CN105160612A - 一种医疗机构智能管理系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗机构智能管理系统及管理方法，包括基于UHF？RFID的多对象步速测量系统、数据中心、医生端上位机。其中，基于UHF？RFID的多对象步速测量系统包括无源电子标签、RFID天线、多通道RFID阅读器、网络传输模块，可以实现同时对多人的步速测量；所述的数据中心用于存储病人的相关数据，并利用最小均方差自适应滤波及互相关算法对多通道RFID阅读器记录的强度数据进行处理，进而计算出被测对象的行走速度；所述的医生端上位机用于显示数据中心中病人数据供医生参考。本发明可以实现对病人步速的在线测量与健康评估，为医生的诊断提供更多的生理参数参考。

Description

一种医疗机构智能管理系统及管理方法

技术领域

本发明涉及超高频射频识别技术和无线传感网，尤其涉及一种医疗机构智能管理系统及管理方法。

背景技术

射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术，是一种非接触式的自动识别技术，每个RFID标签都有一个唯一的标识(ID)信息，并可写入信息，RFID阅读器通过射频的方式读器标签的ID信息。RFID标签由于是通过射频来读取，具有可工作于恶劣的环境、读取速度快、一次可读取的标签数目多、读取距离远等诸多优点。超高频射频识别技术读取距离远，可以利用这种特点将无源电子标签与病人身份结合，可以实现多对象实时测速的功能。

国外已有的研究指出，步行速度可以显示人体心肺、四肢及循环系统等许多器官的机能。因此，病人的步速对于医生的诊断有一定的帮助，把步速作为一种生理参数有一定的意义。为了获得准确的步速，测量应该在被测者不知情的情况下完成；医院有很多的病人，因此同时多对象的检测也很有必要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种医院智能管理系统及管理方法，以实现多对象步速的检测并为医生的诊断提供帮助。

技术方案：为达到上述目的，本发明提供了一种医疗机构智能管理系统，包括基于UHFRFID的多对象步速测量系统、数据中心和医生端上位机；其中，所述基于UHFRFID的多对象步速测量系统包括无源电子标签、设置在医疗机构走廊侧壁上距离地面高度相同且水平距离为L的第一RFID天线和第二RFID天线、与第一RFID天线和第二RFID天线电路连接的多通道RFID阅读器、网络传输模块；

所述无源电子标签用于储存病人的唯一标识码以及与该唯一标识码对应的病人挂号信息，并接收RFID信号、发射射频信号；所述第一RFID天线、第二RFID天线用于广播RFID信号，并接收射频信号；所述多通道RFID阅读器用于分别记录第一RFID天线、第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据，同时通过第一RFID天线、第二RFID天线读取无源电子标签内的信息；所述网络传输模块用于将多通道RFID阅读器记录的强度数据和读取的无源电子标签内的信息传送至数据中心；

所述数据中心包括上位机和用于存储信息的数据库；所述上位机用于通过多通道RFID阅读器记录的强度数据来测量病人步速，以及将病人步速信息与多通道RFID阅读器读取的无源电子标签内的信息存储至数据库；所述数据库用于存储各病人的唯一标识码以及与每个唯一标识码对应的包括挂号信息、步速信息、医生的诊断以及历史记录信息在内的病人个人信息；

所述数据中心还连接有医生端上位机；所述医生端上位机用于根据病人的唯一标识码从数据库中读取与该唯一标识码对应的包括步速信息以及历史记录信息在内的病人个人信息并显示；所述医生端上位机还用于将医生的诊断存储至数据库。

作为优选，所述无源电子标签嵌入在病人的病历本或者病历卡之中。

作为优选，所述第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离L为3-8m；所述第一RFID天线和第二RFID天线分布在医疗机构走廊同侧侧壁上或分别位于医疗机构走廊两侧壁上。

作为优选，所述网络传输模块通过WIFI进行强度数据和信息的传送。

本发明用于医疗机构智能管理系统的管理方法，包括如下步骤：

步速测量步骤：第一RFID天线、第二RFID天线广播RFID信号；无源电子标签随病人移动顺序或逆序进入第一RFID天线、第二RFID天线的覆盖范围；多通道RFID阅读器分别记录第一RFID天线、第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据，同时通过第一RFID天线、第二RFID天线读取无源电子标签内的信息；所述网络传输模块将多通道RFID阅读器记录的强度数据和读取的无源电子标签内的信息传送至数据中心；所述数据中心的上位机对网络传输模传来的多通道RFID阅读器记录的强度数据进行计算，得出病人穿过第一RFID天线和第二RFID天线覆盖范围的步速，上位机将病人步速信息以及多通道RFID阅读器读取的无源电子标签内的信息存储至数据库之中；

