基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统

技术领域

本发明涉及数据识别领域，尤其涉及基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统。

背景技术

在医疗领域，尤其是在输血医学中，血液的管理和跟踪是至关重要的。不仅要确保每个病人得到适当的血型，而且还需要确保血液的质量、安全性和可用性。然而，传统的血液管理和跟踪方法面临着多种挑战。

由于血液的生物学特性，其保存时间是有限的。这使得对血液的需求和供应进行准确预测变得尤为重要。任何浪费都可能导致紧急情况下血液的短缺，而过度储存又可能导致血液过期而无法使用。传统的库存管理方法通常依赖于人工进行盘点和记录，这既费时又容易出错。由于人为错误，可能会导致血液的跟踪丢失或记录不准确。此外，这种方法缺乏实时性，无法迅速反应血液库存的实际情况，从而影响到紧急需求的满足。

RFID技术作为一种无线射频识别技术，在许多行业中都得到了广泛的应用。与传统的条形码技术相比，RFID具有更长的读取距离、更高的数据存储容量和更好的适应性。但是，尽管RFID技术在其他领域如零售和供应链管理中已经得到了广泛的应用，但在血液管理领域的应用仍然受到了限制。

我国专利申请号：CN201910701749.1，公开日：2019.11.12，公开了一种RFID血液管理系统，涉及血液管理技术领域，包括血液采集单元，所述血液采集单元无线连接所述RFID跟踪单元和所述血液管理单元，所述血液管理单元无线连接血液检测单元、血液使用单元、血液制备单元、血液冷链储存单元和血液查询单元，所述RFID跟踪单元无线连接所述血液检测单元和所述血液使用单元。该发明采用RFID电子标签进行血液综合管理，RFID电子标签不易破损或丢失，存储信息大，易于盘点，能够有效提升血站工作人员的工作效率，同时通过RFID电子标签能够全方位监测血液，使血液从采血到用血全程透明化，利于血液的综合管理。

但上述技术至少存在如下技术问题：现有技术可能没有考虑环境因素对读取准确性的影响，导致RFID标签不能被准确读取；在复杂的环境中，多个RFID标签可能会相互干扰，导致数据读取错误或丢失；传统的血液跟踪和管理系统没有实时库存管理功能，导致库存预测不准确，在紧急情况下无法快速确定血液的位置和数量，影响到血液的分配和使用。

发明内容

本申请实施例通过提供基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统，解决了现有技术可能没有考虑环境因素对读取准确性的影响，导致RFID标签不能被准确读取；在复杂的环境中，多个RFID标签可能会相互干扰，导致数据读取错误或丢失；传统的血液跟踪和管理系统没有实时库存管理功能，导致库存预测不准确，在紧急情况下无法快速确定血液的位置和数量，影响到血液的分配和使用。实现了高效、准确和安全的血液跟踪和实时库存管理方法，有助于提高医疗服务的质量和效率，降低成本，并确保患者的安全。

本申请提供了基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统，具体包括以下技术方案：

基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统，包括以下部分：

数据采集模块、量化模块、读取管理模块、记录模块、信号优化模块、统计模块、血液数据库、使用模拟模块、库存管理模块；

所述量化模块，用于基于环境参数计算环境影响系数，量化环境参数对RFID读取性能的集成影响，量化模块通过数据传输的方式与读取管理模块相连；

所述读取管理模块，用于根据所述环境影响系数确定RFID标签的最佳读取频率和强度，进而读取RFID标签的信息，读取管理模块通过数据传输的方式与信号优化模块、记录模块、统计模块相连；

所述信号优化模块，用于通过深度挖掘信号处理技术，结合RFID信号的时域与频域特性，设计多层次嵌套解调技术，信号优化模块通过数据传输的方式与读取管理模块相连；

所述统计模块，用于定义RFID数据流，持续接收和处理RFID标签数据，获取血液库存的实时进出情况，统计模块通过数据传输的方式与血液数据库、使用模拟模块相连；

所述使用模拟模块，用于模拟每份血液物品在不同时间和位置的使用速度，使用模拟模块通过数据传输的方式与库存管理模块相连；

所述库存管理模块，用于结合RFID数据流和使用速度的数学模型，为每个血液物品建立库存预测模型，库存管理模块通过数据传输的方式与血液数据库相连。

基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理方法，包括以下步骤：

S100：获取影响RFID读取准确性的环境参数，计算环境影响系数，确定最佳的RFID读取频率和强度；

S200：设计RFID防干扰算法，通过信号处理的深度挖掘，结合信号的时域与频域特性，设计多层次嵌套解调技术；

S300：基于RFID标签数据，构建库存差异函数，模拟使用速度，建立库存预测模型，做出实时的库存调整建议。

优选的，所述S100，具体包括：

根据环境影响系数，推导读取频率；引入一个策略来动态地调整RFID的读取强度；计算出最佳的读取频率和强度，进而读取RFID标签；读取管理模块将读取的数据传输给记录模块，所述记录模块记录每个血液RFID标签中所包含的位置信息。

