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物联网应用系列之7
“平房里,几个穿着白大褂的人,正在给血奴们抽血,每人400毫升。白大褂一言不发,捋起你的衣服,用橡胶带绑着你的上臂,在你手背上打几下,受到刺激而显得激动的血管就会凸现出来,一针扎进去,黑红色的血液就欢天喜地地流出来,流进一个塑料包里。”《暗访十年》这本书中描写的这段血奴卖血场景,让人看得惊心动魄,谁来保证血液的安全,怎样才能追溯血液的来源?
这不是一个无解的问题,实际上,通过RFID跟踪血样已经成为物联网的一个应用领域。例如,北京市今年的“感知北京”示范工程中,有一个就是对采供血机构的血液自动识别、跟踪、管理。献血者的血样将会被贴上带有RFID射频识别的电子标签,从献血到最后的使用都会被全程跟踪管理。
那么,具体到解决方案上,存在哪些难点,包含哪些技术架构呢?让我们来看看下面这篇文章吧。
目前我国大多数血站都利用身份证来识别献血者和输血者的身份,用条形码来标识血液成份和相关信息。在管理系统上,很多血站已采用计算机联网、数据共享的方式,用数据库技术来管理血液信息。
血液管理遇难题
血液管理和跟踪已成为当前血站和医院的热点话题,但血液管理系统也逐渐暴露出了一些技术缺陷。
1.数据库问题。现有系统过分依赖数据库,但是数据库的稳定性和安全性往往达不到要求。而且,数据库内的信息大多需要人工输入,工作烦琐、出错率高。
2.条形码问题。条形码在血站、医院得到了大量的使用,但是条形码的信息存储量非常少,要完成对血液使用流程的管理和跟踪,可能要用十多枚条码,而将这些分布在各环节的条码关联归结为一个数据体,其集成代价不小。此外,条形码的可靠性也不尽如人意,受到潮湿或摩擦时,条形码可读性降低,甚至会引起数据丢失。
3.数据容量问题。有些系统在尝试采用人像摄影技术来辨别个人身份,但是这种技术设备造价高,人像数据存储空间大,比对识别的效率也不高。
4.可追溯问题。血液采集、存储、运输过程的质量没有得到监控,血液的来源难以考证,因此保证不了用血安全。
本文依据RFID公共服务体系理论,将RFID技术应用于血液管理和跟踪,研究开发了一套基于RFID的血液管理系统,目的是跟踪血液在采血点、血库调动点及血液使用点的信息,保证对血液的流动过程进行全程跟踪。
RFID上阵
利用RFID技术的优势,可以建立一个能确保合理采血、安全用血和科学管血的血液管理系统。出于对我国输血领域的现状、技术、资金等方面的考虑,我们的设计思路是:在现有常用的“条形码 分散数据库”基础上引入电子标签RFID技术,开发采血点、血站和供血医院的分布式的数据库,将新开发的RFID应用与现有系统集成,实现对血液信息及使用流程的跟踪记录。在此基础上建立RFID血液管理应用标准,依据标准开发出国家级的血液跟踪管理系统,逐步将全国分散的血液管理系统纳入到统一的框架中。
在采血后,每袋血被贴上RFID标签,这个标签中包含一个RFID编码,用来唯一标识血液,可以通过这个RFID编码来查询血液的详细信息。工作人员将每袋血通过配有天线的读写器,经过中间件的处理,RFID标签内包含的编码就被自动读出,然后采集到的血液信息被存入到数据库中,同时系统将RFID编码与血库地址注册到本地编码解析服务器中,并将本地编码解析服务器和RFID编码注册到根编码解析服务器中,每个血库的数据库都要记录来源血库的地址和出库血库的地址。
通过读写器读出的RFID编码首先到根编码解析服务器中找到本地编码解析服务器,再到本地编码解析服务器中查找注册的IP地址,并获取该地址中存放的相关的血液信息,再通过血库中记录的血液出库地址顺序找到其他地址信息,以此类推,直到找到的地址中没有记录血液出库地址,此时说明血液已被使用或者报损,然后再找到血液使用者的全部信息,到此血液信息跟踪完成。
血液追踪
采用RFID技术进行血液管理,献血者登记、体检、抽血后,在每一袋合格的血液上都被贴上RFID标签,自此血液跟踪开始,无论这袋血是在血库的库房,还是被其他血库调入、调出,还是被医院使用都始终跟随着唯一的标识RFID标签。
系统实现以下主要功能:
1.采集血液:在每一袋合格血液的外包装上都贴上电子标签,这样每一袋血都有一个唯一的RFID编码。同时将血液基本信息(如血型、RH值、采血量、采血时间等信息)和献血者基本信息(如姓名、身份证号、性别等信息)存入采血点数据库中;并将采血地址和RFID编码注册到公共服务体系的根编码解析服务器数据库中。
