文 昕 杜丹蕾 韋美雁 聶 力 周翔勇

智能藥箱APP的實(shí)現(xiàn)

文 昕 杜丹蕾 韋美雁 聶 力 周翔勇

（湖南科技學(xué)院信息工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

智能藥箱APP是基于Android Studio開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)出的一款藥物管理和智能化服務(wù)相結(jié)合的APP，與家庭智能藥箱配套使用。APP通過(guò)協(xié)調(diào)Activity和Fragment、Fragment和Fragment之間的通信，以及靈活運(yùn)用Android四大組件與RecyclerView、ListView等重要控件，實(shí)現(xiàn)登錄注冊(cè)、基礎(chǔ)功能、特色功能及個(gè)人信息四大模塊，貫穿家庭成員安全用藥的全過(guò)程，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了用藥提醒、藥品管理、掃碼入庫(kù)、藥品回收、緊急求助等特色功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

Android；APP；智能家居

引言

隨著社會(huì)壓力的增大，人口老齡化形勢(shì)日益嚴(yán)峻，社會(huì)健康水平難以提升。關(guān)于藥品服用，一方面，大多數(shù)老人的子女無(wú)法陪伴其左右，老人忘記服藥的情況時(shí)有發(fā)生；另一方面，兒童誤食藥品的事件頻發(fā)[1]?；诖?，設(shè)計(jì)一款安全、智能、功能健全、且對(duì)藥物有足夠保障的居家用藥系統(tǒng)刻不容緩。

20世紀(jì)末以來(lái)世界范圍內(nèi)制造業(yè)服務(wù)化的深刻變革，基于產(chǎn)品與服務(wù)相結(jié)合的新型產(chǎn)業(yè)模式成為制造型企業(yè)新的利潤(rùn)和價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)[2]。在這樣的時(shí)代背景下，以華為、小米等公司為代表的“智能家居”蓬勃發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)移動(dòng)終端的使用者數(shù)量處于爆發(fā)式增長(zhǎng)，智能化的設(shè)備和各類(lèi)APP應(yīng)運(yùn)而生，手機(jī)應(yīng)用幾乎已經(jīng)融入到人們生活的方方面面[3]。

Android系統(tǒng)的用戶(hù)基數(shù)龐大、開(kāi)發(fā)市場(chǎng)廣闊，同時(shí)其給予了開(kāi)發(fā)者相當(dāng)高的開(kāi)發(fā)自由度[4-6]。Android應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是Java，大部分應(yīng)用程序是用Java語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的，從接口到功能，從程序庫(kù)到運(yùn)行庫(kù)，都有層出不窮的變化，大大提高了軟件交互的可能性。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)具有體積小、速度快、總體擁有成本低等特點(diǎn)，因此具有廣泛的應(yīng)用[7]。XML布局文件是Android系統(tǒng)中定義的Layout的常用方式，即能夠在HTML文件之外將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在XML文檔中，使開(kāi)發(fā)者集中精力使用HTML做好數(shù)據(jù)的顯示和布局，并確保數(shù)據(jù)改動(dòng)時(shí)不會(huì)導(dǎo)致HTML文件也需要改動(dòng)，從而方便維護(hù)頁(yè)面[8]。

因此基于Android平臺(tái)，采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)了一款智能藥箱系統(tǒng)。系統(tǒng)分為軟件和硬件兩大部分，本文重點(diǎn)論述APP的研發(fā)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。該系統(tǒng)的功能模塊組成包括基礎(chǔ)功能模塊、主要功能模塊以及特色功能模塊。系統(tǒng)包含了一鍵開(kāi)鎖、掃碼入庫(kù)、溫濕度監(jiān)控、服藥提醒、藥品回收、緊急求救等一系列服務(wù)功能。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2 數(shù)據(jù)庫(kù)表單設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理用戶(hù)以及藥箱的數(shù)據(jù)信息。在用戶(hù)信息管理系統(tǒng)中使用到的主要數(shù)據(jù)表有用戶(hù)信息表、藥品信息表、關(guān)系表、管理員信息表，每個(gè)表分別儲(chǔ)存不同的數(shù)據(jù)信息。

用戶(hù)信息表：用戶(hù)信息表中存儲(chǔ)的是用戶(hù)的基本個(gè)人信息，包含用戶(hù)的賬號(hào)、用戶(hù)的姓名、用戶(hù)的性別、用戶(hù)的電話(huà)號(hào)碼、用戶(hù)的家庭地址等。用戶(hù)信息表如表1所示。

