1 引言

1.1 婴儿健康保障系统的重要性

婴儿，生命的延续，家庭民族的希望。但是，婴儿被盗的现象频频发生。例如：2013年11月3日下午，湖北省通城县人民医院妇产科待产室内，一名出生不到两天的男婴，在母亲和陪护亲属去洗手间时，被一名女子抱走。医院副院长承认安全管理存在不足。家属曾愿悬赏5万元征集线索寻找孩子。盗窃婴儿是一种极其恶劣的行为，某些人或组织利欲熏心，盗窃婴儿进而贩卖婴儿，通过做这种道德泯灭的事来赚取不义之财，不仅给一个家庭带来严重的损失，还会扰乱社会秩序，引发医患矛盾，同时也给医院带来不好的名声。而有时，由于刚出生的婴儿难以辨认，如果不加以标记，很可能导致新生婴儿的错抱现象，这同样也受到社会的关注。所以，婴儿的防盗工作就尤为重要，该系统可以有效地处理此问题。其次，婴儿的护理工作也极其重要。新生儿由于表达能力欠缺，他们往往会以哭泣的方式表达感情，而亲属却很难理解婴儿心之所想，不能及时了解婴儿的身体状况，甚至有时不能及时发现婴儿是否生病。

综上所述，设计一套完善的婴儿健康保障系统是社会的需要。顾名思义，所谓婴儿健康保障系统就是以现有的技术和手段，通过制造一个相对完善的系统来预防婴儿被盗或错抱问题，同时也具有对婴儿健康监测的功能。设计这样一套系统可以对婴儿实行有效的监护，并在防盗的基础上保障婴儿的健康，减少家长的负担，同时也保障了婴儿的健康成长。

1.2 婴儿健康保障系统的现状

目前，市面上仅有婴儿防盗系统，较完善的婴儿健康保障系统在市面上比较缺乏，虽然有很多相关设计，但目前并没有一个将婴儿防盗和婴儿健康监测结合于一体的系统。传统的婴儿监护方案是家长对婴儿实行看护和照顾，近几年陆续出现了许多婴儿防盗系统的产品。比如，在江苏省苏州第三人民医院、安徽省第二人民医院、云南省曲靖市人民医院、新疆克州人民医院、中国医科大学附属第四医院等各大医院都已使用南京欧鹏公司研发的婴儿防盗产品，并且在医院中安装了一套完善的辅助系统，而云南晨华科技有限公司也投入研发了名为“红点婴儿防盗”的系统，并研发了相应的手机APP与该系统结合使用。在加拿大，希玛特公司同样研制了名为“Hugs”的婴儿防盗系统。尽管婴儿防盗系统取得了显著成效，降低了婴儿的被盗率，但因其租金昂贵，适用范围较窄，系统自身缺陷以及使用者心理因素等问题而没有得到很好的普及。另外，目前现有的婴儿防盗系统使用地仅限于医院，而缺少家中对婴儿的监护，婴儿离开医院，仍然缺少保障。

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1.3 本系统的创新点

本系统是在婴儿防盗系统的基础上，增加了对婴儿健康保障的系统。它不仅具有对婴儿的防盗作用，保护婴儿的人身安全，同样也具有对婴儿身体状况以及对婴儿所处环境的检测功能，如：对有害气体的检测报警、对温湿度的检测、对婴儿生理指标的检测以及对婴儿生活用品的消毒等辅助功能。它能够及时的发现婴儿身边存在的隐患，并将隐患及时通过手机APP或以报警的形式汇报给婴儿监护人，保障了婴儿的健康成长，另外，该系统除了可以应用于医院月子中心之外，还可以运用于家中，实现对婴儿的全方位保护。

2 方案设计

图1 婴儿健康保障系统整体框图

婴儿健康保障系统整体框图如图1所示：

空气质量检测系统：婴儿对空气质量的要求很高，二氧化硫超标会使婴儿呼吸困难，甚至引发哮喘。PM 2.5可以对呼吸系统和心血管系统造成伤害。而如果氮氧化物超标则会引发肺水肿。铅如果超标则会影响生长发育和智力。所以该系统通过利用气体传感器对超标指标进行报警，同时打开空气净化器使空气质量达到标准。

