唐 璐，祖茂衡，莊銀蘋，卞水榮

（1．徐州醫(yī)學院醫(yī)學影像學院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，江蘇徐州 221002）

布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)設(shè)計探討

唐 璐1，祖茂衡2，莊銀蘋1，卞水榮1

（1．徐州醫(yī)學院醫(yī)學影像學院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，江蘇徐州 221002）

針對布－加綜合征實驗設(shè)備的工作特點和工作要求，應用二維碼和遠、近距離無線通信技術(shù)對不同設(shè)備進行自動識別管理，基于智能手機和計算機服務器開發(fā)了一套智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括設(shè)備的引進、借出、歸還等信息的記錄與追溯，設(shè)備的遠程操作控制和語音即時通信。該管理系統(tǒng)實現(xiàn)了布－加綜合征實驗室設(shè)備的智能管理，極大地提高了實驗設(shè)備的管理和使用效率，對布－加綜合征的研究具有重要意義。

布－加綜合征實驗室；遠程管理系統(tǒng)；二維碼識別

布－加綜合征在我國黃淮流域有較高的發(fā)病率。該病發(fā)病隱匿，病程較長，對該病的發(fā)病原因和發(fā)病機制的研究仍有待深入［1－2］。徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院收治了數(shù)量較多的布－加綜合征患者，并成立了國內(nèi)首個針對特殊疾病的實驗室——布－加綜合征實驗室。該實驗室已完成知識學習與交流網(wǎng)站的建設(shè)和圖像信息管理系統(tǒng)的建設(shè)［3－5］。由于實驗室儀器設(shè)備種類多、技術(shù)資料多、儀器設(shè)備的使用時間和頻率也有差異，管理難度較大。

為更好地保存實驗技術(shù)信息和管理實驗設(shè)備，筆者對布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)設(shè)計進行了探討，使該系統(tǒng)既能保證實驗室設(shè)備的安全性，又在很大程度上減輕了實驗室管理員的工作負擔，實現(xiàn)實驗室設(shè)備的綜合管理。

1 總體設(shè)計

1．1 對系統(tǒng)的要求

為更好地對布－加綜合征進行實驗研究，布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)應滿足以下幾方面要求。

（1）目前實驗室建立了PCR室、微量元素分析室、細胞培養(yǎng)室等，擁有微量元素分析儀、基因擴增儀、熒光分光光度計、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計、CO2培養(yǎng)箱、冷凍離心機、低溫冰箱、水浴箱、電子天平、超凈臺等一系列的配套儀器設(shè)備。由于實驗儀器設(shè)備種類較多，一些大型儀器價格昂貴，需要記錄與追溯這些實驗設(shè)備的引進、借用、歸還等信息。因此，為了對不同設(shè)備進行識別管理，系統(tǒng)應采用二維碼技術(shù)對設(shè)備進行快速識別。

（2）布－加綜合征實驗室的一些設(shè)備的使用方式比較特殊。例如原子吸收分光光度計需要預熱和冷卻，有些設(shè)備需要提前開啟和延遲關(guān)閉，實驗室管理者需要等待一定的時間后才能操作。這樣既浪費了管理者的時間，又對教學科研造成不便。因此，需要能夠?qū)υO(shè)備進行遠程操控，或者進行定時操控，使管理者在做其他事情時無需守候在實驗設(shè)備旁邊。系統(tǒng)通過提供遠程監(jiān)控的方式，使研究人員可方便地進行遠程查詢設(shè)備狀態(tài)和提前開啟或推后關(guān)閉設(shè)備。遠程監(jiān)控實現(xiàn)方式主要通過管理系統(tǒng)終端和實驗室服務器進行遠距離無線數(shù)據(jù)通信，服務器通過近距離無線通信網(wǎng)絡(luò)查詢設(shè)備狀態(tài)或控制設(shè)備運行。

（3）在布－加綜合征的實驗研究中，要依次連續(xù)使用不同的儀器設(shè)備，這就要求實驗室合理地分配儀器的使用時間，滿足多個研究人員的共同使用實驗室設(shè)備的需求。系統(tǒng)通過增加語音即時通信功能，方便研究人員在使用設(shè)備時相互溝通，合理分配設(shè)備的使用時間，增加設(shè)備的使用效率。