表1 用戶(hù)信息表

藥品信息表：藥品信息表主要存儲(chǔ)藥品的基本信息，包括藥品編號(hào)、藥品名稱(chēng)、藥品的保質(zhì)期、藥品的適宜存儲(chǔ)環(huán)境等。藥品信息表如表2所示。

表2 藥品信息表

服藥提醒表：服藥提醒表主要存儲(chǔ)用戶(hù)ID、藥品ID、每天服藥次數(shù)、第一次用藥時(shí)間、用藥間隔等基礎(chǔ)用藥信息。關(guān)系表如表3所示。

表3 服藥提醒表

管理員信息表：管理員信息表中存儲(chǔ)的是管理員的基礎(chǔ)信息，包括管理員的ID、管理員的名稱(chēng)以及管理員的密碼等。管理員表如表4所示。

表4 管理員信息表

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

基礎(chǔ)功能模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能為用戶(hù)可以通過(guò)APP進(jìn)行常規(guī)的登錄注冊(cè)、找回密碼、消息推送、個(gè)人信息查詢(xún)與修改等操作。當(dāng)用戶(hù)以普通用戶(hù)的身份進(jìn)入到APP時(shí)，可進(jìn)行登錄操作，待賬號(hào)密碼匹配后方可進(jìn)入主界面，從而進(jìn)行后面的功能使用。

3.1 登錄與注冊(cè)

在登錄點(diǎn)擊事件中，系統(tǒng)需要判斷使用者輸入的賬號(hào)或密碼是否為空。若if判斷語(yǔ)句“TextUtils.isEmpty(userId1) || TextUtils.isEmpty(userPwd1)”為真，那么登錄界面將用調(diào)用Toast類(lèi)的makeText方法在登錄界面提醒用戶(hù)“各項(xiàng)不能為空”；若判斷語(yǔ)句為假，則調(diào)用get方法。

Toast類(lèi)用于在屏幕中顯示一個(gè)消息提示框，該消息提示框沒(méi)有任何控制按鈕，并且不會(huì)獲得焦點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后自動(dòng)消失，通常用于顯示一些快速提示信息。

在get方法中，首先要獲取OkHttpClient對(duì)象，然后構(gòu)建Request對(duì)象，接著構(gòu)建call對(duì)象，最后異步get請(qǐng)求。

OkHttpClient是OkHttp的客戶(hù)端類(lèi)，該類(lèi)使用的是構(gòu)建者模式，用來(lái)構(gòu)建請(qǐng)求發(fā)起類(lèi)Call、設(shè)置超時(shí)、設(shè)置緩存、設(shè)置攔截器等。

當(dāng)用戶(hù)多次未能輸入正確的個(gè)人登錄信息，為了用戶(hù)的個(gè)人安全起見(jiàn)，用戶(hù)必須要輸入正確的驗(yàn)證碼才可點(diǎn)擊登錄按鍵。其中，需要將字符串轉(zhuǎn)換成Bitmap類(lèi)型，其語(yǔ)法為：

byte[]bitmapArray = Base64.decode(string.split("，")，Base64.DEFAULT);

bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(bitmapArray，0，bitmapArray.length);

系統(tǒng)的登錄與注冊(cè)樣式如圖2所示。

圖2 登錄與注冊(cè)

3.2 主界面

主界面是連接登錄界面與功能界面的“橋梁”。用戶(hù)進(jìn)入主界面后可以按照提示根據(jù)自身的需求選擇APP所提供的各項(xiàng)服務(wù)。其中，主界面點(diǎn)擊事件以“跳轉(zhuǎn)界面”功能為主，該事件使用的是Intent類(lèi)，首先獲取Intent對(duì)象，然后確定需要進(jìn)行跳轉(zhuǎn)的兩個(gè)相關(guān)界面，最后使用Activity類(lèi)的startActivity方法，當(dāng)事件的對(duì)應(yīng)按鈕被點(diǎn)擊時(shí)，使用該方法啟動(dòng)進(jìn)程。

Intent是一種運(yùn)行時(shí)綁定（run-time binding）機(jī)制，它能在程序運(yùn)行過(guò)程中連接兩個(gè)不同的組件。通過(guò)Intent，你的程序可以向Android表達(dá)某種請(qǐng)求或者意愿，Android會(huì)根據(jù)意愿的內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)慕M件來(lái)完成請(qǐng)求。

