CN107705845A - 一种基于物联网的可视化位置感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：包括局域网、数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站、设备位置传感器、设备位置传感激活器、移动地图导航终端和管理工作站，所述数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站和管理工作站分别与局域网对应接口连接，所述设备位置感知基站与设备位置传感器之间有射频识别信号传输。本发明是基于物联网技术的医疗设备及垃圾可视化位置感知系统，其将物联网技术与计算机信息化管理技术相结合，实现了由用户自己布置在医院特定病房(或病区)对医疗设备及垃圾进行自动识别、位置感知、动态管理和即时定位。

Description

一种基于物联网的可视化位置感知系统

技术领域

本发明涉及一种计算机管理系统，特别是涉及一种应用物联网技术对医疗设备及垃圾进行自动识别、位置感知和动态管理的网络化管理系统的可视化位置感知系统。

背景技术

医疗设备不仅是开展医疗、教学、科研的必备条件，也是提高医疗质量的物资基础和先决条件。随着医疗事业的不断发展、医疗技术的不断提高、医院的规模不断扩大，大量贵重医疗设备相继投入使用。在医院的动态工作环境中，对重要资产和医疗设备的实时位置感知对诊疗服务起着非常重要和关键的作用。

作为医院设备管理和使用部门，每天工作中都会遇到如下问题：⑴我需要的最近的设备在哪里？⑵哪里我能找到设备？⑶设备上次在哪里使用？⑷使用情况及使用记录？⑸上次设备保养的时间？⑹在哪里能找到它？⑺在手术室有我们需要的每件东西吗？等等，一旦发生紧急抢救和诊治等情况，需要快速知道究竟在何处能立即就近找到可用的轮椅病床、手术包、输液泵、牵引器等医疗仪器和设备，因此，为了能快速找到合适的设备，导致医院储备过多同类物资或者临时租赁额外设备，而其中大部分设备不是空闲就是利用效率低下。同时，由于误放、失窃等原因，每年可移动医疗设备损失严重，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，甚至造成无法弥补的后果，如何能够科学、高效、合理的对医疗设备进行管理是各大医院面临的一大难题。

同时，据联合国统计，全世界每年有520万人死于医疗垃圾造成的污染，其中400万人是儿童。由于医疗垃圾存在传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性污染物等有害物质，具有极大的危险性。医疗垃圾的问题备受到社会关注，为了很好的管理医疗废物，卫生部于2003年6月16日,颁布了《医疗废物管理条例》，将医疗垃圾管理纳入了法制轨道。该条例明确规定，医疗垃圾必须封闭储存、定点存放、专人运输，医疗垃圾必须进行焚烧处理，以确保杀菌和避免环境污染，不允许以任何形式回收和再利用。但该条例的实际执行过程中存在诸多问题，一些不法分子在利益驱动下，大量医疗垃圾被回收和再利用，严重危害人们的健康，各大医院一直缺乏有效手段确保医疗垃圾得到有效的监管和正确的处置。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于物联网技术的成本低廉，应用方便，便于扩充，可在医院内部对医疗设备及垃圾进行自动识别、位置感知和动态管理的可视化位置感知系统。

物联网是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：包括局域网、数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站、设备位置传感器、设备位置传感激活器、移动地图导航终端和管理工作站，所述数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站和管理工作站分别与局域网对应接口连接，所述设备位置感知基站与设备位置传感器之间有射频识别信号传输，在所述设备位置传感激活器上连接有天线，所述设备位置传感器和设备位置传感激活器之间的射频信号通过设备位置传感激活器的天线进行传递，所述移动地图导航终端通过无线或有线连接从服务器获取设备位置传感器位置与方向，所述设备位置传感器附着在需要定位、追踪及识别的物体上。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其所述设备位置感知基站包括射频控制器和高频接口，所述射频控制器和高频接口封装在一个固定的外壳中。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其所述局域网与无线路由器连接，所述移动地图导航终端内设置有无线网卡，移动地图导航终端通过无线网络与无线路由器连接。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其所述移动地图导航终端通过USB串行总线与管理工作站连接。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其在所述设备位置传感器中集成有发光二极管和蜂鸣器。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其所述管理工作站与网络打印机连接。