1．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)包括管理系統(tǒng)終端、服務器和無線通信模塊。管理系統(tǒng)終端基于智能手機和Android系統(tǒng)實現(xiàn)，可以通過攝像頭掃描設(shè)備上的二維碼，對實驗設(shè)備進行識別管理。實驗室服務器和實驗設(shè)備通過近距離無線通信模塊進行通信，從而服務器可以查詢和控制實驗設(shè)備的工作狀態(tài)；管理系統(tǒng)終端與安裝在實驗室服務器上的遠距離無線模塊之間采取基于TCP／IP的Socket通信方式。系統(tǒng)終端發(fā)送的命令經(jīng)過電信交換網(wǎng)傳送到實驗室服務器，服務器根據(jù)命令并通過近距離無線網(wǎng)絡(luò)，查詢并記錄實驗設(shè)備的狀態(tài)或控制設(shè)備的運行方式，然后給管理系統(tǒng)終端反饋設(shè)備的狀態(tài)信息。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計

2．1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

應用SQL Server2000設(shè)計數(shù)據(jù)表［6－7］。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括3類數(shù)據(jù)表。

（1）設(shè)備信息表。記錄設(shè)備總體信息，包括設(shè)備編號、型號、購置人、購置緣由、購置日期、報廢日期、借用狀態(tài)信息。當實驗室購買新設(shè)備時，通過管理系統(tǒng)終端軟件輸入的信息發(fā)送至服務器軟件，經(jīng)過解析處理后添加到這個表。

（2）設(shè)備使用狀況表。用于記錄設(shè)備的借用情況，包含編號、借用日期、歸還日期、借用人姓名、借用人證件號、借用人電話、用途等字段。在設(shè)備借／還的時候，通過管理系統(tǒng)終端記錄的信息將添加到此表。

（3）設(shè)備操作信息表。用于記錄設(shè)備控制信息，包含編號、操作指令、操作人、操作時間等字段。實驗室管理人員通過管理系統(tǒng)終端控制設(shè)備的信息將添加到此表。

2．2 服務器端設(shè)計

系統(tǒng)的服務器分為 Web服務器和數(shù)據(jù)庫服務器［8］。Web服務器為此系統(tǒng)增加了以B／S架構(gòu)為基礎(chǔ)的網(wǎng)頁管理系統(tǒng)配置訪問功能以及Web Service接口程序。當管理員通過管理系統(tǒng)終端軟件查詢數(shù)據(jù)庫時，可以通過Web Service接口訪問設(shè)備使用情況、借記狀態(tài)、控制狀況等數(shù)據(jù)庫信息?；冢甆ET的數(shù)據(jù)庫查詢程序都是用C＃語言編寫，其特點是執(zhí)行效率高，安全性好。數(shù)據(jù)庫服務器主要用于接收智能手持端傳來的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)解析后存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表中。可以在服務器軟件界面查看歷史操作信息和數(shù)據(jù)庫信息。對于需要的信息可以選擇導出或打印。

2．3 設(shè)備信息記錄以及追溯

系統(tǒng)使用二維碼標簽作為實驗室設(shè)備的標志，二維碼的信息包括設(shè)備編號、設(shè)備型號等［9－10］。當新購入實驗設(shè)備時，以設(shè)備的順序編號和設(shè)備的型號兩個信息生成該設(shè)備的標志二維碼并存入數(shù)據(jù)庫。在設(shè)備管理工作中，通過掃描設(shè)備二維碼就能獲取該設(shè)備的相關(guān)信息并可存入數(shù)據(jù)表中。當設(shè)備出現(xiàn)故障或者其他意外情況時，可以通過掃描設(shè)備的二維碼調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中該設(shè)備的所有歷史信息，以供追本溯源，快速排除故障或解決問題。

2．4 設(shè)備遠程控制

在布－加綜合征實驗室，原子吸收分光光度計等一些設(shè)備的使用需要提前開啟或者延遲關(guān)閉，以實現(xiàn)預熱、冷卻等技術(shù)要求。為此，設(shè)計了設(shè)備遠程控制功能，替代了以往實驗管理員守候設(shè)備等待開關(guān)的情況，使實驗管理員通過管理系統(tǒng)的移動終端即可遠程控制設(shè)備。實驗管理員將需要的實驗設(shè)備控制命令發(fā)送到實驗室內(nèi)的服務器，服務器通過近距離無線網(wǎng)絡(luò)向?qū)膶嶒炘O(shè)備發(fā)送開關(guān)機命令。

近距離無線網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸芯片采用nRF24L01，通過SPI與單片機相連，單片機通過串口與服務器或者實驗設(shè)備相連。當服務器需要向?qū)嶒炘O(shè)備發(fā)送命令時，先通過串口將命令發(fā)送給單片機，單片機控制無線芯片通過無線鏈路，由nRF24L01將命令傳送到指定的實驗設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備的開、關(guān)或延時開、關(guān)。這些操作記錄也會存入數(shù)據(jù)庫中以供以后查詢。