诊断过程步骤：根据病人的唯一标识码，医生端上位机从数据库中读取与该唯一标识码对应的包括步速信息和历史记录信息在内的病人个人信息并显示，供医生作为诊断参考；医生端上位机将医生的诊断存储入数据库之中。

所述多通道RFID阅读器记录的强度数据包括第一RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据和第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据。

所述无源电子标签内的信息为储存于无源电子标签内的病人的唯一标识码以及与该唯一标识码对应的病人挂号信息。

作为优选，步速测量步骤中，步速测量方法为：

步骤一、分别对多通道RFID阅读器记录的第一RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₁，和多通道RFID阅读器记录的第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₂，进行最小均方差自适应滤波处理(LMS自适应滤波处理)，滤除序列x₁和序列x₂中的小概率数据和噪声，形成新的序列y₁、y₂，最小均方差自适应滤波的相关公式如下：

w(n+1)＝w(n)+2μe(n)x(n)(1)

其中，w(n)为加权系数，e(n)为输入信号与预测值之间的误差，x(n)为输入信号，μ为控制稳定性和收敛速度的参数，n为第n个数据；

步骤二、对滤波处理产生的新序列y₁、序列y₂通过互相关算法确定两序列的互相关函数，其中互相关函数为：

$R_{12}\left(m\right)=\underset{}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\Σ}}{y}_1\left(n\right)y_2(n-m)---\left(2\right)$

n表示序列y₁的第n个数据，m表示序列y₂的第m个数据；

步骤三：根据两序列的互相关函数的最大值通过公式(3)确定两序列的时延数M：

M＝MAX[R₁₂(m)](3)

步骤四：根据时延数M通过公式(4)确定时延t：

t＝M△T(4)

其中,ΔT为每个序列数据之间的时间间隔；时延t为第一RFID天线、第二RFID天线接收到无源电子标签发射的射频信号的时间差；

步骤五：根据第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离L和时延t，通过公式(5)得到病人的步速：

$v=\frac{L}{t}---\left(5\right).$

所述UHFRFID为超高频电子标签。

有益效果：1、国外已有的研究指出，步行速度可以显示人体心肺、四肢及循环系统等许多器官的机能；本发明的步速测量系统可以准确测量病人的步速，并可以实现多对象的同步测量；2、本发明将步速作为一种生理参数提供给医生供医生诊断时使用，以此为医生提供更多的诊断依据；3、本发明所述数据中心可以保存病人的历史就诊信息，有助于潜伏期很长的一些病症的检测，以及为医生的诊断提供帮助；4、本发明所述UHFRFID具有识别距离远，识读率高、防冲突能力强，可扩展性能好等特性，读卡距离达3-10m；5、本发明采用外置的RFID天线，使得RFID天线的增益更大，灵敏度更好，方向性更加，进而使得读取距离更远。

附图说明

图1为本发明所述医疗机构智能管理系统结构示意图；

图2为本发明所述基于UHFRFID的多对象步速测量系统的原理图；

图3为本发明第一RFID天线和第二RFID天线位于医疗机构走廊同侧侧壁且水平距离为5m时，得到的序列x₁和序列x₂示意图；

图4为图3中的序列x₁和序列x₂进行LMS自适应滤波处理后得到的序列y₁、序列y₂的示意图；

图5为图4中序列y₁、序列y₂进行互相关计算结果示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示的医疗机构智能管理系统，由两个部分组成：一个是基于UHFRFID的多对象步速测量系统，根据本发明中所述测速方法，它应分布于医疗机构走廊处，且两个RFID天线距离固定；另一个则是数据中心，负责将病人的各类信息存入数据库，也提取对应病人的信息呈现给医生。

实施例1：如图1所示，本实施例提供的一种医疗机构智能管理系统，包括基于UHFRFID的多对象步速测量系统、数据中心和医生端上位机；其中，所述基于UHFRFID的多对象步速测量系统包括无源电子标签、设置在医疗机构走廊侧壁上距离地面高度相同且水平距离为3m的第一RFID天线和第二RFID天线、与第一RFID天线和第二RFID天线电路连接的多通道RFID阅读器、网络传输模块。如图2所示为本发明所述基于UHFRFID的多对象步速测量系统的原理图。

