1 引 言

傳感技術與RFID的融合運用還剛剛起步，中國作為世界的制造業大國與消費大國之一，應牢牢抓住這一機遇，自主探索，推動本土RFID產業的發展，提升社會信息化的水平。

RFID，即無線射頻識別技術，利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸的信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別目的，被列為21世紀最有前途的重要產業和應用技術之一。

RFID標簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。效率的提升和錯誤率的減少，促使RFID技術成為醫療行業實現信息化的重要切人點。同時，RFID正逐漸與傳感技術融合，朝著構建一個無所不在、能被人們隨時感知的“傳感網絡”的方向邁進，給醫療用品管理，特別是血液管理帶來了一個新的契機。用RFID融合傳感技術監控血液質量、追蹤血液供應流程，將更有利于保障用血安全。

目前，德國Saarbruecken醫院血庫供應的血液已經加入RFID技術進行規范管理，保證了所供血液的正確數量與正確匹配，而我國還鮮見有將RFID技術用于血液管理的實例。

2 RFID融合傳感技術用于血液管理的可行性

血液管理業務的一般流程為：獻血登記一體檢一血樣檢測一采血一血液人庫一在庫管理（成分處理等）一血液出庫一醫院供患者使用（或制成其他血液制品）。在這一過程中，常常涉及到大量的數據信息，包括獻血者的資料、血液類型、采血時間、地點、經手人等。大量的信息給血液的管理帶來了一定的困難，又加上血液是一種非常容易變質的物質，如果環境條件不適宜，血液的品質即遭破壞，所以血液在存儲和運輸途中，質量的實時監控也十分關鍵。RFID與傳感技術便是能解決以上問題、有效助力血液管理的新興技術。

RFID技術能夠為每袋血液提供各自唯一的身份，并為其存人相應的信息，這些信息與后臺數據庫互聯，因此，血液無論是在采血點，還是在調動點血庫，或是在使用點醫院，都能全程受到RFID系統的監控，血液在各調動點的信息可以隨時被跟蹤出來。以往的血液出人庫費時、費力，使用前還需要人工進行信息核對，采用RFID技術后，無須精確定位就能大批量地對數據進行實時采集、傳遞、核對與更新，加快了血液的出人庫識別，還避免了人工核對時常出現的差錯。而RFID的非接觸識別特性還可以確保血液在不會受到污染的條件下進行識別和檢測，減小了血液受污染的可能性，它還不怕灰塵、污漬、低溫等，能夠在存儲血液的特殊環境條件下保持正常工作工作。

傳感技術是感知、獲取與檢測信息的窗口，它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用。通過傳感器對血液環境溫度、密封狀況和振蕩程度等的實時監測和采集，再通過系統對感知信息的及時處理與反應，能夠有效避免血液的變質，保障血液的質量。

將RFID與傳感技術融合起來，運用既能提高識別效率、實現信息跟蹤，又能實時監控物品質量的RFID傳感器標簽，便能夠真正實現血液管理的智能信息化。

3 RFID傳感器標簽的設計

RFID傳感器標簽主要由微控制單元、傳感單元、射頻單元、通信單元、定位單元和供電單元組成，如圖1所示。

3．1 微控制單元

微控制單元由嵌人式系統構成，包括嵌人式微處理器、存儲器、嵌人式操作系統等，還集成了看門狗、定時／計數器、同步／異步串行接口、A／D和D／A轉換器以及I／O等各種必要功能和外部設備。該單元實現的主要功能包括：負責整個芯片的任務分配與調度、數據的整合與傳輸，進行無線數據驗證，完成數據的分析、存儲和轉發，區域內網絡的路由維護，芯片電源的能耗管理等。

3．2 傳感單元

傳感單元主要由傳感器和A／D轉換器組成。傳感器是能夠感受規定的被測量并按照一定的規律將其轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉換元件組成，敏感元件采集外部需要傳感的信息，將其送人轉換元件，后者完成將上述物理量轉化為系統可以識別的原始電信號，并通過積分電路、放大電路的整形處理，最后經過A／D轉換成數字信號并送人微控制單元進行進一步處理。

考慮到血液存儲與運輸對環境條件的要求，本傳感單元包含了對監測區域內溫度、壓力、感光、振蕩等多項物理信號測試的功能。

3．3 射頻單元

射頻單元控制接收和發送射頻信號，并選擇運用空分多路、時分多路、頻分多路和碼分多路等存取方法實現多目標同時識別與系統防沖撞機制。

3．4 通信單元

通信單元用于數據通信，解決無線通信中的載波頻段選擇、數據傳輸速率、信號調制、編碼方式等，并通過天線進行芯片與讀寫器問數據的收發工作，具有數據融合、請求仲裁和路由選擇等功能。

