基于RFID的医疗垃圾管理系统Word文档格式.docx

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2.2.2VC++6.0使用方法14

2.2.3VisualC++6.0的缺点14

2.2.4系统使用状况14

3系统设计与开发15

3.1开发运行环境介绍15

3.2系统流程15

3.3关键技术实现16

3.3.1相关类介绍16

3.3.2主要功能介绍17

4软件测试25

4.1测试的基本原则25

4.2系统的测试与调试25

5总结和展望27

5.1工作总结27

5.2展望27

结束语28

致谢29

参考文献30

摘要

随着RFID技术的发展，RFID在生活中的应用越来越广泛。

在医疗行业，由于RFID技术相对于传统手段更具有优势，RFID物联网技术正逐渐取代传统方式，逐步更广泛地在医疗行业发展起来，RFID在医疗行业的应用潜力巨大，前景广阔。

本文主要从RFID的概念、历史、组成、原理、主要特点等方面对RFID作了详细的介绍，然后以VisualC++6.0为模板开发了一个基于RFID的医疗垃圾管理系统实例，对该系统的识别与读写方面做了研究，并对RFID的发展前景作了科学的分析和展望；

论文的最后对所做的工作进行了总结。

由于医疗垃圾对社会有很大的安全隐患，而且面临难以监管的难题，因此利用新科技对之进行有效监管势在必行。

该系统利用RFID技术，通过重量对比法对医疗垃圾运输过程进行监管，杜绝私自倒卖等行为，防止医疗垃圾流入社会，危害公共安全，实现了医疗垃圾的分类、有效处理。

关键词RFID/VC++6.0/医疗领域/医疗垃圾管理系统

THEMEDICALWASTEMANAGEMENT

SYSTEMBASEDONRFID

ABSTRACT

WiththedevelopmentofRFIDtechnology,RFIDapplicationinthelifemoreandmorewidely.Inthemedicalindustry,duetotheRFIDtechnologyhasmoreadvantagescomparedwithtraditionalmethods,theRFIDtechnologyofInternetofthingsisgraduallyreplacethetraditionalway,stepbystepmorewidelydevelopedinthemedicalindustry,theapplicationofRFIDinmedicalindustryhashugepotentialandbroadprospects.

ThisarticlemainlyfromtheconceptofRFID,history,composition,principle,maincharacteristicsofRFIDhasmadethedetailedintroduction,andthenwithVisualc++6.0asatemplatetodevelopamedicalwastemanagementsystembasedonRFIDasanexample,therecognitionofthesystemisstudiedandreadandwrite,showstheprospectsofthedevelopmentofRFIDandthescientificanalysisandforecast;

Totheworkdonebytheendofthepaperaresummarized.

Becauseofthemedicalwastehasgreatpotentialsafetyhazardtothesociety,butalsofaceadifficultproblemofregulation,sousingnewtechnologytoeffectivesupervisionisimperative.ThesystemusingRFIDtechnology,throughtheweightcontrastmethodtoregulatetheprocessofmedicalwastetransportation,putanendtospeculation,etc,topreventthemedicalwasteintothesociety,endangeringpublicsecurity,toachievetheclassificationofmedicalwaste,effectivetreatment.

KEYWORDSRFID，VC++6.0，health，medicalwastemanagementsystem

1绪论

1.1背景

1月21日，中央电视台《焦点访谈》曝光了江苏等地“掺假水管”的黑色产业链，一些厂家用于生产自来水管的原料里，掺杂了有毒回收塑料。

其中“青桶料”是用化学塑料桶甚至输液瓶、输液管等医疗垃圾粉碎而成。

医疗垃圾中存在的传染性病菌、病毒、化学污染及放射性有害物质具有极大的危险性，被视为“顶级危险”和“致命杀手”。

我国卫生部明确规定过，医院里的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。

然而，这些回收塑料中之所以出现医疗垃圾，就是因为部分人由于经济利益，置国家规定于不顾，将这些医疗垃圾偷偷倒卖辗转流入市场，而其中监管不力或无力监管是其重要原因，因此对于医疗垃圾的有效监管刻不容缓。