Activity是一種展示型組件，向用戶(hù)展示一個(gè)界面，并且可以接收用戶(hù)的輸入信息從而和用戶(hù)進(jìn)行交互，由Intent啟動(dòng)觸發(fā)。當(dāng)有多個(gè)Activity時(shí)，可以在代碼中用Intent（意圖）來(lái)啟動(dòng)，語(yǔ)法為：

Intent intent=new Intent(MyActivity.this，OtherActivity.class);

startActivity(intent);

系統(tǒng)的主界面樣式如圖3所示。

圖3 主界面

3.3 智能開(kāi)鎖

家庭智能藥箱設(shè)有智能開(kāi)鎖功能，避免家中的小孩子輕易地拿到藥箱中的藥物[9]。當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊主界面中藥箱樣式的圖片時(shí)，將會(huì)生成開(kāi)鎖動(dòng)畫(huà)，與此同時(shí)藥箱實(shí)體也會(huì)彈開(kāi)藥箱上蓋，從而起到開(kāi)鎖的功能。該處使用MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議）技術(shù)用來(lái)連接硬件，是一種基于發(fā)布/訂閱（publish/subscribe）模式的“輕量級(jí)”通信協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上。其最大優(yōu)點(diǎn)在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)[10]。

3.4 溫濕度監(jiān)控

有的藥物對(duì)保存的環(huán)境要求非常高，設(shè)置溫濕度監(jiān)控功能有利于實(shí)際檢測(cè)目前藥箱所處環(huán)境的溫濕度情況，溫濕度監(jiān)控功能能夠妥善地保管藥物，避免暴曬、受潮，以免相關(guān)藥物受到不良影響[11]。藥箱實(shí)體會(huì)將自身所處的溫濕度環(huán)境數(shù)據(jù)情況通過(guò)WiFi方式上傳至后臺(tái)服務(wù)器，前端獲取到數(shù)據(jù)后會(huì)實(shí)時(shí)更新至APP主界面的頂部溫濕度監(jiān)測(cè)模塊數(shù)據(jù)。其中，溫度的獲取需要調(diào)用Gson類(lèi)中的fromJson方法，在成功獲取到數(shù)據(jù)后，使用show方法，通過(guò)Activity類(lèi)中的runOnUiThread方法，將獲取到的溫濕度消息展示在主界面之中；若數(shù)據(jù)獲取失敗，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)Toast類(lèi)的makeText方法提醒用戶(hù)“溫濕度數(shù)據(jù)獲取服務(wù)異?！?。

GSON是Google提供的用來(lái)在Java對(duì)象和Json數(shù)據(jù)之間進(jìn)行映射的Java類(lèi)庫(kù)?？梢詫⒁粋€(gè)Json字符轉(zhuǎn)成一個(gè)Java對(duì)象，或者將一個(gè)Java轉(zhuǎn)化為Json字符串。

3.5 掃碼入庫(kù)

藥品通過(guò)藥箱的掃碼口實(shí)現(xiàn)藥品的識(shí)別與入庫(kù)，入庫(kù)后的藥品信息將通過(guò)服務(wù)器傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)，藥品信息的相關(guān)數(shù)據(jù)被經(jīng)過(guò)處理后渲染至用戶(hù)的“當(dāng)前藥品”模塊中。在該模塊，用戶(hù)可以在手機(jī)上隨時(shí)隨地查看智能藥箱中還存有哪些藥品，并判斷家中需不需要對(duì)藥品進(jìn)行添置。

3.6 服藥提醒

用戶(hù)可根據(jù)醫(yī)囑在“服藥計(jì)劃”模塊中上傳各藥品的第一次服藥時(shí)間、每日服藥次數(shù)以及每次服藥劑量等用藥信息，平臺(tái)便會(huì)按照用戶(hù)需求及時(shí)提醒家中患者開(kāi)箱服藥。當(dāng)前藥品模塊如圖4所示。

圖4 藥品登記模塊

當(dāng)用戶(hù)在“服藥計(jì)劃”模塊上傳服藥的相關(guān)信息后，該模塊會(huì)根據(jù)這些信息生成服藥計(jì)劃。到達(dá)用戶(hù)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間后，手機(jī)端與智能藥箱會(huì)同時(shí)響起蜂鳴聲，提醒用戶(hù)按時(shí)用藥，培養(yǎng)良好的用藥習(xí)慣。

舉例：若某用戶(hù)設(shè)定的第一次服藥時(shí)間為早上6時(shí)整，每日需服藥3次，用藥劑量為一次2粒，則該天第二次、第三次的服藥時(shí)間分別為下午2時(shí)整與晚上10時(shí)整，每次服用2粒藥。由此發(fā)揮最大藥效。

