基于Android平台的智能战备药箱系统设计与实现

唐维维，王　虹

基于Android平台的智能战备药箱系统设计与实现

唐维维，王虹

目的：设计一种智能化战备药箱管理系统，对战备医疗救援所需的药品物资进行快捷、安全、准确的智能化管理，以提高军队医疗战备物资的信息化管理水平。方法：在战备物资中嵌入储存有相应信息的射频识别（radio frequency identification，RFID）技术标签，并在药箱上安装多天线巡读模块、蓝牙模块以及药箱应答器，最终完成与基于Android系统的手持个人数字助手（personal digital assistant，PDA）设备进行信息数据交互。结果：经测试，该系统可对药箱内的所有药品物资进行实时自动分类统计管理，并可精确定位药品位置，且能提供相应药品的使用说用，实现了药品物资的智能管理。结论：该系统在战备环境中大大提高了医护人员的工作效率，并保证了用药准确性及安全性，适合在军队医院中推广应用，具有较大的可行性及发展空间。

战备药箱；RFID；Android；智能化管理

0　引言

相比于普通地方医院，军队医院由于其特殊的地位及战备任务需要，因此应具备对各种突发状况做出快速反应的能力以及更强的医疗保障能力。战备药箱作为战备工作中极其重要的一环，在军队医院实施战时快速反应和医疗保障、抗震救灾以及国际维和等行动中均发挥着重要作用[1]。战备药箱中一般存储有数量较多的急救药品及医疗器械，传统的人工管理不仅会增加战地医生的工作量，还有可能造成管理上的错误。因此，设计一种管理高效、使用方便的智能药箱管理系统具有十分重要的意义。

1　技术基础

1.1射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）技术

RFID技术是一项已广泛使用的无线传输技术，已经在很多领域得以应用，例如供应链监控[2]、访问控制[3]以及定位系统[4-5]。该技术通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。一个完整的RFID系统通常由电子标签以及与计算机系统连接的阅读器组成[6]。

RFID系统通过阅读器向嵌入或附着在物体上的电子标签发射射频信号，电子标签接收到信号后将存储的信息通过内置天线发送给阅读器，阅读器对接收到的信息进行解码后达到识别物体的目的[7]。RFID技术以其独有的优势，与蓝牙技术、近场通信（near field communication，NFC）技术等已成为物联网体系架构中的核心技术[8]。

1.2Android系统架构

该智能战备药箱选用目前在移动设备上广泛使用的Android系统作为个人数字助手（personal digital assistant，PDA）操作系统。Android系统是Google公司推出的专为移动设备设计的软件平台，其开源性为开发者的开发工作提供了很大的便利，同时Android系统还具有强大的应用层应用程序编程接口（application programming interface，API）和丰富的传感器功能，其开放的平台有利于开发者开发出各类应用软件，且与Google服务完美结合[9]。

Android操作系统架构从顶层至底层可分为4个层次：应用层、应用程序框架、库文件层与运行库层、Linux内核层，示意图如图1所示。而应用程序一般是在Android系统架构的应用层进行开发设计。

图1　Android系统架构示意图

Android系统与服务器通信主要包括http、套接字（Socket）、Web Service、远程过程调用协议（remote procedure call protocol，RPC）等方式[10]。相比于其他几种方式，Web Service更适合为无线设备提供服务。Web Service技术兼具简单性及复杂性、静态性及动态性、平面性及复合性[11]，所基于的协议充分开放，因此该技术已逐渐成为Web上的重要组件，是创建可互操作、分布式应用程序的新平台[12]。

2　系统总体设计

该智能战备药箱系统主要由智能战备药箱、基于Android系统的手持PDA以及服务器组成，系统示意图如图2所示。

图2　智能战备药箱系统架构示意图

药品存放入药箱之前，需附着电子标签，标签内的药品相关信息经配套的射频阅读器写入，包括名称、批号、有效日期等。

智能战备药箱内部装备有射频阅读器，阅读器内的天线辐射电磁能量以向标签提供电源供其工作，同时吸收电磁能量使阅读器能够接收标签发射的射频信号[13]。本系统具有药品定位功能，使用空分天线的定位识别技术[14]。该战备药箱共分为3层，每层有1个抽屉，每个抽屉分为若干个格子，根据需求存放不同种类的药品或医疗器械。阅读器天线使用屏蔽技术，以保证每组天线只能读取其所在格子内的药品标签，防止读取结果错误。

当装有药品的抽屉被推入药箱时，阅读器即被激活，并发出特定的脉冲信号，使抽屉底部的天线开始工作，读取该抽屉内药品的相关信息，同时将信息储存在阅读器中。而存储在阅读器中的信息就形成了一个本地数据库[15]。该本地数据库中的数据可通过药箱上的无线应答器经Wi-Fi或蓝牙传输给医护人员的手持PDA，使医护人员对其进行实时快速的管理。

3　系统软件设计

该战备药箱软件系统采用客户机和服务器（client/ server，C/S）架构，依靠Wi-Fi或蓝牙为信息传输平台，系统按照4层结构进行设计开发，如图3所示。

图3　战备药箱软件系统架构

3.1身份验证

在进入系统后，医护人员需要在登录对话框内输入用户身份标识号（identity，ID）和密码，待输入项与数据库中人员列表匹配后方可进入系统进行使用。该功能有效保障了系统的安全性，防止无关人员对系统进行操作，登录界面如图4所示。