基于RFID的医疗垃圾管理系统，可监测整个医疗垃圾处理的流程，对异常的医疗垃圾废物进行快速追踪，实现了对医疗垃圾的动态实时管理。

同时，该系统还可以有目的地追踪指定医疗垃圾的重量变化（重量减轻），及时掌握医疗垃圾处理情况，及时发现处理垃圾遗漏问题[1]。

1.2基于RFID的医疗垃圾管理系统简介

1.2.1系统的设计目标

1）有效杜绝医疗垃圾的非法流失；

2）使用RFID电子标签将医疗垃圾的收集、运输、销毁过程实现电子化控制；

3）考虑到将来的发展趋势及信息化在整个废物危险品管理上的推动，系统提供有丰富的数据接口。

1.2.2系统功能

1）规范医疗垃圾收运环节的监督管理，对废物周转桶及医疗垃圾进行实时追踪，以获取废物周转桶的使用率和周转率，对异常废物桶进行快速追源，使得突发事件第一时间可以到达管理高层，让事件得到及时的处理。

2）系统全电子化的数据集中管理，使得大量的数据查找工作由服务器来完成，节省了大量的人力，提高了效率，使得对事件的反应得以提速[2]。

3）数据自动获取，实现了医疗垃圾周转桶称重同时对标签自动识别分配，数据实时上传到监控中心。

1.2.3系统概要

传统处理方式：

目前，各医疗部门每天产生大量医疗危险废弃品，从医疗单位将废弃品装箱到车辆运输到中转站称重，再由中转站车辆送达医疗废弃品处理中心称重后处理。

装箱无封口，称重没有细分到箱，采用传统纸质单据，无计算机应用系统支撑管理，监管延时。

医疗垃圾管理系统处理方式：

首先医疗行业单位在医疗垃圾运出之前，先上网申报，并将申报数据等相关信息写入RFID标签，粘贴在医疗垃圾包装上；

其次在废弃物到达集中处理场后，RFID读写器读取垃圾包装帖附的RFID标签数据信息，并将医疗垃圾的信息资料传送给相关监管部门；

最后由垃圾处理部门对症下药，按照与废弃物类别相对应的处理办法进行处理[3]。

1.2.4系统实施效益

1）引入先进RIFD理念，提高行业人员的管理水平,为行业带来新的发展助力。

2）实时了解医疗垃圾收运处置信息并通知处理，实施监控。

3）简化了医疗单位工作量实现无人值守,全自动接收、采集医疗垃圾数据模式。

1.3国内外的发展现状

欧美发达国家非常关注RFID技术在医疗及护理领域的应用。

2004年,欧美国家就通过立法来促进RFID技术的推广和实施，尤其是在药物运输管理、销售和防伪体系里加强了RFID技术的应用。

同年，日本信息通信部门的产业情报研究所也很快提出将应用新的信息技术来对医疗系统进行改革作为IT产业在2006年到2010年的发展战略目标之一。

2006年，韩国针对RFID技术提出了U-Korea战略发展计划，主要目标是使用物联网技术来建立无所不在的智能社会，让普通大众能够随时随地享受到智能医疗带来的服务[4]。

2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，同时建议在医疗领域充分拓展物联网技术的应用，对医疗信息进行互联和共享。

2009年6月18日，欧盟执委会发表了《物联网——欧盟行动计划》，在世界范围内首次系统地提出了物联网发展和管理设想，并提出了12项行动保障物联网加速发展，还专门拿出3亿欧元用于支持物联网有关项目的建设，其中包括医疗护理等。

中国政府也十分关注RFID技术在医疗行业的应用与发展。

2008年，国家有关部门提出加强医疗与银行等相关行业的联合，加快推进RFID技术和IC卡应用的试点和推广等工作。

2009年4月，国务院颁布了关于深化医药卫生体制改革的意见，同时提出了要加大卫生系统信息化建设的发展力度，特别是RFID技术的应用方面。

同年5月，卫生部再一次提出要加强RFID技术和IC卡在公共卫生、医疗保健、药品管理与防伪等方面的应用，加快制定相关标准体系等[5]。

1.4本文的主要工作及论文的组织结构

本文阐述了RFID技术的基本内容与要点，为了更好的理解RFID技术的现实意义，文中基于RFID技术设计了一个医疗垃圾管理系统。

首先分析国内外RFID在医疗行业的发展现状，介绍了RFID的相关技术，然后确定了实现医疗垃圾管理系统的开发工具和开发环境，并对医疗垃圾管理系统的设计进行研究，确立此系统的解决方案，主要包括系统架构，设计模式和实现模式等内容。