3．5 定位單元

定位單元實現芯片自身位置的定位以及信息傳輸方位的定位。基于無線傳輸協議，如IEEE802.15．4標準和ZigBee協議等。定位算法可選用基于測距（如信號強度測距、時間差測距等）或不基于測距的方法（如質心法、DV—Hop算法等）。

3．6 供電單元

RFID傳感器標簽有無源、半無源和有源之分。無源標簽不需要芯片內置電池，它通過提取讀寫器發出的射頻能量來維持工作。半無源和有源標簽都需要內部電池供電來維持正常的傳感與射頻工作。考慮到血液管理中對血液制品的實時監控需要保證其持續、正常的能量供給，因此加入了供電單元，設計為半無源或有源標簽。

在這一部分中，通過合理的設置芯片的接收、發射以及待機狀態，可以解決好能量消耗與傳輸可靠性的問題，有效延長芯片的使用壽命。

4 RFID傳感器標簽在血液管理中的應用

主要從血液出入庫管理、血液跟蹤管理、血液質控管理三個方面進行介紹，指出RFID融合傳感技術在血液管理中的有效作用。

4．1 血液出入庫管理

4．1．1 血液入庫

工作人員將血袋放在傳送帶的人口處依次傳遞，傳送帶的底部安裝有RFID讀寫器，當血袋上粘貼的RFID傳感器標簽進入讀寫識讀范圍時，標簽上的信息被讀出，經中間件過濾后傳向后臺數據庫，同時系統將血液類型、種類、規格等信息顯示在傳送帶出口處的屏幕上，工作人員根據顯示的內容，將血液分別放人指定的儲存托盤內。

根據識讀出的血型、種類、規格、數量等，后臺系統進行血庫中貨位的識別，尋找現有的符合規格與數量的空貨位。這一步驟的實現主要是通過在每個貨架上粘貼一個RFID標簽，并通過讀寫器寫入它所應存放的血液類型、種類、規格、數量等信息，當有血袋放在這一貨架上時，工作人員用手持讀寫器對該RFID標簽進行置位寫入，當該貨架上的血袋出庫或移位時，工作人員用手持讀寫器對該RFID標簽進行清位寫入，而裝在血庫頂部的讀寫器會在受到系統指示的情況下對各貨架標簽進行讀取，發現已被清位的且符合入庫條件的貨架就通知系統，而系統就把該貨架的具體編號顯示在入庫處的屏幕上，告知工作人員哪類血液應該放在哪些貨架上。

工作人員受到指示后，便會將各類規格的血液送人指定的區域進行冷藏保存。與此同時，讀寫器將各血袋的入庫時間、入庫類型、送血人、接血人等信息寫入RFID系統。

4．1．2 血液出庫

系統下達出貨命令，指示工作人員到指定區域取出指定類型、規格和數量的血液。若所取血液數量較少，工作人員可采用手持讀寫器直接對血液信息進行讀取；若所取血液數量較多，工作人員可采用傳送帶輸送血液出庫并讀取其信息。讀取出的信息傳至系統，與后臺數據庫進行核對，如若無誤，準許出庫。出庫過程，RFID系統記錄下出庫時間、血液有效日期及其他次要信息。

血液出庫的次序由系統讀取信息進行分析后決定，要求同種規格血液按照先進先出的原則，避免造成庫存積壓和血液過期浪費的現象出現。對于血庫中標記為“待檢”狀態的血液禁止其出庫，以保證出庫血液的質量。

4．2 血液跟蹤管理

血液跟蹤管理采用基于簇的分層結構。每個簇頭即是一個分布式信息處理中心，用于收集各簇成員的數據并完成數據的處理與融合，接著將數據傳向上一層的簇頭，依次傳遞，最終所有的數據經過濾和整合后傳向了最高層的簇頭，而其逆過程即是信息的查詢過程，數據逐層展開，有序跟蹤。這里，最高層的簇頭就相當于全國的血液信息中心，而次高層的簇頭就相當于各省、自治區、直轄市的血液信息中心，依次類推，最低層的簇成員便是各基層血站。這種分層結構將信息分散開來，避免了集中存放，解決了信息量過大的問題，也提高了系統的安全性。信息交換與傳遞在子層與父層間直接展開，方便了查詢與跟蹤。結構如圖2所示。