基于电子标签的监护仪维护管理系统研发

王清波 虞 成 朱隽典 胡志奇 杨 攀 陈国雄

基于电子标签的监护仪维护管理系统研发

王清波①虞 成①朱隽典①胡志奇①杨 攀①陈国雄①

目的：建立信息化的维护管理平台，通过设计数据库及相应的标签及信息管理系统，完成对监护仪设备的维护管理及提示。方法：设计标签管理系统，利用桌面读写器读写单个标签数据，同时写入单个监护仪对应的设备信息。设计多监护维护管理系统，采用远距离读写器，读写当前维修区域内的标签数据，定期查询数据库，计算设备是否需要提醒工程师，采用MSP430F449控制器，结合MC37i发送短信数据。结果：标签管理系统与维护显示系统能够有效设置及读取标签数据，全球移动通信系统(GSM)通讯单元能够实时传输短信，数据传输与管理快速、方便。结论：构建了一套能够集中监督及定时查询的维护管理系统，实现对监护仪进行及时的科学维护。

电子标签；数据库；全球移动通信系统

[First-author’s address] Equipment Department, Hangzhou First People’s Hospital, Hangzhou 310006, China.

预防性维护(preventive maintenance，PM)是周期性地对设备进行一系列科学的维护工作，以确保仪器安全地处于最佳工作状态。监护仪作为医院常规配置的医疗设备，对临床医疗保障具有重要的意义[1-2]。针对监护仪的预防性维护能够降低故障发生的风险，同时降低维修成本。但是由于监护仪保有量较大，正常情况下大部分在用，如何合理的规划维护时间具有实际的意义。

射频识别(电子标签)(radio frequency identification，RFID)又称射频标签、射频卡或应答器，是RFID系统中存储数据和信息的电子装置，每个标签由唯一的电子标示码确定，附着在被标识的对象上，存储被识别对象的相关信息。读写器获得RFID的标识号传输到中央监控系统中，结合数据库可以方便的监控目标对象的状态[3-4]。但RFID也有其局限性，如在金属环境中无法使用，距离同样是其应用的限制因素，只有通过提供额外的网络，使用无线网络如GSM等来扩展其能力，最大程度地扩展RFID的应用范围[5]。

1 监护仪维护管理系统设计

基于RFID的维护管理系统的设计包括标签管理系统、维护信息显示系统和GSM单元。其物理基础是RFID和RFID读写器，GSM模块，软件设计的基础单元是数据库设计。标签管理系统负责一对一的标注监护仪上的RFID。维护信息显示系统负责显示当前集中维修区域内的所有监护仪及其维护信息，检测当前需要及时维护的监护仪信息。同时显示系统定时轮转查询当前监护仪数据，对未维修设备核对维护信息。最终，利用GSM单元负责向工程师发送监护仪维护提示信息(如图1所示)。

1.1 基于RFID的维护管理系统设计

针对单个设备标签采用读写距离较短的桌面读写器JT-6210，可以对单个设备标签设置EPC信息，同时设置相对应的数据库信息。维护信息显示系统需要同时显示多个监护仪标签，并发读写器选用JT-9292读写器，其为一个EPC Class 1 Gen2 UHF RFID的远距离一体化固定式读写器，采用了美国进口技术，具有极高的盘存率和标签读取率，能读取调整移动的标签和真正实现密集读取模式。

图1 维护管理系统设计图

(1)基于MySQL的数据库设计。MySQL是一个开放源码的小型关联式数据库管理系统，被广泛地应用在Internet上的中小型网站中，其体积小、速度快，总体拥有成本低[6-7]。在本系统中需创建一个数据库，包含两个数据表，一个为监护仪信息数据表，另一个为工程师数据表。监护仪信息数据库包含数据编号、设备编号、标签EPC区域数据、最近维护时间、维护周期(单位为月)及科室编号等。EngInfo包含ID、科室编号、科室名称、工程师姓名及工程师手机等。具体创建为：

Create table MonitorInfo (

id int auto_increment not null primary key，eqid char(20)，MaintainDate char(10)，MaintainCircle int，OfficeID char(30)，epc char(20)

)；

CREATE TABLE EngIfo(

常规剪冲工艺，定子圆片冲制分为两道工序：(1)圆形片落料；(2)冲片经人工旋转一定角度冲制定位键槽。按照该工艺方法，工作效率低，工作量大，费时费力，而且容易出错，不利于产品流转。于是提出了将落料与冲槽两道工序合并为一道工序，设计可换位冲槽定子圆片落料模。该模具在传统落料模的基础上，增加了可换位键槽凸模，文中主要介绍可换位键槽凸模模块的设计。

id int not null auto_increment， OfficeID char(3)， OfficeName char(30)， EngName char(30)，Phone char(10)

)；

(2)基于C#的维护信息显示系统。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言，应用C#可以快速地编写各种应用程序[8]。维护信息显示系统包含读写器控制(连接、天线选择等)、读卡及数据库读及数据显示等模块。读卡及读写器控制部分直接调用厂家提供的DLL文件。数据库基本操作：