本发明所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其所述局域网与系统网关连接，所述系统网关与外部网络连接，所述系统网关用于实现外部网络与本系统之间的信息共享及传输。

本发明是基于物联网技术的医疗设备及垃圾可视化位置感知系统，将物联网技术与计算机信息化管理技术相结合，实现了由用户自己布置在医院特定病房(或病区)对医疗设备及垃圾进行自动识别、位置感知、动态管理和即时定位，不需要卫星或者手机网络的配合，其覆盖范围在于设备位置感知基站的分布，定位精度在于设备位置传感激活器的分布，而设备位置感知基站和设备位置传感激活器的分布可以由用户自身根据实际需要进行设置，满足了医院只需要在特定病房(或病区)对医疗设备及垃圾进行自动识别、位置感知和动态管理的需求。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、实现对带有设备位置传感器的医疗设备及垃圾的信号自动识别，识别过程无须光源对准，可以同时识别多个设备位置传感器，在资产盘点、清查等工作中大大提高工作效率。

2、实现对带有设备位置传感器的医疗设备及垃圾的位置感知，系统按预设的时间间隔自动检测设备位置传感器的位置并将信息反馈给中心服务器，无须人工干预。

3、实现对带有设备位置传感器的医疗设备及垃圾的实时监控，系统检测到未经授权的人进入监控区域或非法将医疗设备及垃圾带走时系统自动告警，以短信和声讯方式通知管理人员。

4、实现对带有设备位置传感器的医疗设备及垃圾的即时定位，系统检测到要寻找的对象时给出声音和光效提示。

附图说明

图1本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于物联网的可视化位置感知系统，包括局域网、数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站、设备位置传感器、设备位置传感激活器、移动地图导航终端和管理工作站，所述数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站和管理工作站分别与局域网对应接口连接，所述设备位置感知基站与设备位置传感器之间有射频识别信号传输，在所述设备位置传感激活器上连接有天线，所述设备位置传感器和设备位置传感激活器之间的射频信号通过设备位置传感激活器的天线进行传递，所述移动地图导航终端通过无线或有线连接从服务器获取设备位置传感器位置与方向，所述设备位置传感器附着在需要定位、追踪及识别的物体上，其中：

所述数据库服务器是运行在企业局域网中的一台或多台服务器计算机，其上部署数据库管理软件，它提供数据查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等服务，用于海量数据的存储、管理与共享。

所述应用服务器是运行在企业局域网中的一台或多台服务器计算机，其上部署应用程序中间件，它通过各种协议，把商业逻辑提供给客户端应用程序。它的主要功能是传输数据,安全检查和进行大量的数据处理。它是数据库和客户端应用程序的桥梁，大大减少管理工作站和数据库服务器的数据运算量,优化网络分布式计算的能力均衡问题,降低对网络宽带的要求和数据库服务器、管理工作站的数据处理压力。

所述传感器边缘服务器广泛支持多种设备位置传感器和设备位置感知基站硬件设备，并为这些硬件设备提供数据收集、过滤以及合并等操作。是应用软件与原始数据之间的接口和桥梁，为特定的商业应用提供经过处理的有用的数据信息。通过广泛支持基于设备位置传感器和设备位置感知基站技术的硬件产品，使得用户可以更有效的设计应用配置策略，以适应自身特有的商业环境的要求。传感器边缘服务器是系统的“神经中枢”。

所述设备位置感知基站负责接收并解释从设备位置传感器发射出来的无线射频信号。设备位置感知基站是将射频控制器和高频接口封装在一个固定的外壳中，完全集成射频识别的功能，集成的网络界面接口部件为企业局域网提供Ethernet连接性的网络协议到企业的LAN/WAN局域网，同时支持多个设备位置感知基站并行协同工作，使系统完成对整个企业的关键资源、资产的追踪及监控。

所述设备位置传感器是一个射频发射器，每个设备位置传感器具有唯一的电子编码，附着在需要定位、追踪及识别的物体上，标识目标对象。设备位置传感器依据发送射频信号的方式不同，分为主动式和被动式两种。主动式设备位置传感器主动向设备位置感知基站发送射频信号，通常内置电池供电；被动式设备位置传感器不带电池，其发射电波及内部处理器运行所需能量均来自设备位置感知基站产生的电磁波。被动式设备位置传感器在接收到阅读器发出的电磁波信号后，将部分电磁能量转化为供自己工作的能量。其中主动式设备位置传感器通常具有更远的通信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式设备位置传感器具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。本实施例中系统采用主动式设备位置传感器。

