带只是利用无线射频标签技术对新生儿的出生信息进行了电子登记，而未能实时地监控新生儿在监控区域的状况，不能起到监护新生儿的作用。因此，有必要开发一种能够实时地监控新生儿的电子监护标签。
发明内容
本发明提供了一种可实时监控新生儿状态的RFID新生儿电子监护标签。
一种RFID新生儿电子监护标签，包括MCU(即微处理器)、RFID模块、天线、电源、腕带检测模块和导电腕带；所述的RFID模块、腕带检测模块、电源负极均分别通过电路与MCU连接；所述的天线与RFID模块连接；所述的导电腕带的两端分别能与电源正极、MCU的电压比较器引脚连接形成一闭合电路。
所述的RFID新生儿电子监护标签中，导电腕带用于将RFID新生儿电子监护标签固定在新生儿的手腕或脚腕上，同时，导电腕带两端分别与电源正极、MCU的电压比较器引脚连接形成一闭合电路，电路闭合时RFID新生儿电子监护标签开始工作，用于实时检测电路的腕带检测模块启动，RFID模块定期发射代表新生儿身份ID的无线射频信号(即RFID信号)，无线射频信号被RFID接收器实时接收和监护。当因导电腕带被人为剪断等情况造成电路断开时，腕带检测模块会发送一个断开信号给MCU，MCU接收到断开信号后会发送一个报警信号给RFID模块，通过RFID模块发射代表破坏标志的报警射频信号，报警射频信号被RFID接收器实时接收和监护，便于及时掌握新生儿状态，可有效避免新生儿的遗失。所述的报警射频信号最好设置成连续发射。
所述的RFID模块可采用常用的无线射频识别元件，如射频芯片等；为了降低能耗优选微功耗射频芯片。
所述的微功耗射频芯片的发射和接收频率最好为ISM频段，可以不需申请免费使用。
所述的微功耗射频芯片采用动态时槽ALOHA防冲突协议以及其自带的移频键控FSK调制方式和CSMA/CD。
所述的RFID模块发射信号的周期为4S-6S的随机数值，可减少多个标签同时发射带来的信号冲突问题。
所述的MCU可采用常用的MCU，为了降低能耗优选微功耗MCU，一般可选用工作电压为1.8V～3.6V、待机电流为1μA以下且从待机模式唤醒时间为1μs以下的微功耗MCU；既可选用含有内置电压比较器和存储空间的微功耗MCU，又可选用连接有存储模块且含有内置电压比较器的微功耗MCU；所述的存储空间或存储模块的容量至少为1K，以更好的满足存储的需要。
所述的电源正极通过第一电极连接至第一铜接触片，所述的MCU的电压比较器引脚通过第二电极连接至第二铜接触片，所述的导电腕带的两端分别能与第一铜接触片、第二铜接触片连接形成一闭合电路。
所述的MCU的电压比较器引脚连接有接地电阻，所述的接地电阻的电阻远大于导电腕带的电阻，以确保导电腕带连通后MCU的电压比较器引脚的电位＞1/2电源电压。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明RFID新生儿电子监护标签可实时监控新生儿状态，当RFID新生儿电子监护标签被破坏时会自动发射报警射频信号，可有效地避免新生儿的遗失。
附图说明
图1为本发明RFID新生儿电子监护标签的电路结构示意图；
图2为本发明RFID新生儿电子监护标签的腕带检测模块的电路图；
图3为本发明RFID新生儿电子监护标签的内部结构示意图；
图4为本发明RFID新生儿电子监护标签的信号发射周期图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明RFID新生儿电子监护标签，包括MCU、RFID模块、天线、电源、腕带检测模块和导电腕带，MCU、RFID模块、天线、电源、腕带检测模块和其他外围电路设计在一块1.0mm厚的椭圆形PCB电路板上；RFID模块、腕带检测模块、电源负极均分别通过电路与MCU连接；天线与RFID模块连接；电源正极通过第一电极B连接至第一铜接触片A1，MCU的电压比较器引脚C通过第二电极A连接至第二铜接触片B1，导电腕带的两端分别能与第一铜接触片A1、第二铜接触片B1连接形成一闭合电路。
MCU的电压比较器引脚C连接有接地的下拉电阻，接地的下拉电阻的电阻远大于导电腕带W的电阻，以确保导电腕带连通后MCU的电压比较器引脚C的电位＞1/2电源电压Vcc，如由于导电腕带W为软性带状体，根据接触松劲情况，其接触电阻在1kΩ-10kΩ，为了保证MCU的电压比较器引脚C点电位＞1/2电源电压Vcc，故下拉电阻设定为1MΩ。