計(jì)算公式：

24 H/每日服藥次數(shù)T=每日服藥間隔N

每日第一次用藥時(shí)間T0+（T-1）*N=當(dāng)日第N次服藥時(shí)間

（當(dāng)累加的每日用藥時(shí)間＞24 H，累加時(shí)間需進(jìn)行重置）

舉例說(shuō)明：

每日服藥間隔：24 H/3次=8 H/次

當(dāng)日第二次服藥時(shí)間：6 H+（2-1）次*8 H/次=14 H

同理，當(dāng)日第三次服藥時(shí)間：6 H+（3-1）次*8 H/次=22 H

另，第四次服藥時(shí)間：6 H+（4-1）次*8 H/次=30 H

由于30 H＞24 H，累加時(shí)間進(jìn)行重置。

30 H-24 H=6 H，即6 H為新的一天第一次用藥時(shí)間。

服藥提醒模塊如圖5所示。

圖5 服藥提醒模塊

3.7 藥品回收

在“藥品回收”模塊，系統(tǒng)會(huì)在藥品過(guò)期前向用戶(hù)發(fā)送藥品過(guò)期消息告知用戶(hù)需要及時(shí)將過(guò)期藥物進(jìn)行妥善處理。過(guò)期藥品信息會(huì)從“當(dāng)前藥品”模塊中清除，并轉(zhuǎn)移到“失效管理”模塊中，用戶(hù)可以通過(guò)該模塊查看過(guò)期藥品信息。

緩解過(guò)期藥品對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展[12]。平臺(tái)為用戶(hù)提供了藥品回收功能，從而鼓勵(lì)人們進(jìn)行藥品回收。用戶(hù)通過(guò)該模塊可以就近與當(dāng)?shù)夭块T(mén)的藥品回收辦進(jìn)行聯(lián)系，將已經(jīng)過(guò)期的藥品進(jìn)行回收服務(wù)。藥品回收模塊如圖6所示。

圖6 藥品回收模塊

該功能模塊上方使用了輪播圖，以圖片的形式向用戶(hù)宣傳藥品回收對(duì)環(huán)境帶來(lái)的好處，引起用戶(hù)共鳴。輪播圖采用的是Object類(lèi)的instantiateItem方法，為了達(dá)到輪播的效果，采用取余與無(wú)限循環(huán)的方法，如下所示。

取余：

container.addView(list.get(position%list.size()));

return list.get(position%list.size());

解釋說(shuō)明：假設(shè)有3張照片，當(dāng)放映到id=2的圖片時(shí)，接下來(lái)將放映id=0的圖片。

無(wú)限循環(huán)：

viewPager.setCurrentItem(viewPager.getCurrentItem() + 1);

sendEmptyMessageDelayed(1, 2000);

解釋說(shuō)明：每次都把所有相片，放到后面查看。

在“藥品回收”模塊的填寫(xiě)回收地址功能中使用了三級(jí)聯(lián)動(dòng)，三級(jí)聯(lián)動(dòng)可以簡(jiǎn)單地理解為兩個(gè)二級(jí)聯(lián)動(dòng)，只有點(diǎn)擊省才能出現(xiàn)下一級(jí)的市，只有點(diǎn)擊市才能出現(xiàn)下一級(jí)的區(qū)。該功能使用了數(shù)據(jù)庫(kù)和一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式JSON。JSON是獨(dú)立于任何語(yǔ)言的文本格式。易于程序員閱讀和編寫(xiě)，同時(shí)也易于計(jì)算機(jī)解析和生成。

為了完成省市聯(lián)動(dòng)和市區(qū)聯(lián)動(dòng)，要先獲取到省市區(qū)三個(gè)的下拉列表。為了確保能夠動(dòng)態(tài)地獲取到省份信息，首先要得到服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)，然后將JSON字符串轉(zhuǎn)換為JSON對(duì)象，最后更新并顯示數(shù)據(jù)。

JSON是一種文本形式的數(shù)據(jù)交換格式，它比XML更輕量、比二進(jìn)制容易閱讀和編寫(xiě)，調(diào)式也更加方便；解析和生成的方式很多。

在“消息推送”模塊中，系統(tǒng)會(huì)不定期向用戶(hù)推送一些常規(guī)消息和溫馨小貼士。添加一條推送消息的語(yǔ)法是：

MedicineSevice medicine = new MedicineSevice("這是條消息");

medicineServiceList.add(medicine);

