基于RFID的医疗污物回收发放系统的制作方法

本发明属于医疗废物智能管理，具体是基于rfid的医疗污物回收发放系统。

背景技术：

1、现有医疗污物与洁物管理多采用独立人工登记模式，通过rfid装置读取容器标识实现基础标识识别，污物回收容器与洁物发放容器分开管控，容器轨迹仅通过定点rfid读取实现位置记录。轨迹分析多采用常规k最近邻算法，仅以空间坐标作为特征，依靠欧式距离完成相似性计算。容器调配依靠人工经验执行，无数据联动依据。

2、常规rfid管理系统轨迹特征维度单一，距离度量方式无法适配轨迹时间偏移与局部特征差异，轨迹相似性判定准确性较低，难以精准预测容器流转效率，流转异常无法及时识别。污物回收与洁物发放流程相互独立，两类容器信息不存在对应关联，调配操作缺乏联动数据支撑。

3、需要对轨迹分析算法进行改进，引入轨迹片段相似性度量与动态时间规整距离，将容器停留时长与操作类型融入特征维度。需要构建污物回收与洁物发放的对应绑定关系，结合轨迹分析结果生成容器调配指令，优化容器流转配置。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；

2、为此，本发明提出了基于rfid的医疗污物回收发放系统，包括：

3、容器标识模块，在医疗污物回收容器和医疗洁物发放容器表面分别固定设置容器rfid标签，所述容器rfid标签存储有容器唯一标识；

4、数据采集模块，在医疗污物回收点和医疗洁物发放点部署rfid读写装置，所述rfid读写装置读取容器rfid标签中的信息，在医疗污物回收点配置回收操作终端，在医疗洁物发放点配置发放操作终端，所述回收操作终端和所述发放操作终端获取所述rfid读写装置读取的数据；

5、关联绑定模块，建立医疗污物回收与洁物发放的对应关系，将回收的医疗污物信息与待发放的洁物信息进行关联绑定；

6、轨迹追踪模块，通过部署的rfid读写装置持续追踪所述医疗污物回收容器和所述医疗洁物发放容器的位置与状态；

7、智能分析模块，采用改进的k最近邻算法对容器移动轨迹进行分析，以预测容器流转效率并识别流转异常，所述改进的k最近邻算法引入了轨迹片段相似性度量与动态时间规整距离，并融合了容器停留时长与操作类型作为特征维度；

8、调配优化模块，根据所述改进的k最近邻算法的分析结果，结合所述医疗污物回收与洁物发放的对应关系，生成容器调配指令，以优化容器的流转与配置。

9、进一步地，所述建立医疗污物回收与洁物发放的对应关系，包括：

10、当所述rfid读写装置在医疗污物回收点读取到一个医疗污物回收容器的容器唯一标识时，标记所述医疗污物回收容器为“已回收”状态，并记录回收时间与回收点位置信息；

11、在预设的关联时间窗口内，当所述rfid读写装置在任一医疗洁物发放点读取到任一医疗洁物发放容器的容器唯一标识时，从待关联的“已回收”医疗污物回收容器列表中，选择一个最近完成回收的容器；

12、在后台数据库中，创建一条关系记录，将所选择的医疗污物回收容器的容器唯一标识、回收时间、回收点位置信息，与当前读取的医疗洁物发放容器的容器唯一标识、发放时间、发放点位置信息进行永久性绑定，形成一一对应的所述医疗污物回收与洁物发放的对应关系。

13、进一步地，所述通过部署的rfid读写装置持续追踪所述医疗污物回收容器和所述医疗洁物发放容器的位置与状态，包括：

14、在医疗机构的各个关键路径节点，包括走廊交叉口、电梯厅、楼层通道入口，部署多个固定式rfid读写装置，形成覆盖主要流转路径的rfid监控网络；

15、当贴有容器rfid标签的医疗污物回收容器或医疗洁物发放容器进入所述固定式rfid读写装置的识读范围时，所述固定式rfid读写装置自动读取其容器唯一标识，并附加记录识读时间与自身的装置位置编码；

16、将每次识读事件封装为一条容器轨迹点数据，所述容器轨迹点数据至少包含容器唯一标识、识读时间、装置位置编码；

17、将属于同一个容器唯一标识的所有容器轨迹点数据，按照识读时间的先后顺序进行排列，生成所述容器的连续移动轨迹序列，所述移动轨迹序列反映了容器的实时位置与历史路径。