所述设备位置传感激活器设备位置传感激活器是一个独立的射频器连接着特定天线。当设备位置传感器通过其天线的领域时，以低频率讯号激活唤醒设备位置传感器，并把它的位置识别码写到设备位置传感器上。设备位置传感器将位置识别码再联同自身的电子识别码发送给最近设备位置感知基站。设备位置传感激活器天线用于在设备位置传感器和设备位置传感激活器之间传递射频信号。

所述移动地图导航终端是一个移动智能终端，类似PDA、智能手机或UMPC。该终端结合设备位置感知器和有效率的图形显示组件，不仅能实时显示所在区域病区(或病房)的位置平面图，还能在检测到寻找的医疗设备或医疗垃圾时激活其设备位置传感器上的发光二级管和蜂鸣器，给出声音和光效提示。管理人员操纵该终端切换不同的定位区域，进行现场定位、追踪、寻物等应用。所述移动地图导航终端内设置有无线网卡，移动地图导航终端通过无线网络与无线路由器连接，或通过USB高速串行总线与管理工作站连接。

所述管理工作站由计算机PC构成，PC的数量可以为多台，按企业的规模及需要设置。其上部署客户端应用程序，管理人员通过管理工作站进行日常的业务处理，管理被追踪对象的电子信息，查询统计各类统计报表，所述管理工作站与网络打印机连接。

其中，所述局域网与系统网关连接，所述系统网关与外部网络连接，所述系统网关用于实现外部网络与本系统之间的信息共享及传输。

本发明基于物联网技术的医疗设备及垃圾可视化位置感知系统工作原理是：管理工作站登记被追踪的医疗设备及垃圾的电子信息，这些信息其中一份信息被写入到设备位置传感器中，另一份存入数据库服务器中，然后将设备位置传感器固定在受追踪的医疗设备及垃圾上。

设备位置传感器是一个小体积的有源主动的信号发射器，定时将设备位置传感器预设的ID号发射出去。它有两种信号发送模式：固定式发送模式和触发式发送模式。固定式发送模式下，设备位置传感器在固定的时间间隔段，持续发送设备位置传感器ID号；触发式发送模式下，当发生移动时，设备位置传感器会立刻被触发并发送信号。

当设备位置传感器通过设备位置传感激活器天线的领域时,设备位置传感激活器以低频率讯号击活唤醒标签，并把它的位置识别码写到设备位置传感器上，设备位置传感器将位置识别码联同自身的ID号发送给最近设备位置感知基站。

设备位置感知基站负责接收并解释从设备位置传感器发射出来的无线射频信号，将信号解释后转发给传感器边缘服务器，传感器边缘服务器对设备位置感知基站传来的数据进行过滤、汇总、计算、分组，减少从设备位置感知基站传往企业应用的大量原始数据、生成加入了语意解释的事件数据。

应用服务器响应这些事件，根据不同的事件类型进行相应的业务处理，按照业务规则将这些信息提交到数据库服务器。

管理工作站请求应用服务器查询某个病房(或病区)在某段时间内曾出现过的医疗设备及垃圾、医疗设备及垃圾曾在哪些病房(或病区)出现、以及某人某时携带某医疗设备进入或离开某病房(或病区)，然后通过网络打印机输出报表，完成对医疗设备及垃圾的实时追踪。

当应用服务器检测到未经授权的人进监控病房(或病区)或非法带走医疗设备及垃圾时候系统自动告警，系统保留警报历史记录，并以短信或声讯方式通知管理人员，完成对医疗设备及垃圾的实时监控。