2.血液入库:将血液信息存入数据库中做备份,同时记录血液的入库时间、库存中的位置和入库工作人员。
3.血液出库:记录血液出库信息,可以是血液报废、血液报损或血液使用,也可以是血液调配到其他的血库。系统记录血液出库的地址、出库时间和血液出库工作人员。
4.血液使用:将血液使用者的信息和使用时间存入数据库,此时如果没有记录血液的出库地址,则表明血液已经被使用。
5.库存管理:对存放在库房的血液进行管理,主要包括库存盘点,查询血液在库房中的位置,通过读写器扫描实现到期血液自动报警。
6.血液信息跟踪:从读写器读出RFID编码,根据RFID编码到根编码解析服务器数据库查询注册的地址,然后根据这个地址找到血液存入的信息,再根据出库的地址顺序找到其他地址的信息,从而跟踪出血液的全程流动信息。
7.血站监测:对整个公共服务体系中的血站服务器进行监测,实时监测各个血站服务器是否正常在线,如果没有在线可以通知其重新启动,以便使失效节点迅速恢复,对血液的信息跟踪不会产生断链现象。
8.查询血液:对特殊血型的血液在整个公共服务体系中进行查询,并将其所在的血站显示出来,以便及时地调用血液,尤其是快速找到稀有血型的血液。
血站管理
首先是血站注册,拟加入公共服务体系的血站提出申请,申请通过后分配一个唯一的血站编码,每个血站内部再针对自己的血液类别编码,同时将血站的信息服务地址和检索与备份服务地址一起注册到本地编码解析服务中,并将血站编码和对应的本地编码解析服务注册到根编码解析服务中。
在信息查找时,每个检索与备份服务负责自己管理范围内的RFID编码,定期地去执行检索任务,将跟踪信息备份在数据库中。要想查找每袋血的跟踪信息,只要找到血袋上RFID标签对应的检索与备份服务就可以了。
程序模型
这是一个基于RFID的血液管理系统原型,系统以C#.NET为开发平台,数据库采用SQL Server。此原型系统共设5个点,分别是根编码解析服务器、本地编码解析服务器、采血点、调动点血库、使用点医院。5个点分别设置在5台机器上,可实现在局域网上查询跟踪血液信息的功能,在给定一个正确的血液RFID编码后,就会按照系统设计思路将这袋血流动各点的信息跟踪出来,验证了RFID公共服务体系的思想。
1.采血点管理
打开读写器扫描到血袋上的RFID标签,采集到RFID编码血液的唯一标识,将血液信息录入保存到采血点数据库中。同时统计出采血点今日采血数量,点击“显示”可以查看每袋血的详细信息。
2.入库管理
此部分体现了RFID技术的优越性,实行批量入库,打开读写器后,推车中的血液经过读写器采集范围时,读写器会将血液标签分别扫描出来,录入人员经过确认后存储在数据库中,提高了录入的效率。如果有个别血液标签没有被扫描出来,系统也存在补救方法,点击“手工录入”可以单独录入血液信息。
3.库存管理
首先统计现有库存各种类型血液的数量,还可以查看详情,对于失效的超过有效期的血液会突出以红色显示。还可以按今日入库、今日出库类别分别统计血液数量。点击某一袋血后,会显示出这袋血液的基本信息以及其他经过血站的跟踪信息。
4.血站监测
监测各点血站的在线状态,定时地对各血站做监测工作,在线的血站显示亮点,不在线的血站为灰色,这样可以通知血站使其服务器正常运行,保证信息链畅通。
采用RFID技术进行血液管理,可以带来4个明显的好处:首先,非接触式识别技术减少了对血液的污染;其次,通过RFID技术自动盘点库存,通过设置血液的有效日期可以实现自动报废报警;第三,多标签识别提高了数据采集效率;第四,方便查询血液相关信息,实现血液信息实时跟踪。
这套系统真正实现了采血点、血站、医院等相关单位之间的信息共享,解决了信息孤岛问题,并且成功地实现了对血液“采—存—调—用—弃”的全流程管理,为建设国家级输供血体系打下了技术基础。
本系统既可为血站内部信息管理系统使用,同时也为RFID公共服务体系提供数据,以便对血液信息进行跟踪。对公共服务体系提供数据都是通过调用Web服务实现的,按照统一的接口函数标准提供数据,这样使系统相对通用,其他行业的系统只要按照这种标准提供数据,也可以通过公共服务体系来跟踪产品的基本信息及运输过程。
“平房里,几个穿着白大褂的人,正在给血奴们抽血,每人400毫升。白大褂一言不发,捋起你的衣服,用橡胶带绑着你的上臂,在你手背上打几下,受到刺激而显得激动的血管就会凸现出来,一针扎进去,黑红色的血液就欢天喜地地流出来,流进一个塑料包里。”《暗访十年》这本书中描写的这段血奴卖血场景,让人看得惊心动魄,谁来保证血液的安全,怎样才能追溯血液的来源?