优选的，所述S200，具体包括：

将原始RFID信号转换为波特拉斯表示形式。

优选的，所述S200，还包括：

融合非线性映射函数对信号进行深度处理，所述非线性映射在信号中提取特征；经过映射处理后，产生新的信号表示。

优选的，所述S200，还包括：

采用非线性谱分析技术；通过将映射后的信号转换为频域形式，从频域角度进行信号的深度分析。

优选的，所述S200，还包括：

引入权重函数，所述权重函数在频域上对信号进行加权处理；经过所述权重函数处理后，对得到的频域表示进一步优化。

优选的，所述S200，还包括：

在得到优化后的频域信号基础上，引入多层次的嵌套解调技术；对于每一层次，都采用非线性映射函数进行信号处理，从而在两个及以上频率层次上对信号进行逐步优化。

优选的，所述S300，具体包括：

引入RFID数据流的定义，所述RFID数据流持续接收和处理RFID标签数据；基于所述RFID标签数据，构建库存差异函数，从血液数据库中获得血液的库存变化情况；对每份血液物品在不同时间和位置的使用速度进行模拟，从而得出使用速度的数学模型。

优选的，所述S300，还包括：

结合RFID数据流和使用速度的数学模型，为每个血液物品建立库存预测模型；定义库存调整函数；当预测的未来库存水平低于理想库存水平时，需要增加库存以满足需求；相反，当预测的库存水平超过理想库存水平时，则需要减少库存。

有益效果

本申请实施例中提供的多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、通过考虑影响RFID读取准确性的环境参数来计算综合的环境影响系数，并据此调整RFID的读取频率和强度，使其适应不同的环境条件，有助于增加读取准确性，即使在受到各种环境因素干扰的情况下；

2、通过引入多层次嵌套解调技术和非线性映射处理，系统能够精确地优化RFID信号，智能地识别并减少RFID标签之间的干扰，确保数据的清晰读取；基于RFID技术，系统能够实时捕获库存血液的进出情况，从而为医院、血站等场所提供实时的库存管理解决方案，确保血液的合理、有效的分配与使用；

3、系统结合使用速度的数学模型为每个血液物品建立库存预测模型，并根据预测结果提供实时的库存调整建议，这有助于预防过度库存或血液短缺的情况，进而提高资源利用率；通过实时跟踪和管理血液库存，医院和献血中心可以减少不必要的浪费和存储成本，同时确保在需要时有足够的血液供应。

4、本申请的技术方案能够有效解决现有技术可能没有考虑环境因素对读取准确性的影响，导致RFID标签不能被准确读取；在复杂的环境中，多个RFID标签可能会相互干扰，导致数据读取错误或丢失；传统的血液跟踪和管理系统没有实时库存管理功能，导致库存预测不准确，在紧急情况下无法快速确定血液的位置和数量，影响到血液的分配和使用。能够实现高效、准确和安全的血液跟踪和实时库存管理方法，有助于提高医疗服务的质量和效率，降低成本，并确保患者的安全。

附图说明

图1为本申请所述的基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统结构图；

图2为本申请所述的基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理方法流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统，解决了现有技术可能没有考虑环境因素对读取准确性的影响，导致RFID标签不能被准确读取；在复杂的环境中，多个RFID标签可能会相互干扰，导致数据读取错误或丢失；传统的血液跟踪和管理系统没有实时库存管理功能，导致库存预测不准确，在紧急情况下无法快速确定血液的位置和数量，影响到血液的分配和使用。

本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

通过考虑影响RFID读取准确性的环境参数来计算综合的环境影响系数，并据此调整RFID的读取频率和强度，使其适应不同的环境条件，有助于增加读取准确性，即使在受到各种环境因素干扰的情况下；通过引入多层次嵌套解调技术和非线性映射处理，系统能够精确地优化RFID信号，智能地识别并减少RFID标签之间的干扰，确保数据的清晰读取；基于RFID技术，系统能够实时捕获库存血液的进出情况，从而为医院、血站等场所提供实时的库存管理解决方案，确保血液的合理、有效的分配与使用；系统结合使用速度的数学模型为每个血液物品建立库存预测模型，并根据预测结果提供实时的库存调整建议，这有助于预防过度库存或血液短缺的情况，进而提高资源利用率；通过实时跟踪和管理血液库存，医院和献血中心可以减少不必要的浪费和存储成本，同时确保在需要时有足够的血液供应。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参照附图1，本申请所述的基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统，包括以下部分：