图4　智能药箱管理系统界面

3.2存放药品

在放入药箱之前，所有的药品都需粘贴已录入药品基本信息的RFID标签，其中存储的信息包括：药品名称、生产批号、有效期、使用说明等。然后将药品放入对应的存放区域内，之后，相应的阅读器会读取标签内的信息，并将信息储存在本地数据库中，同时将信息发送至手持PDA及后台服务器，医护人员可通过软件界面核对放入药品的数量和位置，后台服务器也可定时对数据进行更新。

3.3取用药品

当需要使用药品时，工作人员首先在手持PDA上查找所需药品的名称，点击查询按钮，显示屏上即显示所需药品的所在区域及剩余数量，同时该药品所在抽屉也会发出提示音，工作人员根据提示迅速找到该药品。取出药品时，相应区域的阅读器会读取药品所附着的RFID标签中的信息，并发送至手持PDA。PDA在网络环境中会将数据上传至医院信息系统（hospital information system，HIS）服务器，更新药品信息。

3.4自动统计

当工作人员点击PDA屏幕上的“自动统计”按钮后，药箱的阅读器会开始工作，每个抽屉底部的天线开始对所在区域内的药品进行统计，数据由主系统数据处理单元进行统计处理后通过无线网络传输到PDA上，工作人员可通过屏幕上显示的数据快速得知药箱内所有药品的种类和数量，大大提高了工作效率。

3.5有效期查询

通过对箱内所有药品上RFID标签的读取，该药箱可统计出即将超过有效日期的药品名称、数量及所在区域，并通过报警装置及时提醒医护人员优先使用该药品或对其进行处理。医护人员也可通过选择“有效期查询”界面查询较为临近有效期的药品，优先使用该类药品。这一功能可有效防止药品的浪费并保证患者的用药安全。

3.6查找药品

医护人员可在界面上选择“查找药品”模块，在二级界面中输入所需查找的药品名称或编号，点击查询按钮，药箱应答器收到命令信号后，激活药箱抽屉底部的天线，使其开始对其中药品上所附着的标签进行读取，数据经处理后存放在药箱应答器中，当查找到与所要求的药品一致的信息后，该药品所在抽屉的指示灯即刻亮起，医护人员可根据指示快速查找到相应药品。

4　系统实现

系统硬件方面具体选型见表1。

系统软件设计选用基于Android系统的手持PDA，通过Eclipse进行相应界面的编写与功能的实现。Eclipse是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台，通过安装不同插件可满足不同开发语言的要求。在Eclipse开发环境中安装Android开发工具（android developer tools，ADT）即可进行Android系统的开发。

表1　智能战备药箱硬件设计方案

访问数据库的Web Service使用C#语言在Visual Studio 2008环境中编写。Visual Studio 2008是微软公司于2007年推出的一套完整的开发工具集，可以进行Windows程序开发，并可生成ASP.NET应用程序、XML Web Service等，并且支持多种编程语言，例如 Visual Basic、Visual C++、Visual C#和 Visual J#，为程序员的开发工作提供了许多便利。

本系统使用Oracle数据库，使用开放数据库互连（open database connectivity，ODBC）对其进行访问，并与医院内部的HIS进行融合。

5　应用效果

经过模拟战备环境中的测试，本系统可对登录系统的人员进行有效身份验证，保证了管理系统的安全性。药品入库及出库时可通过附着在药品包装上的RFID标签对药品数量和相关信息进行自动读取，提高了医护人员的工作效率并保证了正确率。本系统还可对药品的有效期进行查询，使医护人员快速准确了解该药柜内药品的使用情况，以有计划地使用药品，在保障用药安全的同时也避免了药品浪费。该系统的查找药品功能可使医护人员在紧急情况下通过输入药品相关信息快速准确地确定该药品在药箱中的位置，为抢救患者赢得宝贵的时间。经过一段时间的模拟使用，并对读取数据进行分析，本系统稳定性良好，数据读取快速准确，得到了本院医护人员的认可。

6　结语

在战备环境中，该智能药箱系统可保证药品及器械取用的正确率及快速性，提高战地医生的工作效率，为救治伤员争取宝贵的时间。该战备药箱还可保证药品的安全性，降低因药品安全而引起的医疗事故发生率。该战备药箱具有很大的应用价值，广泛使用可加快军队医院的信息化建设进程，可在军队医院中推广使用。

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（收稿：2014-10-30修回：2015-02-09）

Android-based design and implementation of intelligent medical chest system for combat readiness

TANG Wei-wei1,WANG Hong2
(1.Chinese PLA Medical School,Beijing 100853,China;2.Information Department, the 309th Hospital of the PLA,Beijing 100091,China)

Objective To design and implement an Android-based medical chest system to realize informatized management of military medicine and equipment.Methods RFID tag was attached to the materials in the chest,and reading module with multiple antenna,Bluetooth module and responder were installed on the chest,Android-based PDA was developed to realize information communication.Results Trials proved that the system could perform auto classified management and precision locating of the materials in the chest,and could provide direction for medicine taking. Conclusion The system enhances the efficiency of the staff and ensures the accuracy and safety of medicine taking,and thus can be popularized in military hospitals.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：20-22，40]

medical chest for combat readiness;RFID;Android;intelligent management

[中国图书资料分类号]R318；R821；TP391.4A

1003-8868（2015）05-0020-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.020

北京市自然科学基金项目（4102065）

唐维维（1990—），女，主要研究方向为医疗物联网、医疗软件开发，E-mail:tww1990016@163.com。

100853北京，解放军医学院（唐维维）；100091北京，解放军309医院信息科（王虹）

王虹，E-mail:wh70358@126.com