文章核心部分是研究如何利用RFID技术设计实现医疗垃圾管理系统。

论文主要分为五章，具体如下：

第一章引言。

主要介绍论文的理论背景与研究意义，阐述了在RFID在医疗行业的现状与发展，以及文章所解决的问题和内容安排。

第二章RFID技术及系统开发环境。

主要介绍本文实现医疗垃圾管理系统所用到的RFID技术的相关理论知识及系统的开发环境。

第三章基于RFID的医疗垃圾管理系统分析、设计与开发。

规划系统的解决方案，对医疗垃圾管理系统做业务分析、功能设计等，阐述关键模块的功能与实现，以及部分问题的解决方法。

第四章系统测试调试。

主要通过软件系统测试的基本原则对系统进行测试，并对系统的调试结果进行说明。

第五章总结与展望。

归纳全文，说明一些不足之处，对医疗垃圾管理系统的开发做进一步的展望。

2RFID概述及VC++6.0简介

2.1RFID技术

2.1.1概念

射频识别即RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而识别系统与特定目标之间不必建立机械的或光学的接触。

RF（射频）专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。

常用的有低频（125kHz-134.2KHz）、高频（13.56Mhz）、超高频（860MHz-960MHz），微波（2.45GHz-5.8GHz）等技术[6]。

2.1.2发展进程

1940-1950年：

雷达的改进和应用产生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。

1950-1960年：

射频识别技术主要处于实验室的实验研究探索阶段。

1960-1970年：

射频识别技术的理论得到了发展，开始出现了一些应用尝试。

1970-1980年：

射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得以实现。

出现了一些初级的射频识别应用。

1980-1990年：

射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用逐渐出现。

1990-2000年：

射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别技术产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年后：

标准化问题日趋为大家所重视，射频识别技术产品更加丰富，主动电子标签、被动电子标签及半主动电子标签均得到发展，电子标签成本逐渐降低，规模应用行业迅速扩大[7]。

2.1.3组成部分

1）应答器：

由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，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。