数据采集模块、量化模块、读取管理模块、记录模块、信号优化模块、统计模块、血液数据库、使用模拟模块、库存管理模块；

所述数据采集模块，用于收集影响RFID读取准确性的环境参数，如电磁干扰强度、标签间距、环境温度和压力，数据采集模块通过数据传输的方式与量化模块相连；

所述量化模块，用于基于环境参数计算环境影响系数K，量化环境参数对RFID读取性能的集成影响，量化模块通过数据传输的方式与读取管理模块相连；

所述读取管理模块，用于根据环境影响系数确定RFID标签的最佳读取频率和强度，读取RFID标签的信息，读取管理模块通过数据传输的方式与信号优化模块、记录模块、统计模块相连；

所述记录模块，用于记录每个血液RFID标签中的位置信息，记录模块通过数据传输的方式与血液数据库相连；

所述信号优化模块，用于通过深度挖掘信号处理技术，结合RFID信号的时域与频域特性，设计多层次嵌套解调技术，以实现对RFID信号的优化，信号优化模块通过数据传输的方式与读取管理模块相连；

所述统计模块，用于定义RFID数据流，持续接收和处理RFID标签数据，获取血液库存的实时进出情况，统计模块通过数据传输的方式与血液数据库、使用模拟模块相连；

所述血液数据库，用于存储血液的库存数据，血液数据库通过数据传输的方式与统计模块相连；

所述使用模拟模块，用于模拟每份血液物品在不同时间和位置的使用速度，使用模拟模块通过数据传输的方式与库存管理模块相连；

所述库存管理模块，用于结合RFID数据流和使用速度的数学模型，为每个血液物品建立库存预测模型，库存管理模块通过数据传输的方式与血液数据库相连。

参照附图2，本申请所述的基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理方法，包括以下步骤：

S100：获取影响RFID读取准确性的环境参数，计算环境影响系数，确定最佳的RFID读取频率和强度；

在现代医疗系统中，确保血液袋的快速、准确和安全的分配以及实时的血液跟踪和库存管理是至关重要的，尤其是在大型医院和献血中心，它们需要处理大量的血液袋。为了应对这一挑战，选择在每个血液袋上附加RFID标签。

为了确保RFID标签数据的高度准确性，数据采集模块获取影响RFID读取准确性的多个环境参数。所述环境参数包括电磁干扰强度

结合这些环境参数，量化模块计算了一个综合的环境影响系数

其中，

基于环境影响系数，读取管理模块进一步确定最佳的RFID读取频率和强度。根据环境影响系数和其他系统参数，读取频率可以被推导为：

其中，

其中，

一旦计算出了最佳的读取频率和强度，系统就可以使用这些参数来读取RFID标签，从而确保最高的准确性，即使在受到各种环境因素影响的情况下。读取管理模块将读取的数据传输给记录模块，所述记录模块记录每个血液RFID标签中所包含的位置信息，从而实现血液定位。通过这种基于环境参数的自适应策略，确保了在不同环境下RFID的读取都能维持在最高的准确性。这不仅提高了医疗环境中血液样本的跟踪和管理效率，还确保了每一袋血液都能被正确、安全地分配。

S200：设计RFID防干扰算法，通过信号处理的深度挖掘，结合信号的时域与频域特性，设计多层次嵌套解调技术；

为了解决多个RFID标签在复杂环境中可能出现的干扰问题，特别是在血液跟踪和实时库存管理等场景中，设计了一个RFID防干扰算法。信号优化模块通过信号处理的深度挖掘，结合了信号的时域与频域特性，设计了一个多层次嵌套解调技术，以实现对RFID信号的精准优化，智能地识别并减少RFID标签之间的干扰，确保数据的清晰读取。

为了揭示RFID信号中的时域和频域信息，将原始RFID信号

其中，

为了进一步针对可能存在的RFID标签间干扰进行消除，融合了非线性映射函数对信号进行深度处理。所述非线性映射是为了在信号中提取有意义的特征，并降低那些可能导致干扰的部分。此映射函数为：