这不是一个无解的问题,实际上,通过RFID跟踪血样已经成为物联网的一个应用领域。例如,北京市今年的“感知北京”示范工程中,有一个就是对采供血机构的血液自动识别、跟踪、管理。献血者的血样将会被贴上带有RFID射频识别的电子标签,从献血到最后的使用都会被全程跟踪管理。
那么,具体到解决方案上,存在哪些难点,包含哪些技术架构呢?让我们来看看下面这篇文章吧。
目前我国大多数血站都利用身份证来识别献血者和输血者的身份,用条形码来标识血液成份和相关信息。在管理系统上,很多血站已采用计算机联网、数据共享的方式,用数据库技术来管理血液信息。
血液管理遇难题
血液管理和跟踪已成为当前血站和医院的热点话题,但血液管理系统也逐渐暴露出了一些技术缺陷。
1.数据库问题。现有系统过分依赖数据库,但是数据库的稳定性和安全性往往达不到要求。而且,数据库内的信息大多需要人工输入,工作烦琐、出错率高。
2.条形码问题。条形码在血站、医院得到了大量的使用,但是条形码的信息存储量非常少,要完成对血液使用流程的管理和跟踪,可能要用十多枚条码,而将这些分布在各环节的条码关联归结为一个数据体,其集成代价不小。此外,条形码的可靠性也不尽如人意,受到潮湿或摩擦时,条形码可读性降低,甚至会引起数据丢失。
3.数据容量问题。有些系统在尝试采用人像摄影技术来辨别个人身份,但是这种技术设备造价高,人像数据存储空间大,比对识别的效率也不高。
4.可追溯问题。血液采集、存储、运输过程的质量没有得到监控,血液的来源难以考证,因此保证不了用血安全。
本文依据RFID公共服务体系理论,将RFID技术应用于血液管理和跟踪,研究开发了一套基于RFID的血液管理系统,目的是跟踪血液在采血点、血库调动点及血液使用点的信息,保证对血液的流动过程进行全程跟踪。
RFID上阵
利用RFID技术的优势,可以建立一个能确保合理采血、安全用血和科学管血的血液管理系统。出于对我国输血领域的现状、技术、资金等方面的考虑,我们的设计思路是:在现有常用的“条形码 分散数据库”基础上引入电子标签RFID技术,开发采血点、血站和供血医院的分布式的数据库,将新开发的RFID应用与现有系统集成,实现对血液信息及使用流程的跟踪记录。在此基础上建立RFID血液管理应用标准,依据标准开发出国家级的血液跟踪管理系统,逐步将全国分散的血液管理系统纳入到统一的框架中。
在采血后,每袋血被贴上RFID标签,这个标签中包含一个RFID编码,用来唯一标识血液,可以通过这个RFID编码来查询血液的详细信息。工作人员将每袋血通过配有天线的读写器,经过中间件的处理,RFID标签内包含的编码就被自动读出,然后采集到的血液信息被存入到数据库中,同时系统将RFID编码与血库地址注册到本地编码解析服务器中,并将本地编码解析服务器和RFID编码注册到根编码解析服务器中,每个血库的数据库都要记录来源血库的地址和出库血库的地址。
通过读写器读出的RFID编码首先到根编码解析服务器中找到本地编码解析服务器,再到本地编码解析服务器中查找注册的IP地址,并获取该地址中存放的相关的血液信息,再通过血库中记录的血液出库地址顺序找到其他地址信息,以此类推,直到找到的地址中没有记录血液出库地址,此时说明血液已被使用或者报损,然后再找到血液使用者的全部信息,到此血液信息跟踪完成。
血液追踪
采用RFID技术进行血液管理,献血者登记、体检、抽血后,在每一袋合格的血液上都被贴上RFID标签,自此血液跟踪开始,无论这袋血是在血库的库房,还是被其他血库调入、调出,还是被医院使用都始终跟随着唯一的标识RFID标签。
系统实现以下主要功能:
1.采集血液:在每一袋合格血液的外包装上都贴上电子标签,这样每一袋血都有一个唯一的RFID编码。同时将血液基本信息(如血型、RH值、采血量、采血时间等信息)和献血者基本信息(如姓名、身份证号、性别等信息)存入采血点数据库中;并将采血地址和RFID编码注册到公共服务体系的根编码解析服务器数据库中。
2.血液入库:将血液信息存入数据库中做备份,同时记录血液的入库时间、库存中的位置和入库工作人员。
