基于rfid技术的母婴安全监护系统数据采集与处理的研究

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1、南方医科大学2011级硕士学位论文基于RFID技术的母婴安全监护系统数据采集与处理的研究．，UTheStudyofData—coUectionandDataProces．singBasedonRFID1℃chnologyinMaternal—infantsafe锣andsurVeillanceSystem课题来源：广东省科技计划资助项目(20118050300011)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院宋四云王涛生物医学工程学术型硕士生物医学工程学院2014年4月23日广州嗍删㈣咖㈣㈣删唧Y2618121硕士学位论文一基于RFID技术的母婴安全监护系统数据采集和处理的研究硕士

2、研究生：宋四云指导教师：王涛教授摘要随着RFID(RadioFrequencyIdentmcation，RFID)技术发展规模不断扩大，对RFID系统的功能需求也越来越趋于复杂化，但是由于RFID原始数据的海量、不可靠性、重复性以及数据管理复杂性等问题的存在，会导致RFID系统上层应用所获取的信息世界与实际物理世界的不一致，为了降低这种功能失效的情况发生，对数据的采集和处理提出了更高的要求。本论文结合广东省科技计划资助项目一基于IⅦID技术的母婴安全监护系统(Matemal．infantsafetyandsurveillancesystem，MIss)研究，在具体了解国内外RFID技术研究

3、以及应用领域的基础上，结合项目母婴安全监护系统的实际需求，对I心ID技术在该系统的应用进行了详细研究，重点探讨了母婴安全监护系统的设计方案、系统中间件、面向数据采集与处理的通信层优化设计与实现以及面向数据交叉读处理方法优化设计。母婴安全监护系统以RFID技术为核心。有源电子标签集成了红外温度检测及震动检测传感器，能主动发射某一频率的信号，当其进入读写器的射频场中时，读写器能够接收电子标签的信息，进行编码，然后通过医院局域网传至医院信息系统(HospitalInfonnationsystem，HIs)进行有关数据分析和业务处理，上层应用程序通过对信息系统中的数据信息进行以事件检测为中心的查询

4、、鉴别，实现对母婴的实时监测。此系统以母婴安全为中心，给婴儿采用一种确实可靠的防止被盗、报错以及体温监测措施，通过无线射频识别系统之应用，藉由精准的感测网络，主动对新生儿做完善而严密的辨识及全程追踪检测。摘要为了屏蔽时ID标签信息与上层应用的输入需求之间的差异，本文将MIss系统中间件分为两个层次：数据层和逻辑层。数据层的设计目标是访问RFID设备并与之通信进行数据交互。MISS系统中读写器和服务器之间的数据交互是通过TcP／IP协议来实现的。逻辑层是RFID中间件设计的核心，实现了对数据的分析和设备的管理。逻辑层位于数据层之上，通过对数据层的访问，获得RFID数据，并将原始的无意义的若干

5、字母和数字的组合根据设备定义的通信协议进行解码。在本文的中间件设计中，经过协议解析的数据在存储到数据库之前，还需要对这些数据进行过滤、挖掘等运算，完成分析和信息附加以后的数据会被重新封装发送到数据库中。针对MISS系统在实现对异常事件检测过程中存在的相对快速的数据采集与相对缓慢的数据处理之间的同步矛盾。文中通过对母婴安全监护系统测试取证，分析其存在的问题，结合系统对原始数据采集与处理应用，从实践的角度优化设计了一个基于消息传递机制的数据通信层，将数据通信层设计成异步层，排队层以及同步层的三层结构，引入了多路复用、缓存队列以及线程池三种技术，通过整合这三种技术来实现整个通信层架构。当系统IⅦ

6、ID读写器处于密集部署的物理环境下时，存在多个读写器同时探测到同一区域的同一标签数据的“交叉”现象，即实际探测区域与所配置的空问单元存在空问失配现象，这不仅会使RFID系统产生大量的冗余数据，同时标签因为同时被多个有特定空间配置区域的读写器探测到数据信息，不能草率定义标签在此时刻与读写器的归属问题，从而不能保证对被标签标识对象相对定位的唯一性，这对上层应用程序造成了沉重的负担。MISS系统应用于医院，在医院妇产科监控区域内，病房、走廊以及各个出入口通道处均将布置RFID读写器，为了解决这种在半限制(Semi．constraint，SC)空间内密集部署RFID读写器环境下存在的由空间失配引起

7、的RFID数据交叉读问题，从RFID数据流中提取有价值的信息并进行高效的数据读处理，以满足系统上层应用的需求，本文在基于对系统标准定位性能需求分析的基础上，将空间失配后的标签归属硕士学位论文问题定义为“交叉读仲裁”问题。在分析了原有的简单的空间失配后标签归属问题的仲裁方法基础上，提出了一种在高效的数据结构辅助下进行的基于时间的权重优选法求期望值的二次交叉读仲裁方法，该方法以标签属性RssI(信号强度)值为基础，结合标签的