所述第一RFID天线和第二RFID天线分布在医疗机构走廊同侧侧壁上或分别位于医疗机构走廊两侧壁上。

所述数据中心包含上位机和用于存储信息数据库；所述数据中心还连接有医生端上位机。

所述无源电子标签嵌入在病人的病历本或者病历卡之中。

所述网络传输模块通过WIFI进行强度数据和信息的传送。

实施例2：本实施例与实施例1结构基本相同，相同之处不再累述，不同之处为：

所述第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离为5m。

实施例3：本实施例与实施例1结构基本相同，相同之处不再累述，不同之处为：

所述第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离为8m。

实施例4：本发明应用于上述实施例医疗机构智能管理系统的管理方法，包括如下步骤：

步速测量步骤：第一RFID天线、第二RFID天线能够广播多个频段的RFID信号；无源电子标签随病人移动顺序或逆序进入第一RFID天线、第二RFID天线的覆盖范围；无源电子标签接收RFID信号获得能量，无源电子标签发射一定频率的射频信号，多通道RFID阅读器分别记录第一RFID天线、第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据，同时通过第一RFID天线、第二RFID天线读取无源电子标签内的信息；所述的网络传输模块将多通道RFID阅读器记录的强度数据和读取的无源电子标签内的信息通过无线局域网传至数据中心；所述数据中心的上位机对网络传输模块传来的多通道RFID阅读器记录的强度数据进行计算，得出病人穿过第一RFID天线和第二RFID天线覆盖范围的步速；上位机将网络传输模块传输的病人唯一标识码、与该唯一标识码对应的挂号信息以及计算出的病人步速信息存储至数据库之中；

诊断过程步骤：根据病人的唯一标识码，医生端上位机从数据库中读取该病人包括步速信息和历史记录信息在内的个人信息并显示，供医生作为诊断参考；医生端上位机将医生的诊断储至数据库之中。

作为优选，步速测量步骤中，步速测量方法为：

步骤一、分别对多通道RFID阅读器记录的第一RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₁，和多通道RFID阅读器记录的第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₂，进行最小均方差自适应滤波处理，滤除序列x₁和序列x₂中的小概率数据和噪声，形成新的序列y₁、y₂，如图3、图4所示；最小均方差自适应滤波的相关公式如下：

w(n+1)＝w(n)+2μe(n)x(n)(1)

其中，w(n)为加权系数，e(n)为输入信号与预测值之间的误差，x(n)为输入信号，μ为控制稳定性和收敛速度的参数，n为第n个数据；

步骤二、对滤波处理产生的新序列y₁、序列y₂通过互相关算法确定两序列的互相关函数，其中互相关函数为：

$R_{12}\left(m\right)=\underset{}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\Σ}}{y}_1\left(n\right)y_2(n-m)---\left(2\right)$

n表示序列y₁的第n个数据，m表示序列y₂的第m个数据；

步骤三、根据两序列的互相关函数的最大值通过公式(3)确定两序列的时延数M：

M＝MAX[R₁₂(m)](3)

步骤四、根据时延数M通过公式(4)确定时延t：

t＝M△T(4)

其中,ΔT为每个序列数据之间的时间间隔；时延t为第一RFID天线、第二RFID天线接收到无源电子标签发射的射频信号的时间差；

步骤五、根据第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离L和时延t，通过公式(5)得到病人的步速，如图5所示：

$v=\frac{L}{t}---\left(5\right).$

本发明所述的多通道RFID阅读器实时连续读取无源电子标签内容以及记录RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据。随着无源电子标签的靠近或者远离RFID天线，多通道RFID阅读器读取到的RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度发生变化。

本发明所述的无源电子标签为UHFRFID，在RFID天线的覆盖范围之外时，电子标签处于无源状态，当进入RFID天线的覆盖范围内，电子标签从RFID天线发出的射频能量中提取其工作所需要的电源。该无源电子标签存储有病人唯一标识码以及与该唯一标识码对应的病人挂号信息，无源电子标签存储的内容可以通过写入设备进行重新写入。医生端上位机根据该唯一标识码可以匹配病人对应的身份信息、病历病史以及步速信息。

本发明的基于UHFRFID的多对象步速测量系统实现的是用两根阅读器天线实现对病人行走速度的一维测量。本发明多通道RFID阅读器可以同时读取多对象的反射信号强度，并根据病人唯一身份标识码将数据轻松分离，以此实现多对象的同时测量。本发明所得数据的处理方法应用了现有的最小均方差自适应滤波算法，这种算法已经被证明，在足量的模型训练之后，它可以实现对数据的精确滤波，并且计算量较小，因此可以实现步速的精确在线测量。