婴儿防盗系统：该系统借助RFID技术，通过在婴儿身上佩戴对人体无害的，能发射RF射频信号的智能电子手环来实现，婴儿电子手环定时发射具有惟一ID信息给婴儿防盗系统，系统据此对婴儿所在位置进行实时监控和追踪，同时对企图盗窃婴儿的行为及时报警提示。

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该系统主要分为婴儿防盗系统和婴儿健康检测系统两部分，其中婴儿防盗系统主要用于解决婴儿被盗或抱错等安全问题，而婴儿健康检测系统主要包括四个部分，分别是：空气质量检测系统、消毒系统、温湿度检测系统、婴儿生理指标检测系统。该系统在医院和家中等众多场所都适用。

（2）读写器也称阅读器、询问器，是对RFID标签进行读/写操作的设备，读写器是RFID系统中最重要的基础设施，可设计为手持式或固定式。

温湿度检测系统：对于婴儿，温度一般保持在20-26摄氏度左右，而湿度应达到45%～70%，所以该系统可通过温湿度传感器对婴儿生活的环境进行检查和报警，使监护人可以及时打开空调或开窗通风。

婴儿生理指标检测系统：在婴儿防盗手环中嵌入对婴儿生理指标，如心率、血压等的检测装置，如果婴儿某项生理指标超标，则可以报警。

3 婴儿防盗系统实现方式

婴儿防盗系统结构如图2所示：

图2 婴儿防盗系统示意图

针铁矿表面具有丰富的表面功能基，这些表面基团与金属离子能够发生螯合反应，而将金属离子牢牢吸附在其表面。矿物表面酸碱性质，是表征矿物表面羟基化过程的参数，不同矿物表面的酸碱基团类型是不同的，针铁矿表面的活性功能基都是羟基型功能基，有如下几种类型：单位羟基(SOH)、孪位羟基(S2OH)、三位羟基(S3OH)；矿物表面还有裸露的金属位点，称为Lewis位，该金属位点与一个H2O分子发生配位时，提供质子，表现出Bronsted酸性，见图10。

4 婴儿健康保障系统实现的关键技术

4.1 RFID技术

国家标准《传感器通用术语》定义传感器为：“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的输出器件或装置”。传感器由敏感元件、转换元件、信号调节与转换电路组成。

（1）电子标签由芯片、天线及载体组成，芯片其内存用来保存ID等特定信息。天线是用来接受和发送信息和指令。载体是用来安装和保护芯片和天线。每个RFID标签具有唯一的电子编码，附在物体上标识目标对象。

消毒系统:婴儿的免疫能力较差，而婴儿经常会把身边的物品放在嘴里，因此婴儿的生活物品需要进行消毒，如婴儿的衣物、玩具、奶瓶等生活用品可以用紫外线灯进行消毒。

3）切实提升调和油技术的应用水平。目前，船用低硫燃油的生产加工方式有3种：一是通过加工低硫原油生产低硫重质燃料油；二是调和加工低硫燃油；三是炼厂增投渣油加工装置生产低硫燃油。整体来看，调和加工方式的产品是未来几年船用低硫燃油的主要来源，通过将低硫原料和高硫原料按规定比例调兑，生产出符合国际海事组织要求的低硫燃油。这种方式最为简单和直接，也是新加坡作为全球船舶加油中心的核心优势之一。某种意义上，调和技术水平的高低不仅决定了燃油质量，也体现了船供油公司核心竞争力的高低。船供油公司应加强调和技术的经验积累和研发，努力在调和技术上取得领先和突破。