如图3所示，具体实施时电源可采用CR2032型号钮扣电池5，通过双列直角插针6焊接在带有铜触片7的PCB电路板1上；天线可采用环形铜质天线2，通过天线焊脚3焊接在PCB电路板1上，既节省了PCB电路板1空间，又使得射频信号发射效率更高，提高了RFID新生儿电子监护标签的发射距离；RFID模块可采用微功耗射频芯片nRF9054，其发射和接收频率采用ISM频段的433MHz，采用移频键控FSK调制方式和CSMA/CD和动态时槽ALOHA防冲突协议，通过焊脚焊接在PCB电路板1上；MCU可采用含1Kflash存储器的MCU MSP430f2102，其工作电压为1.8-3.6V、待机电流为0.1μA且从待机模式唤醒时间为6μs，通过焊脚焊接在PCB电路板1上；腕带检测模块通过焊脚焊接在PCB电路板1上。
如图4所示，RFID新生儿电子监护标签的定时器基准设定为5S，也就是每个电子标签每隔5S发射一次，考虑到多个电子标签在同一个区域会产生空间信号碰撞，所以针对5S的定时器，增加了随机时间Δt发生器，Δt＝0-1S，随机时间叠加在5S的时间周期上，最终能产生tn＝5S±Δt(Δt＝0-1S)的随机发射周期，这样在很大程度上避免了信号冲突。即RFID模块发射信号的周期为4S-6S的随机数值，可减少多个标签同时发射带来的信号冲突问题。
本发明RFID新生儿电子监护标签具体使用时，导电腕带用于将RFID新生儿电子监护标签固定在新生儿的手腕或脚腕上，同时，导电腕带两端分别与电源正极、MCU的电压比较器引脚连接形成一闭合电路，电路闭合时RFID新生儿电子监护标签开始工作，用于实时检测电路的腕带检测模块启动，RFID模块定期发射代表新生儿身份ID的无线射频信号(即RFID信号)，无线射频信号被RFID接收器实时接收和监护。当因导电腕带断裂、被人为剪断等情况造成电路断开时，腕带检测模块会发送一个断开信号给MCU，MCU接收到断开信号后会发送一个报警信号给RFID模块，通过RFID模块发射代表破坏标志的报警射频信号，报警射频信号被RFID接收器实时接收和监护，便于及时掌握新生儿状态，可有效避免新生儿的遗失。所述的报警射频信号最好设置成连续发射。

Claims (9)

1.一种RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，包括MCU、RFID模块、天线、电源、腕带检测模块和导电腕带；所述的RFID模块、腕带检测模块、电源负极均分别通过电路与MCU连接；所述的天线与RFID模块连接；所述的导电腕带的两端分别能与电源正极、MCU的电压比较器引脚连接形成一闭合电路。
2.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的RFID模块采用微功耗射频芯片。
3.如权利要求2所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的微功耗射频芯片的发射和接收频率为ISM频段。
4.如权利要求2所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的微功耗射频芯片采用移频键控FSK调制方式、CSMA/CD和动态时槽ALOHA防冲突协议。
5.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的RFID模块发射信号的周期为4S-6S的随机数值。
6.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的MCU为含有内置电压比较器和存储空间的微功耗MCU。
7.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的MCU连接有存储模块。
8.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的电源正极通过第一电极连接至第一铜接触片，所述的MCU的电压比较器引脚通过第二电极连接至第二铜接触片，所述的导电腕带的两端分别能与第一铜接触片、第二铜接触片连接形成一闭合电路。
9.如权利要求1所述的RFID新生儿电子监护标签，其特征在于，所述的MCU的电压比较器引脚连接有接地电阻，所述的接地电阻的电阻远大于导电腕带的电阻。
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