移动地图导航终端终端接收并解释从设备位置传感器发射出来的无线射频信号(移动地图导航终端终端具备信号抗冲突功能，在一般读取范围内，一般为5英尺，移动地图导航终端终端的识别速度可达到每秒钟识别200个设备位置传感器，与设备位置传感器与移动地图导航终端终端之间的方向有关)。当设备位置传感器进入它的无线电频率场时，设备位置传感器就可以进入工作状态，把频率场独特的识别码写入设备位置传感器，结合设备位置传感器本身的识别码，移动地图导航终端就可以确定设备位置传感器在这个激活时刻的位置与方向，并持续描绘出设备位置传感器的历史移动轨迹，通过有效率的图形显示组件展现医疗设备及垃圾的相对位置平面图，实现对医疗设备及垃圾的精确定位与实时追踪；移动地图导航终端终端检测到要寻找的医疗设备及垃圾时还能发出声音和方向导向，同时设备位置传感器集成的发光二极管和蜂鸣器被唤醒，给出声音和光效提示。

移动地图导航终端终端采集完现场信息后，通过USB2.0高速串行总线或内置无线网卡访问网络将信息回传到数据库服务器，完成对医疗设备及垃圾的自动识别和即时定位。

系统网关实现外部网络对本系统内的数据信息查询、共享时的协议转换以及网络安全隔离。

本发明连接关系是数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站、管理工作站的网卡接口及无线路由器输入网口通过网线与企业局域网连接，设备位置传感激活器的BNC接口与设备位置传感激活器天线连接。移动地图导航终端终端的无线网卡通过无线网络与无线路由器连接，或通过USB2.0高速串行总线与管理工作站连接。管理工作站的并口与网络打印机连接。系统网关的内网网卡接口与企业局域网通过网线连接，外网网卡接口与外部网络通过网线连接。

其中，管理工作站由计算机PC构成，数据库服务器由服务器DS(DellPowerEdgeR710)构成，应用服务器由服务器IBMSystemx3400M2构成，传感器边缘服务器由Oracle传感器边缘服务器构成，设备位置感知基站由AT-132-NR-IP构成，移动地图导航终端终端由UnitechPA600构成，设备位置传感激活器由AT-132-AT构成，设备位置传感激活器天线由AxcessAT-132-AT板状天线构成，设备位置传感器由AxcessAT-132A构成，系统网关由计算机GP构成，无线路由器WR为支持TCP/IP协议的标准网络设备(LINKSYSWRT320N)。传感器边缘服务器、数据库服务器、应用服务器、设备位置感知基站、管理工作站的网卡接口RJ45通过网线分别与局域网LAN/WAN的网络接口1、2、3、4、6连接，无线路由器的输入网口通过网线与局域网LAN/WAN的网络接口5连接，设备位置传感激活器的BNC接口与设备位置传感激活器天线连接。移动地图导航终端内置的无线网卡通过无线信号与无线路由器的无线信道连接，或用USB接口通过USB2.0高速串行总线与管理工作站的USB接口连接。系统网关的内网网卡接口与局域网LAN/WAN的网络接口7连接，外网网卡接口与外部网络连接。管理工作站与网络打印机连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：包括局域网、数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站、设备位置传感器、设备位置传感激活器、移动地图导航终端和管理工作站，所述数据库服务器、应用服务器、传感器边缘服务器、设备位置感知基站和管理工作站分别与局域网对应接口连接，所述设备位置感知基站与设备位置传感器之间有射频识别信号传输，在所述设备位置传感激活器上连接有天线，所述设备位置传感器和设备位置传感激活器之间的射频信号通过设备位置传感激活器的天线进行传递，所述移动地图导航终端通过无线或有线连接从服务器获取设备位置传感器位置与方向，所述设备位置传感器附着在需要定位、追踪及识别的物体上。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：所述设备位置感知基站包括射频控制器和高频接口，所述射频控制器和高频接口封装在一个固定的外壳中。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：所述局域网与无线路由器连接，所述移动地图导航终端内设置有无线网卡，移动地图导航终端通过无线网络与无线路由器连接。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：所述移动地图导航终端通过USB串行总线与管理工作站连接。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：在所述设备位置传感器中集成有发光二极管和蜂鸣器。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：所述管理工作站与网络打印机连接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的基于物联网的可视化位置感知系统，其特征在于：所述局域网与系统网关连接，所述系统网关与外部网络连接，所述系统网关用于实现外部网络与本系统之间的信息共享及传输。