RFID标签分为被动、半被动（也称作半主动）、主动三类。

被动式标签没有内部供电电源。

其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由RFID读取器发出的。

当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读取器发出数据。

这些数据不仅包括ID号（全球唯一标示ID），还可以包括预先存在于标签内EEPROM中的数据。

被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。

半主动式类似于被动式，不过它多了一个小型电池，电力恰好可以驱动标签IC，使得IC处于工作的状态。

这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任务，充分作为回传信号之用。

比起被动式，半主动式有更快的反应速度，更好的效率。

与被动式和半主动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号。

一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息[8]。

2）阅读器：

由天线，耦合元件，芯片组成。

只有当有读写设备时，RFID才能发挥其作用。

RFID读写器的任务是控制RFTransceiver（收发器）发射RF信号：

通过RFTransceiver接收来自Tag（电子标签）上的已编码RF信号，对Tag的认证识别信息进行解码；

将认证识别信息连带Tag上其它相关信息传输到主机以供处理。

可设计为手持式RFID读写器（如：

C5000W）或固定式读写器。

这些设备可以将RFID的数据读取或写入，阅读器连接的识别系统有密钥芯片，能做到很好的加密[9]。

阅读器功能描述：

1　呼叫（REQUESTSTANDARD/ALL）

卡上电复位后，通过发送request应答码（ATQA符合ISO/IEC14443A），能够回应读写器向天线范围内所有卡发出的request命令。

2　防冲突循环（ANTICOLLISIONLOOP）

在防冲突循环中，读回一张卡的序列号。

如果在读写器的工作范围内有几张卡，它们可以通过唯一序列号区分开来，并可选定以进行下一步交易。

未被选定的卡转入待命状态，等候新的request命令。

3　选卡（SELECTCARD）

读写器通过selectcard命令选定一张卡以进行认证和存储器相关操作。

该卡返回选定应答码（ATS=08h），明确所选卡的卡型。

4　三轮认证（3PASSAUTHENTICATION）

选卡后，读写器指定后续读写的存储器位置，并用相应密钥进行三轮认证。

在第一个随机数传送之后，卡与读写器之间的通讯均加密。

（a）读写器指定要访问的区，并选择密钥A或B。

（b）卡从位块读取密钥和访问条件。

然后，卡向读写器发送随机数。

（第一轮）

（c）读写器利用密钥和随机数计算回应值。

回应值连同读写器的随机数，发送给卡（第二轮）。

（d）卡通过与自己的随机数比较，验证读写器的回应值，再读卡器发送的随机数计算回应值并发送（第三轮）。

（e）读写器通过比较，验证卡的回应值。

5　存储器操作

认证后可执行下列操作：

•读数据块。

•写数据块。

•加（减）值：

增加（减少）数据块内的数值，并将结果保存在临时内部

数据寄存器中。

•恢复：

将数据块内容移入数据寄存器。

•转存：

将临时内部数据寄存器的内容写入数值块。

3）应用软件系统：

是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。

应用层用于解决和最上层应用直接相关的内容包括认证、识别以及应用层数据的表示、处理逻辑等。

我们通常所说的RFID安全协议指的就是应用层协议。

RFID安全协议：

由于读写器的无线功率差别很大前向信道的通信范围远远大于反向信道的通信范围这种固有的信道“非对称”性自然会对RFID系统安全机制的设计和分析产生极大的影响。

以上是RFID的基本组成部分，除此之外，在RFID的实际应用中往往还需要RFID中间件。

4）RFID中间件：

RFID中间件在物联网中处于读写器和应用程序之间,相当于该网络的神经系统。

采用分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流，具有数据的搜集、过滤、整合与传递等功能，因此能将有用的信息传送到后端管理部门的管理系统中。

因为每个垃圾桶都被加上RFID标签,则在垃圾的处理过程中,读写器将不断收到一连串的产品电子编码。

整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是如何传送和管理这些数据。

为此,可用RFID中间件管理这些巨大的数据流。

由于读写器异常或者标签之间的相互干扰,有时采集到的数据可能是不完整或错误的。

而中间件可以对阅读器读取到的数据流进行平滑处理,以清除其不完整的和错误的数据,将漏读的可能性降至最低[10]。

应答器、阅读器、应用软件系统是RFID系统的基本组成部分，即理论上讲在没有中间件的情况下，该系统也能实现RFID的全部功能。

然而，在实际应用中，要实现RFID的组网及规模化应用，中间件是不可或缺的，因为实际应用中所处理的数据是海量的、杂乱的、有缺失的。

2.1.4工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂：

标签进入磁场后，接收阅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（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至相关的应用程序进行处理[11]。

如图2-1所示。

1）当电子标签进入阅读器的识别范围内阅读器向其发送query消息以及阅读器产生的秘密随机数R，请求认证。

2）电子标签收到请求消息query和阅读器产生的随机数R后，利用hash函数对IDT||R和IDT分别加密，得到h（IDT||R）、h（IDT），然后将这两个加密结果发给阅读器。

3）阅读器收到电子标签发送过来的数据后，利用hash函数对自身的标识IDR进行加密，得到h（IDR），然后再将这个值与h（IDT||R）进行异或，得到h（IDT||R）⊕h（IDR），之后将h（IDT），R，h（IDT||R）⊕h（IDR）这三项数据打包传给后台应用系统。

4）后台应用系统收到阅读器传输过来的数据后，将h（IDT）与自身数据库存储的h（IDT）进行对比看标签是否合法。

接着利用h（IDT||R）⊕h（IDR）与R计算出h（IDR），然后查找数据库查找到IDR，随后后台应用系统将IDT⊕IDR⊕R传给阅读器。

5）阅读器收到后IDT⊕IDR⊕R利用hash函数得到h（IDT⊕R）。

然后传给电子标签。

6）电子标签收到h（IDT⊕R），利用hash计算（IDT⊕R）是否与收到的h（IDT⊕R）相等，相等的话则认证通过，否则失败。

h（IDR），R，hquery，R

（IDT||R）⊕h（IDR）

h（IDT||R），h（IDT）

IDT⊕IDR⊕R

h（IDT⊕R）

图2-1RFID工作原理图

以RFID阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：

感应耦合（InductiveCoupling）及后向散射耦合（BackscatterCoupling）两种。

一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。

2.1.5性能特点

1）快速扫描。

标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别。

2）体积小型化、形状多样化。

RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，因此，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。

3）抗污染能力和耐久性。

传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID卷标是将数据存在芯片中，因此对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。

4）可重复使用。

RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。

5）穿透性和无屏障阅读。

在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。

6）数据的记忆容量大。

一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数MB。

随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。

7）安全性。

由于RFID承载的是电子式信息，可以为标签数据的读写设置密码保护，使其内容不易被伪造及变造[12]。

2.1.6工作频率

不同频段的RFID产品会有不同的特性，定义RFID产品的工作频率有低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波（MW）的频率范围内的符合不同标准的不同的产品，而且不同频段的RFID产品会有不同的特性[13]。

1）低频（LF）

1　其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。

该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。

通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用。

场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。

其特性为：

2　工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz,该频段的波长大约为2500m左右.

3　除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

4　低频产品有不同的封装形式。

好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。

5　虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。

6　相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。

7　感应器的价格相对与其他频段来说要贵。

2）高频（HF）

在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。

感应器一般通过负载调制的方式进行工