陳誕瑋 謝柳青 姜玉龍 余庭紅 姚敦遠 吳有龍 徐楠

摘 要：智能藥箱是在智能醫(yī)療這個大背景下運用Web應(yīng)用程序、北斗定位、自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、RFID等技術(shù)研發(fā)出來的戶外智能藥箱。Arduino控制板為主控板，通過北斗模塊能獲取智能醫(yī)藥箱的實時位置信息，并通過WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請求發(fā)送到后臺的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標并展現(xiàn)在地圖上。用戶通過訪問網(wǎng)頁尋找離自己最近的智能藥箱，獲取智能藥箱的位置信息并且了解醫(yī)藥箱內(nèi)的藥品配置，通過RFID識別藥品信息了解藥品針對的癥狀，使得用戶在需要藥品的第一時間在最近的地方獲取藥品。同時，管理員還可以通過射頻識別技術(shù)對急救箱中的藥品進行智能管理。該智能藥箱采用現(xiàn)代智能化的設(shè)計理念，能夠24 h隨時待命，獲取藥品更加方便快捷，可以廣泛地應(yīng)用到智能醫(yī)療服務(wù)當中，極大地提高了人們的醫(yī)療水平質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);北斗定位;WiFi通信;智能醫(yī)療;智能藥箱;Arduino控制板

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

據(jù)有關(guān)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在突發(fā)緊急醫(yī)療事件中，有20%的患者還未得到救助就已經(jīng)死亡，有大約80%是因為沒有盡快進行緊急救助而死亡，造成這樣的事情主要是沒有及時展開緊急醫(yī)療處理，120急救車無法立即到場以及醫(yī)院方面準備工作來不及等[1]。顯然，第一時間的緊急搶救對突發(fā)事件中的患者起著性命攸關(guān)的影響。

隨著社會和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國家現(xiàn)有的急救醫(yī)療服務(wù)體系已經(jīng)不能保障人民群眾對健康和安全的需求，因此，建立一個科學(xué)、專業(yè)、現(xiàn)代、智能、規(guī)范的急救醫(yī)療體系系統(tǒng)已成為一個熱點話題[2]。由于原始的急救箱存在藥品使用麻煩、耗時太久、使用時尋找困難等各種問題，而智能藥箱使用當下較先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)了對藥物快速便捷的科學(xué)管理，同時能通過衛(wèi)星定位快速獲取離突發(fā)事件地點最近的急救醫(yī)藥箱。智能醫(yī)療的進步必須要有相應(yīng)的技術(shù)手段才能得以實現(xiàn)，應(yīng)運而生的物聯(lián)網(wǎng)作為信息技術(shù)的新鮮血液，一定可以幫助推動智能醫(yī)療更加完全地融入人們的生活。我國的醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)也應(yīng)該使用這股新生力量，大力推進我國智能化醫(yī)療服務(wù)的發(fā)展，讓其全方位智能化，使民眾都能擁有科技和醫(yī)療行業(yè)共同發(fā)展所帶來的福利。本文主要介紹基于衛(wèi)星定位的戶外智能藥箱設(shè)計的系統(tǒng)方案、調(diào)試結(jié)果以及最終的實現(xiàn)功能。

1 整體設(shè)計

智能藥箱系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該智能藥箱設(shè)計采用WiFi模塊，通過北斗模塊能獲取智能醫(yī)藥箱的實時位置信息，并通過WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請求發(fā)送到后臺的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標并展現(xiàn)在地圖上。使用Tomcat服務(wù)器作為搭載網(wǎng)頁的Web服務(wù)器，MySQL作為存儲和管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，阿里云服務(wù)器的Ubuntu系統(tǒng)作為搭載整個服務(wù)器的系統(tǒng)。通過STS軟件完成后臺服務(wù)器的控制代碼編寫以及前端頁面展示的代碼編寫，最終導(dǎo)出WebContent文件夾的內(nèi)容并發(fā)布到Tomcat服務(wù)器上，以便外網(wǎng)訪問。通過RFID技術(shù)可以對智能藥箱中的藥品進行添加和管理操作，需要向智能藥箱中補充藥品時，管理員只需將帶有RFID標簽的藥品靠近醫(yī)藥箱上的RFID閱讀器，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務(wù)器發(fā)送該藥品的相關(guān)信息以及數(shù)量，并添加到數(shù)據(jù)庫中，在顯示屏上顯示。

2 功能闡述

2.1 用戶功能

（1）通過網(wǎng)頁地圖控件定位出離自己和距離自己最近的智能藥箱位置，如圖2所示;