本发明适用场所：疗养院、医疗机构。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种医疗机构智能管理系统，其特征在于，包括基于UHFRFID的多对象步速测量系统、数据中心和医生端上位机；其中，所述基于UHFRFID的多对象步速测量系统包括无源电子标签、设置在医疗机构走廊侧壁上距离地面高度相同且水平距离为L的第一RFID天线和第二RFID天线、与第一RFID天线和第二RFID天线电路连接的多通道RFID阅读器、网络传输模块；

所述无源电子标签用于储存病人的唯一标识码以及与该唯一标识码对应的病人挂号信息，并接收RFID信号、发射射频信号；所述第一RFID天线、第二RFID天线用于广播RFID信号，并接收射频信号；所述多通道RFID阅读器用于分别记录第一RFID天线、第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据，同时通过第一RFID天线、第二RFID天线读取无源电子标签内的信息；所述网络传输模块用于将多通道RFID阅读器记录的强度数据和读取的无源电子标签内的信息传送至数据中心；

所述数据中心包括上位机和用于存储信息的数据库；所述上位机用于通过多通道RFID阅读器记录的强度数据来测量病人步速，以及将病人步速信息与多通道RFID阅读器读取的无源电子标签内的信息存储至数据库；所述数据库用于存储各病人的唯一标识码以及与每个唯一标识码对应的包括挂号信息、步速信息、医生的诊断以及历史记录信息在内的病人个人信息；

所述数据中心还连接有医生端上位机；所述医生端上位机用于根据病人的唯一标识码从数据库中读取与该唯一标识码对应的包括步速信息以及历史记录信息在内的病人个人信息并显示；所述医生端上位机还用于将医生的诊断存储至数据库。

2.根据权利要求1所述的医疗机构智能管理系统，其特征在于，所述无源电子标签嵌入在病人的病历本或者病历卡之中。

3.根据权利要求1所述的医疗机构智能管理系统，其特征在于，所述第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离L为3-8m；所述第一RFID天线和第二RFID天线分布在医疗机构走廊同侧侧壁上或分别位于医疗机构走廊两侧壁上。

4.根据权利要求1所述的医疗机构智能管理系统，其特征在于，所述网络传输模块通过WIFI进行强度数据和信息的传送。

5.用于权利要求1-4任一所述的医疗机构智能管理系统的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步速测量步骤：第一RFID天线、第二RFID天线广播RFID信号；无源电子标签随病人移动顺序或逆序进入第一RFID天线、第二RFID天线的覆盖范围；多通道RFID阅读器分别记录第一RFID天线、第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据，同时通过第一RFID天线、第二RFID天线读取无源电子标签内的信息；所述网络传输模块将多通道RFID阅读器记录的强度数据和读取的无源电子标签内的信息传送至数据中心；所述数据中心的上位机对网络传输模传来的多通道RFID阅读器记录的强度数据进行计算，得出病人穿过第一RFID天线和第二RFID天线覆盖范围的步速，上位机将病人步速信息以及多通道RFID阅读器读取的无源电子标签内的信息存储至数据库之中；

诊断过程步骤：根据病人的唯一标识码，医生端上位机从数据库中读取与该唯一标识码对应的包括步速信息和历史记录信息在内的病人个人信息并显示，供医生作为诊断参考；医生端上位机将医生的诊断存储入数据库之中。

6.根据权利要求5所述的用于医疗机构智能管理系统的管理方法，其特征在于，步速测量步骤中，步速测量方法为：

步骤一、分别对多通道RFID阅读器记录的第一RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₁，和多通道RFID阅读器记录的第二RFID天线每一时刻接收到的无源电子标签发射的射频信号的强度数据序列x₂，进行最小均方差自适应滤波处理，滤除序列x₁和序列x₂中的小概率数据和噪声，形成新的序列y₁、y₂；

步骤二、对滤波处理产生的新序列y₁、序列y₂通过互相关算法确定两序列的互相关函数，其中互相关函数为：

n表示序列y₁的第n个数据，m表示序列y₂的第m个数据；

步骤三、根据两序列的互相关函数的最大值通过公式(2)确定两序列的时延数M：

M＝MAX[R₁₂(m)](2)

步骤四、根据时延数M通过公式(3)确定时延t：

t＝M△T(3)

其中，ΔT为每个序列数据之间的时间间隔；时延t为第一RFID天线、第二RFID天线接收到无源电子标签发射的射频信号的时间差；

步骤五、根据第一RFID天线和第二RFID天线之间的水平距离L和时延t，通过公式(4)得到病人的步速：