18、进一步地，所述改进的k最近邻算法对容器移动轨迹进行分析，以预测容器流转效率并识别流转异常，包括：

19、从历史数据中提取已完成完整流转周期的容器的移动轨迹序列，构成历史轨迹样本库，每个历史轨迹样本都带有其最终的流转效率标签或异常类型标签；

20、对于当前正在流转的目标容器，截取其自回收点开始的、最新的部分移动轨迹序列，作为待分析的查询轨迹；

21、计算所述查询轨迹与历史轨迹样本库中每一个历史轨迹样本之间的综合相似度，所述综合相似度由轨迹片段相似性度量、基于动态时间规整距离的形状相似度，以及停留时长与操作类型特征向量的余弦相似度加权融合得出；

22、在历史轨迹样本库中，选取与所述查询轨迹综合相似度最高的k个历史轨迹样本；

23、根据这k个历史轨迹样本所携带的流转效率标签，通过加权平均，预测所述目标容器的预期流转效率，或根据这k个历史轨迹样本所携带的异常类型标签，通过投票机制，判断所述目标容器当前是否发生流转异常及其异常类型。

24、进一步地，所述改进的k最近邻算法引入了轨迹片段相似性度量与动态时间规整距离，其工作原理包括：

25、将移动轨迹序列按照经过的固定rfid读写装置位置，分割为若干个轨迹片段，每个轨迹片段以起点位置和终点位置标识；

26、对于查询轨迹与一个历史轨迹样本，比较所述查询轨迹与所述历史轨迹样本从起点开始的连续轨迹片段序列，统计具有相同起点和终点位置的轨迹片段数量，所述轨迹片段数量与总片段数的比值定义为轨迹片段相似性；

27、应用动态时间规整方法对齐查询轨迹与历史轨迹样本的时间序列，所述时间序列以相邻轨迹点之间的时间间隔构成，动态时间规整方法允许序列在时间轴上进行非线性的伸缩对齐，以找到两个时间序列之间的最小累计距离，所述最小累计距离即为动态时间规整距离，用于衡量轨迹形状的相似性；

28、在计算综合相似度时，为所述轨迹片段相似性、所述动态时间规整距离的倒数转换值，以及停留时长与操作类型特征向量的余弦相似度分别分配权重系数，加权求和得到最终的所述综合相似度。

29、进一步地，根据所述改进的k最近邻算法的分析结果，结合所述医疗污物回收与洁物发放的对应关系，生成容器调配指令，包括：

30、接收所述改进的k最近邻算法输出的目标容器的预测流转效率或流转异常判断结果；

31、若分析结果为预测流转效率低于历史平均水平，则触发效率优化调配流程，查询所述医疗污物回收与洁物发放的对应关系，找到与所述目标容器对应的、已发放的洁物容器所在位置；

32、生成将备用洁物容器提前配送至所述已发放的洁物容器所在区域的预置指令，以防止因目标容器流转延迟导致的洁物供应短缺；

33、若分析结果为判断目标容器发生流转异常，则触发异常处置调配流程，确定目标容器的最后已知位置，并生成调度指令，指派就近的回收人员前往所述最后已知位置进行查看与处理，为所述发生流转异常的医疗污物回收容器对应的临床科室调配一个临时的医疗污物回收容器。

34、进一步地，所述在预设的关联时间窗口内，当所述rfid读写装置在任一医疗洁物发放点读取到任一医疗洁物发放容器的容器唯一标识时，从待关联的“已回收”医疗污物回收容器列表中，选择一个最近完成回收的容器，包括：

35、预设所述关联时间窗口的持续时间阈值；启动一个计时器，记录自一个医疗污物回收容器在回收点被标记为“已回收”状态起的流逝时间；在所述流逝时间达到所述持续时间阈值之前，持续将所述医疗污物回收容器保留在所述待关联的“已回收”医疗污物回收容器列表中；当在任一医疗洁物发放点读取到任一医疗洁物发放容器的容器唯一标识时，立即查询所述待关联的“已回收”医疗污物回收容器列表，从列表中筛选出所有尚未与其他洁物发放容器建立绑定关系的医疗污物回收容器；在筛选出的容器中，比较各容器的回收时间，并选择回收时间最晚、即距离当前时刻最近的医疗污物回收容器作为被选中的最近完成回收的容器。

36、进一步地，所述在计算综合相似度时，为所述轨迹片段相似性、所述动态时间规整距离的倒数转换值，以及停留时长与操作类型特征向量的余弦相似度分别分配权重系数，加权求和得到最终的所述综合相似度，包括：

37、为轨迹片段相似性分配第一权重系数，为动态时间规整距离的倒数转换值分配第二权重系数，为停留时长与操作类型特征向量的余弦相似度分配第三权重系数，其中，所述第一权重系数、所述第二权重系数与所述第三权重系数之和为固定值；