（3）天线是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。

（4）应用系统可运行应用软件，是对阅读器传输来的数据进行处理的装置。在射频识别系统中，阅读器和电子标签的所有动作都由应用软件来控制。

该系统的所有部分都受计算机控制中心控制，计算机控制系统包括通信网关和防盗系统中的各种服务器以及终端计算机。系统的核心是基于物联网的RFID婴儿防盗标签设计，在婴儿身上佩戴能发射RF射频信号的智能电子标签，标签主要由电源，微控制器和RF发射组成，电子标签能不断地自动发射出信号以便系统和手机APP随时进行监控。当每一位带有防盗标签的婴儿进出时都会发射出惟一的ID编号，监控中心的终端计算机能随时显示进出婴儿的信息。系统的读写器部分可以向防盗标签提供射频能量，从防盗标签中读出数据，完成数据信息处理，并实现应用操作以及高层交互应用。门禁系统则可以在婴儿被抱走后及时作出响应，当婴儿从婴儿房中被抱走，防盗标签就会接收到出口监视器的信号并通过接收器向监控中心以及与该系统绑定的手机APP发出报警信号，系统不断监控出口监视器的工作状态并对婴儿进行跟踪并及时在手机APP上进行反映。门禁控制系统的读写器会通过编码和解码使防盗标签与计算机保持通信，并启动语音报警系统。显示屏会及时反映婴儿所在位置。

读写器通过天线把电磁波发射到空中，邻近的标签被电磁波激活；电磁波在标签上的天线中激励起高频电流，转换后推动标签的集成电路工作；被激活的标签会随即发射出载有标签资料的无线电波，这些微弱的无线电波最后再由读写器接收。读写器与电脑连接，对标签传回的资料进行处理或启动回应该资料的相关电脑程序。婴儿防盗系统则是按照此流程实现自身的功能的。

4.2 传感器技术

RFID即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFID系统是利用RFID技术并集识别、传输、共享信息等功能于一体的智能系统。一个简单的RFID系统有四部分组成:电子标签、阅读设备、天线、应用系统。该系统的婴儿防盗系统部分就是利用此技术，在婴儿佩戴的腕带中嵌入能发射RF信号的电子标签来实现防盗作用的。

（1）敏感元件：直接感受被测量对象（一般为非电量），并输出与被测量对象成确定关系的其他量（一般为电量）的元件。

对于上述论断，鲁西化工集团股份有限公司副总经理姜吉涛深表认同。他认为，除了融资和增加征信的附属功能，随着农业保险的覆盖面和保障力度进一步增大，以家庭农场、合作社、种植基地等为代表的新型农业经营主体的抗风险能力将进一步增强。在一些试点地区，由于投保了价格和收入保险，在农作物出现价格下跌时，农户的市场损失将由农业保险公司承担，使农户的农业投入热情增强，同时也有利于高技术、生态型的农资产品的推广，间接对农业的绿色高质量发展产生有利影响。此外，有了农业保险，农民赊销化肥的概率也会大为降低。

（2）转换元件：又称传感元件，一般情况下，它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出。

（3）信号调节与转换电路：把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。

1.1.1 供试杂草种子 2013年采集江苏、上海地区施用精唑禾草灵后小麦田的看麦娘种子，2014、2015年依据2013年试验结果选择有代表性的抗性看麦娘发生田块继续采集杂草种子，并以2013—2015年在江苏省农业科学院采集的未用精唑禾草灵处理过的杂草种子作为敏感对照。采集地信息见表1。

作为一种检测装置，传感器能够感受到各种物理量、化学量、生物量或状态量等被测量的信息，并能将检测到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。具体来说，传感器是一种能够对当前状态进行识别的元器件，当特定的状态发生变化时，传感器能够立即察觉出来，并且能够向其他的元器件发出相应的信号，用来告知状态的变化。常见的传感器包括温度、压力、湿度、光电、霍尔磁性传感器、等等，该系统中的婴儿健康检测系统就是利用传感器方面的知识，在原有系统中加入温湿度传感器、气体传感器等传感器装置来实现系统的功能。

5 结论

本项目运用了基于物联网的婴儿防盗系统和婴儿健康检测系统相结合，设计出一套完善的婴儿健康保障系统。在婴儿被盗案件频发，婴儿护理面临问题的当今社会，该系统也就显得尤为重要。该系统可以运用到医院、月子中心及家庭中，不仅可以有效解决婴儿的被盗事件，还可以检测和及时消除婴儿身边的隐患，对于社会发展有很大益处。

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