當(dāng)有新的消息需要被用戶(hù)接收時(shí)，在主界面的“消息推送”按鈕元件上會(huì)顯示小紅點(diǎn)，小紅點(diǎn)要顯示在元件上，當(dāng)元件被點(diǎn)擊后，小紅點(diǎn)消失。判斷小紅點(diǎn)是否顯示的方法是：

public void setBadgeEnable(boolean enable){

setVisibility(enable?VISIBLE:INVISIBLE);}

3.8 SOS一鍵求救

通過(guò)“SOS一鍵求救”模塊，用戶(hù)只需點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的事件按鈕，平臺(tái)就會(huì)立即發(fā)送緊急求助信息給用戶(hù)所綁定的緊急聯(lián)系人，避免用戶(hù)因求助不及時(shí)而錯(cuò)過(guò)最佳的搶救時(shí)間[13]。

該模塊的實(shí)現(xiàn)，首先需要準(zhǔn)備一個(gè)URL類(lèi)的對(duì)象，緊接著連接服務(wù)器，得到連接對(duì)象，然后獲取加載數(shù)據(jù)的字節(jié)輸入流is，將is裝飾為能一次讀取一行的字符輸入流，加載一行數(shù)據(jù)并顯示，最后釋放資源。

4 性能測(cè)試

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可用性。主要測(cè)試系統(tǒng)在使用時(shí)對(duì)用戶(hù)是否友好、操作難易程度、系統(tǒng)穩(wěn)定程度等幾大方面。本系統(tǒng)的具體測(cè)試方面如表5所示。

表5 系統(tǒng)可用性測(cè)試表

該系統(tǒng)充分利用了對(duì)射式光電傳感器采集及傳輸、信息實(shí)時(shí)傳遞、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、Java線(xiàn)程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步請(qǐng)求功能、OkHttp獲取數(shù)據(jù)、TCP/IP通信技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的優(yōu)越性，共同攻克在智能醫(yī)藥箱系統(tǒng)、智能醫(yī)藥箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、客戶(hù)端請(qǐng)求服務(wù)器流程、服務(wù)器架構(gòu)、TCP/IP通信技術(shù)上的難題，使用戶(hù)能夠享受到家庭智能藥箱所起到的實(shí)際性作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)展迅速，在醫(yī)療行業(yè)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，本項(xiàng)目以發(fā)展創(chuàng)新醫(yī)療行業(yè)和造福人民群眾兩個(gè)目標(biāo)為主旨，以期將家庭智能藥箱遍布家家戶(hù)戶(hù)、人們信賴(lài)的新型醫(yī)療服務(wù)行業(yè)。該APP充分利用人機(jī)交互的優(yōu)勢(shì)，使用戶(hù)能夠及時(shí)地遠(yuǎn)程控制與管理家中的藥品。同時(shí)，用戶(hù)對(duì)藥箱進(jìn)行的一系列操作也能向手機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。用戶(hù)端、硬件平臺(tái)、后臺(tái)服務(wù)器的交互，給健康用藥提供了科學(xué)方案。

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Implementation of Smart Medicine Kit APP

The smart medicine kit APP is an APP designed based on the Android Studio development platform that combines drug management and intelligent services. It is used together with the home smart medicine kit. By coordinating the communication between Activity and Fragment, Fragment and Fragment, and flexibly using the four components of Android and important controls such as RecyclerView and ListView, APP realizes four modules, including login and registration, basic functions, featured functions and personal information. It runs through the whole process of safe medication for family members, and innovatively realizes the featured functions, such as medication reminder, drug management, code scanning and warehousing, drug recycling, and emergency help. It has strong practical value.

Android; APP; smart home

TP29; TN919

A

1008-1151(2022)11-0021-05

2022-04-29

湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（湘教通〔2021〕197-3588）；湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018 年度課題“基于教育大數(shù)據(jù)的湖南農(nóng)村留守兒童學(xué)業(yè)預(yù)警研究”（XJK18BFZ002）；湖南科技學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用特色學(xué)科項(xiàng)目；永州市科技創(chuàng)新指導(dǎo)性計(jì)劃項(xiàng)目（2019-yzkj-09）。

文昕（2001－），女，湖南衡陽(yáng)人，湖南科技學(xué)院信息工程學(xué)院學(xué)生，研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>

杜丹蕾（1981－），女，湖南永州人，湖南科技學(xué)院信息工程學(xué)院講師，碩士，研究方向?yàn)樾畔踩?、區(qū)塊鏈、智能信息處理。