（2）遠程查看該急救醫(yī)藥箱內(nèi)藥品配置，并根據(jù)地圖找到醫(yī)藥箱后使用該醫(yī)藥箱。

2.2 管理員功能

在后臺，管理員能快速進行藥品的添加、管理操作[3]。

3 硬件設(shè)計

3.1 Arduino控制板

Arduino控制板上電之后首先初始化北斗模塊，之后打開北斗模塊電源，通過串口接收WiFi模塊發(fā)來的北斗信息;接收到北斗信息時進行判斷，若該北斗信息判斷為無效信息，則繼續(xù)接收北斗信息，并通過串口發(fā)送到Arduino主控板;若該信息為有效信息，則關(guān)閉北斗電源，同時根據(jù)北斗信息格式解析該北斗信息，提取出其中的經(jīng)緯度數(shù)字，將經(jīng)緯度數(shù)字通過HTTP請求發(fā)送到服務(wù)器存儲在數(shù)據(jù)庫中，之后控制板將進入睡眠，等待下一次定位。Arduino控制板硬件部分如圖3所示。

3.2 北斗定位技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具有短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力[4]，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度[5]10 ns。

該智能急救醫(yī)藥箱設(shè)計首先通過北斗模塊獲取智能醫(yī)藥箱的實時位置信息;然后，基于WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請求發(fā)送到后臺的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中;最后，通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標并展現(xiàn)在地圖上[6]。智能藥箱北斗定位流程如圖4所示。

3.3 RFID技術(shù)

在該醫(yī)藥箱設(shè)計中，通過RFID技術(shù)管理員可以對智能藥箱中的藥品進行添加和管理操作，用戶也可通過自己的癥狀知曉自己需要什么藥，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務(wù)器發(fā)送該藥品的相關(guān)信息以及數(shù)量，并添加到數(shù)據(jù)庫中[7]。

3.4 顯示屏

顯示器安裝在此藥箱表面，用來顯示識別到的藥品名稱與價格。其外圍電路如圖5所示。

4 軟件設(shè)計

4.1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

該智能藥箱使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中常用的HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議），通過模塊上的手機卡訪問服務(wù)器并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。一般情況下，由用戶端發(fā)起一個HTTP請求，搭建一個到網(wǎng)站指定端口的TCP連接[8]。網(wǎng)站可以從這個端口接收到用戶發(fā)過來的請求，當接收到請求時，網(wǎng)站（向用戶端）發(fā)回一個命令行和響應(yīng)短消息。

4.2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器技術(shù)

數(shù)據(jù)庫是一個根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放和管理數(shù)據(jù)的虛擬倉庫，把智能藥箱的相關(guān)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中。當多個用戶進行數(shù)據(jù)庫的訪問操作時，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以支持并行運行機制，來處理同時發(fā)生的多個事件。與此同時，把智能藥箱數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫中，擁有編程量少、安全性好、管理可靠、資源利用充分、性能好和易擴展的優(yōu)點。

4.3 WiFi通信技術(shù)

該設(shè)計主要使用WiFi通信和北斗模塊實現(xiàn)定位和發(fā)送HTTP請求功能。WiFi模塊通過串口通信向Arduino控制板發(fā)送北斗模塊獲取到的位置信息，Arduino控制板會解析該數(shù)據(jù)。當出現(xiàn)有效的北斗信息時，Arduino控制板通過串口控制WiFi發(fā)送HTTP請求到服務(wù)器，并將新的坐標更新到數(shù)據(jù)庫中[9]。

5 結(jié) 語

當前我國智能醫(yī)療仍處在發(fā)展的起步階段，智能藥箱作為院前急救的必要組成部分，是實現(xiàn)智能醫(yī)療的一個重要環(huán)節(jié)。通過使用本文的智能藥箱，能夠大大提高院前急救的搶救成功率，實現(xiàn)查詢醫(yī)藥箱位置、遠程查看醫(yī)藥箱的藥品配置、共享使用智能藥箱以及智能管理藥品的配置等功能;在此基礎(chǔ)上可以添加呼叫附近醫(yī)護人員、自動計算用戶使用藥品情況等功能，使急救醫(yī)藥箱更加智能和高效，提高了院前急救的成功率，應(yīng)用范圍更加廣泛[10]。本智能藥箱可以廣泛地應(yīng)用到智能醫(yī)療服務(wù)當中，極大地提高了人們的醫(yī)療水平質(zhì)量。

參 考 文 獻

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