MySQLConnection conn=new MySQLConnection (new MySQLConnectionString(“localhost”，“sys1”，“root”，“***”，3306).AsString)；

conn.Open()；

string strsql=“select * from monitorinfo where id=”+epc.text；

MySQLDataAdapter da=new MySQLDataAdapter (strsql，conn)；

维护显示系统负责计算维护时间。使用MSP430F449与计算机串口连接，维护信息显示系统定时轮转查询设备信息数据库，若发现离上次维护时间超出期限(如半年)，根据当前设备的使用科室信息查询科室管理数据库，发送数据至相应工程师的手机。维护信息显示系统串口设计使用CSerialPort类，包含InitPort()，ClosePort()，openPort()，OpenListenThread()，CloseListenTread()，ListenThread()等函数。

1.2 基于GSM的远程通讯模块设计

GSM是当前世界数字移动电话领域应用最为广泛的技术，是全球数字蜂窝通信标准。通过使用GSM无线网络，可以实现无线发送和接收通讯信号[9]。

(1)通讯模块电源设计。GSM模块在工作时瞬时电流较大，因此电源设计需要能够瞬时提供较大电流[10-11]。LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3 A电流输出降压开关型集成稳压电路，其内含固定频率振荡器(52 kHz)和基准稳压器(1.23 V)，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路(如图2所示)。

图2 GSM模块电源设计图

(2)通讯模块及控制器设计。选用西门子工业级GPRS模块MC37i作为无线通信模块，MC37i通过50脚板到板连接器与外界建立通信接口[12]。选择核心芯片采用MSP430F449，在上电后MC37i为关闭状态，MSP430F449微控制器控制IGT引脚拉低至少100 ms即可开启MC37i模块[13]；MSP430F449微控制器通过串口1向MC37i发送关机指令“AT SMSO”可以关闭MC37i模块，如果MC37i不能正常关闭，还可通过控制其EGOFF引脚拉低至少10 ms将其强制关机。当MC37i正常工作后，使用AT+CMGS指令往指定手机中发送信息[14-15]。控制器与通信模块的主要连接如图3所示。

图3 GSM模块控制设计图

2 结果

2.1 监护仪维护管理系统显示界面

维护管理系统显示界面包含连接设置区、消息显示区等内容。连接设置区设置串口或者网络连接，窗口显示区显示设备编号、使用科室、最近维护时间、主管工程师以及下次维护时间等数据。下次维护时间由最近维护时间和维护周期计算(如图4所示)。

图4 监护仪维护管理系统显示图

2.2 GSM通信单元

维护管理系统计算出监护仪超出维护时间后，系统查询EngInfo数据库。获得当前EPC编号下设备的科室信息、工程师信息及电话信息。GSM通讯单元利用串口发送信息至MSP430F449控制板，控制板发送AT指令至具体手机。因使用AT+CMGF=1指令，数据形式为英文。如干部病房监护仪需维护，则通知相应工程师，具体信息为：“EqID：200868652216， Office Name：Cadres ward， need to be maintained， last maintain date is 2013-09-06”。

3 结论

本研究设计的标签管理系统，利用桌面读写器JT-6210读写单个标签数据，同时写入单个监护仪对应的设备信息。设计多监护维护管理系统，采用远距离选用JT-9292读写器，读写标签数据，结合数据库信息显示当前维护状态。同时计算是否需要电话通知，电话通知单元采用MSP430F449设计控制器，使用MC37i发送短信数据。

本研究构建了一整套结合软件、硬件的中央维护管理系统，为管理者提供了一个能够集中管理设备维护状态的系统，便于实时监督和管理。经小范围机器试验，该系统达到预期的设计技术要求，性能稳定，后续将进行完整的测试实验。

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Research on monitor maintains system based on RFID and GSM

/WANG Qing-bo, YU Cheng, ZHU Jun-dian, et al// China Medical Equipment,2014,11(10):53-56.

Objective: It is important to the clinical security by establishing an information management platform, and prompting engineers to maintain equipment periodically. Methods: Design label management system, using the desktop reader to read and write a single label data, and write to a single monitor with corresponding equipment information. Design multi monitor maintenance management system, read and write tag data for current monitor within the region, combined with database information to display the current maintenance state. At the same time the system periodically queries the database, computes if devices need to be reminded for engineers to maintain, and send SMS data by using a MSP430F449 controller with MC37i module. Results: Tag management system and maintenance system can set and read tag data effectively. GSM communication unit can transmit messages in real time. In a word, it is fast and convenient for data transmission and management. Conclusion: We construct a maintenance management system which can supervise and query the monitor information, then the monitors can be maintained scientifically. At the same time, to a certain extent, the engineers can allocate the time more efficiently.

Radio frequency identification; Database; Global system for mobile communication

1672-8270(2014)10-0053-04

R197.324

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.10.018

2014-04-29

①杭州市第一人民医院设备科 浙江 杭州 310006

王清波，男，(1983- )，硕士，工程师。杭州市第一人民医院设备科，从事医学生物传感器检测、医疗设备的临床验证研究以及医疗设备售后的技术支持工作。