3.血液出库:记录血液出库信息,可以是血液报废、血液报损或血液使用,也可以是血液调配到其他的血库。系统记录血液出库的地址、出库时间和血液出库工作人员。
4.血液使用:将血液使用者的信息和使用时间存入数据库,此时如果没有记录血液的出库地址,则表明血液已经被使用。
5.库存管理:对存放在库房的血液进行管理,主要包括库存盘点,查询血液在库房中的位置,通过读写器扫描实现到期血液自动报警。
6.血液信息跟踪:从读写器读出RFID编码,根据RFID编码到根编码解析服务器数据库查询注册的地址,然后根据这个地址找到血液存入的信息,再根据出库的地址顺序找到其他地址的信息,从而跟踪出血液的全程流动信息。
7.血站监测:对整个公共服务体系中的血站服务器进行监测,实时监测各个血站服务器是否正常在线,如果没有在线可以通知其重新启动,以便使失效节点迅速恢复,对血液的信息跟踪不会产生断链现象。
8.查询血液:对特殊血型的血液在整个公共服务体系中进行查询,并将其所在的血站显示出来,以便及时地调用血液,尤其是快速找到稀有血型的血液。
血站管理
首先是血站注册,拟加入公共服务体系的血站提出申请,申请通过后分配一个唯一的血站编码,每个血站内部再针对自己的血液类别编码,同时将血站的信息服务地址和检索与备份服务地址一起注册到本地编码解析服务中,并将血站编码和对应的本地编码解析服务注册到根编码解析服务中。
在信息查找时,每个检索与备份服务负责自己管理范围内的RFID编码,定期地去执行检索任务,将跟踪信息备份在数据库中。要想查找每袋血的跟踪信息,只要找到血袋上RFID标签对应的检索与备份服务就可以了。
程序模型
这是一个基于RFID的血液管理系统原型,系统以C#.NET为开发平台,数据库采用SQL Server。此原型系统共设5个点,分别是根编码解析服务器、本地编码解析服务器、采血点、调动点血库、使用点医院。5个点分别设置在5台机器上,可实现在局域网上查询跟踪血液信息的功能,在给定一个正确的血液RFID编码后,就会按照系统设计思路将这袋血流动各点的信息跟踪出来,验证了RFID公共服务体系的思想。
1.采血点管理
打开读写器扫描到血袋上的RFID标签,采集到RFID编码血液的唯一标识,将血液信息录入保存到采血点数据库中。同时统计出采血点今日采血数量,点击“显示”可以查看每袋血的详细信息。
2.入库管理
此部分体现了RFID技术的优越性,实行批量入库,打开读写器后,推车中的血液经过读写器采集范围时,读写器会将血液标签分别扫描出来,录入人员经过确认后存储在数据库中,提高了录入的效率。如果有个别血液标签没有被扫描出来,系统也存在补救方法,点击“手工录入”可以单独录入血液信息。
3.库存管理
首先统计现有库存各种类型血液的数量,还可以查看详情,对于失效的超过有效期的血液会突出以红色显示。还可以按今日入库、今日出库类别分别统计血液数量。点击某一袋血后,会显示出这袋血液的基本信息以及其他经过血站的跟踪信息。
4.血站监测
监测各点血站的在线状态,定时地对各血站做监测工作,在线的血站显示亮点,不在线的血站为灰色,这样可以通知血站使其服务器正常运行,保证信息链畅通。
采用RFID技术进行血液管理,可以带来4个明显的好处:首先,非接触式识别技术减少了对血液的污染;其次,通过RFID技术自动盘点库存,通过设置血液的有效日期可以实现自动报废报警;第三,多标签识别提高了数据采集效率;第四,方便查询血液相关信息,实现血液信息实时跟踪。
这套系统真正实现了采血点、血站、医院等相关单位之间的信息共享,解决了信息孤岛问题,并且成功地实现了对血液“采—存—调—用—弃”的全流程管理,为建设国家级输供血体系打下了技术基础。
本系统既可为血站内部信息管理系统使用,同时也为RFID公共服务体系提供数据,以便对血液信息进行跟踪。对公共服务体系提供数据都是通过调用Web服务实现的,按照统一的接口函数标准提供数据,这样使系统相对通用,其他行业的系统只要按照这种标准提供数据,也可以通过公共服务体系来跟踪产品的基本信息及运输过程。