38、对所述动态时间规整距离进行倒数转换，得到形状相似度，转换方式为将1除以所述动态时间规整距离与一个预设常数的和，使得形状相似度的值被归一化到0到1的范围内；

39、计算所述轨迹片段相似性、所述归一化后的形状相似度与所述余弦相似度的加权和，所述加权和的计算方式为将所述轨迹片段相似性与所述第一权重系数相乘得到第一乘积，将所述归一化后的形状相似度与所述第二权重系数相乘得到第二乘积，将所述余弦相似度与所述第三权重系数相乘得到第三乘积，再将所述第一乘积、所述第二乘积与所述第三乘积相加，得到所述综合相似度。

40、进一步地，所述根据改进的k最近邻算法的分析结果，结合医疗污物回收与洁物发放的对应关系，生成容器调配指令，包括效率优化调配流程，具体为：

41、当改进的k最近邻算法的分析结果为目标容器的预测流转效率低于历史平均水平时，系统自动触发效率优化调配流程；

42、效率优化调配流程启动后，系统在后台数据库中依据已建立的医疗污物回收与洁物发放的对应关系，检索与当前流转效率低下的目标医疗污物回收容器的容器唯一标识永久性绑定的医疗洁物发放容器的容器唯一标识；

43、系统根据绑定的医疗洁物发放容器的容器唯一标识，查询所述医疗洁物发放容器的实时位置，所述实时位置由部署在医疗洁物发放点的rfid读写装置或关键路径节点上的固定式rfid读写装置的最新一次识读记录确定；

44、系统在洁物容器库存中，检索当前状态为“待用”且物理位置最接近所述查询到的已发放洁物容器所在区域的备用洁物容器；

45、系统生成一条预置指令，所述预置指令包含被选中的备用洁物容器的唯一标识、目标配送区域即已发放洁物容器所在区域的位置信息，以及预置执行时限；

46、系统将所述预置指令发送至洁物调配人员的移动操作终端，以驱动其执行备用洁物容器的提前配送，从而防止因目标医疗污物回收容器流转延迟导致的临床洁物供应短缺。

47、进一步地，所述系统还包括数据清洗模块，用于对rfid监控网络的识读数据进行清洗与补全处理，具体为：

48、接收来自所有固定式rfid读写装置的原始识读事件流，所述原始识读事件流包含容器唯一标识、识读时间、装置位置编码；

49、对所述原始识读事件流进行时间窗口内的去重处理，当同一容器唯一标识在同一装置位置编码上，在极短时间阈值内产生多个识读事件时，仅保留第一个识读事件作为有效事件；

50、对去重处理后的有效事件序列进行轨迹合理性检验，根据相邻固定式rfid读写装置的位置与距离，结合预设的容器合理移动速度，判断相邻两个有效事件在时间与空间上的连续性是否满足合理性阈值；

51、对于不满足合理性阈值的轨迹间断点，在后台逻辑上根据容器合理移动速度与路径拓扑，插入一个或多个推断的虚拟轨迹点，所述虚拟轨迹点包含推断的时间与位置范围，以生成更平滑连续的所述移动轨迹序列。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

53、轨迹片段相似性度量可对完整容器移动轨迹进行分段拆解，实现轨迹局部特征的精细化比对，提升轨迹特征匹配的细致程度。动态时间规整距离可适配轨迹时间序列的非线性偏移，降低时间轴错位对轨迹相似性计算的干扰，提升不同时序轨迹对比的适配性。将容器停留时长与操作类型作为特征维度融入算法计算，丰富轨迹特征的构成要素，使轨迹表征同时包含空间位置、时间属性、操作行为多重参数。轨迹相似性判别依据更加全面，轨迹聚类与对比的精准度显著提升，能够准确区分正常流转与异常流转轨迹，真实反映容器流转效率的差异，对流转过程中的滞留、偏离路径等异常状态实现精准识别，轨迹分析结果与实际容器流转状态保持高度契合。

54、医疗污物回收信息与洁物发放信息建立对应绑定关系，形成两类容器流转数据的联动关联。依托改进k最近邻算法的轨迹分析结果，结合污物与洁物的关联绑定数据生成容器调配指令，调配决策同时依托轨迹分析数据与流程关联数据。容器调配依据从单一位置信息拓展至多维度流转数据，调配操作与现场回收、发放需求匹配程度提高，容器流转衔接的连贯性增强。容器配置分布可贴合各回收点与发放点的实际使用需求，缓解容器分配不均、流转衔接滞后的问题，容器整体流转过程稳定有序，配置资源的利用合理性得到提升，容器流转与配置状态持续保持稳定。