2．5 語音即時通信

在系統(tǒng)中實現(xiàn)了無線環(huán)境下零消費的語音通話功能。該通話基于SIP協(xié)議，采用Asterisk作為虛擬交換機，只要一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，結(jié)合VOIP技術(shù)［11－12］，就能架設(shè)整個實驗室大環(huán)境及實驗室外無線環(huán)境下的通話系統(tǒng)。點擊撥號可以是兩個客戶端之間通話，也可以將座機連接路由器，并且在語音服務器注冊一個地址，實現(xiàn)客戶端與座機的通話。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)的終端運行于Android系統(tǒng)。進入系統(tǒng)后需輸入用戶名和密碼登錄。系統(tǒng)主界面共分為6個功能模塊，分別是新進設(shè)備、設(shè)備借用、設(shè)備歸還、設(shè)備信息、工作圈子和設(shè)備控制（見圖2）。點擊“新進設(shè)備”按鈕，可以對新設(shè)備進行添加、登記；點擊“設(shè)備借用”按鈕，可以對設(shè)備進行借用登記；點擊“設(shè)備歸還”按鈕，可以對設(shè)備進行歸還登記；點擊“設(shè)備信息”按鈕，可以查詢設(shè)備信息；點擊“工作圈子”按鈕，管理員之間、管理員與非管理員之間可以進行語音即時通信；點擊“設(shè)備控制”按鈕，可以進入設(shè)備控制界面。

在設(shè)備控制界面，右上角的“添加設(shè)備”按鈕用來將設(shè)置好的設(shè)備編號添加至軟件中。選擇需要控制的設(shè)備名，點擊需要的操作命令按鈕，即可將操作命令發(fā)送至服務器軟件。操作命令包括4種簡單操作：開啟、關(guān)閉、延時開啟、延時關(guān)閉（見圖2）。

圖2 布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)運行界面

系統(tǒng)實物如圖3所示。當服務器接收到命令并解析后，即將操作命令通過串口A發(fā)送至單片機B（AT－mega16），單片機B將數(shù)據(jù)包通過近距離無線模塊上的天線C發(fā)送給近距離無線模塊上的天線D，D由單片機E控制接收信息，E根據(jù)命令包參數(shù)選擇性控制繼電器F，通過F來控制設(shè)備G（圖中用電機演示）的啟動與關(guān)閉。

圖3 系統(tǒng)實物圖

4 結(jié)束語

布－加綜合征實驗室管理系統(tǒng)可對實驗設(shè)備進行綜合管理，實現(xiàn)設(shè)備信息的記錄與追溯、實驗設(shè)備簡單的遠程操作、實驗室管理者間的即時通信等功能。該管理系統(tǒng)促進了實驗室管理方式的優(yōu)化。本系統(tǒng)需要改進的技術(shù)包括視頻遠程監(jiān)控、定時遠程控制等更多的移動化遠程智能控制技術(shù)。

（References）

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［2］汪忠鎬，李春民，卞策，等．布－加綜合征的發(fā)展與展望［C］／／第六屆國際布加綜合征學術(shù)大會暨汪忠鎬血管論壇、首屆中國布加綜合征與靜脈疾病介入治療大會論文集．2010：701－703．

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Discussion on design of Budd－Chiari syndrome laboratory management system

Tang Lu1，Zu Maoheng2，Zhuang Yinping1，Bian Shuirong1
（1．Department of Medical Imaging，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China；2．Affiliated Hospital，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China）

Considering the requirements and features of the experimental equipment of Budd－Chiari syndrome，a set of intelligent management system based on the smart phone and computer server is implemented，which is used to identify and manage different equipment with the help of two－dimensional code and long－distance and short－range wireless communication technology．This system includes the ability of recording and tracing information about adding，borrowing，and returning equipment，remote controlling and instant communication．It realizes the intelligent management of Budd－Chiari syndrome laboratory equipment，and greatly improves the efficiency of managing and utilizing of experimental equipment，and is significant for studying Budd－Chiari syndrome．

Budd－Chiari syndrome laboratory；long－distance management system；two－dimensional code identi－fication

TP393

A

1002－4956（2015）3－0167－04

2014－08－13

江蘇省科技項目臨床醫(yī)學科技專項（BL2012021）；江蘇省高校自然科學基金項目（12KJD310007）

唐璐（1982—），女，江蘇徐州，碩士，講師，從事醫(yī)學信息方面的研究．