其中，

经过映射处理后，产生了新的信号表示，新的信号表示形式有助于突出原始信号中的主要特征，同时压制不必要的干扰信息，新的信号表示

为了进一步提取和优化信号特征，采用了非线性谱分析技术。通过将映射后的信号转换为其频域形式，得以从频域角度进行信号的深度分析，为后续的优化步骤提供重要依据。映射后的信号需转换为其谱形式

为确保更好的信号特性提取，引入权重函数，所述权重函数在频域上对信号进行加权处理，强化了对主要特征的识别，同时抑制了非目标频率成分的影响。此权重函数是按照以下公式定义的：

其中，

通过权重函数处理后，对得到的频域表示进一步优化，为后续的嵌套解调处理提供了坚实的基础，具体公式为：

其中，

在得到优化后的频域信号基础上，引入了多层次的嵌套解调技术。进一步提高信号的解调准确性，确保在复杂的环境中仍能够得到高质量的数据读取结果。对于每一层次，都将采用一个专门设计的非线性映射函数进行信号处理，从而在多个频率层次上对信号进行逐步优化。每一层的信号可以表示为：

其中，

经过连续的多层嵌套解调处理，最终得到的信号将极大地优化，使得RFID标签之间的干扰被有效抑制，从而确保数据的高清读取。通过非线性时空频率嵌套策略与多层次嵌套解调技术，为RFID系统提供了一个高效的干扰抑制方法，显著提升了数据读取的准确性，尤其适用于血液跟踪和实时库存管理等应用场景。

S300：基于RFID标签数据，构建库存差异函数，模拟使用速度，建立库存预测模型，做出实时的库存调整建议。

为满足医院、血站等场所对血液的实时库存管理的需求，提出基于RFID技术的血液实时库存管理方法，确保血液的合理、有效的分配与使用。

当新鲜血液被采集并处理完毕后，会被打上RFID标签，所述RFID标签储存了该血液的详细信息，如血型、有效期、来源等。这种自动标记方式为血液提供了独特的身份，确保了追溯和验证的可靠性。

统计模块引入RFID数据流的定义，数据流持续接收和处理RFID标签数据，以获取库存血液的实时进出情况。基于RFID标签数据，构建库存差异函数，从血液数据库中获得血液的库存变化情况，具体公式为：

其中，

使用模拟模块为了进一步细化库存的动态变化，考虑了库存的非均匀性，并对每份血液物品在不同时间和位置的使用速度进行模拟，从而得出了使用速度的数学模型：

其中，

库存管理模块结合RFID数据流和使用速度的数学模型，为每个血液物品建立了库存预测模型，实现对未来库存的预测：

其中，

为了做出实时的库存调整建议，库存管理模块再定义一个库存调整函数，以提供库存的调整建议，具体公式为：

/>

具体地说，如果

上述实时库存管理方法不仅利用RFID技术来跟踪血液的进出，还为现代医院和血站提供了一个更准确、高效的血液库存管理方案。

综上所述，便完成了本申请所述的基于RFID支持的血液跟踪和实时库存管理系统。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、通过考虑影响RFID读取准确性的环境参数来计算综合的环境影响系数，并据此调整RFID的读取频率和强度，使其适应不同的环境条件，有助于增加读取准确性，即使在受到各种环境因素干扰的情况下；

2、通过引入多层次嵌套解调技术和非线性映射处理，系统能够精确地优化RFID信号，智能地识别并减少RFID标签之间的干扰，确保数据的清晰读取；基于RFID技术，系统能够实时捕获库存血液的进出情况，从而为医院、血站等场所提供实时的库存管理解决方案，确保血液的合理、有效的分配与使用；

3、系统结合使用速度的数学模型为每个血液物品建立库存预测模型，并根据预测结果提供实时的库存调整建议，这有助于预防过度库存或血液短缺的情况，进而提高资源利用率；通过实时跟踪和管理血液库存，医院和献血中心可以减少不必要的浪费和存储成本，同时确保在需要时有足够的血液供应。

效果调研：

本申请的技术方案能够有效解决现有技术可能没有考虑环境因素对读取准确性的影响，导致RFID标签不能被准确读取；在复杂的环境中，多个RFID标签可能会相互干扰，导致数据读取错误或丢失；传统的血液跟踪和管理系统没有实时库存管理功能，导致库存预测不准确，在紧急情况下无法快速确定血液的位置和数量，影响到血液的分配和使用。并且，上述系统或方法经过了一系列的效果调研，通过验证，最终能够实现高效、准确和安全的血液跟踪和实时库存管理方法，有助于提高医疗服务的质量和效率，降低成本，并确保患者的安全。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。