医院冷链设施温度监控管理系统的研究与应用

龚国丽曾 建干 峰



医院冷链设施温度监控管理系统的研究与应用

龚国丽①曾 建①干 峰①

［摘要］目的：研究医院冷链设施温度监控管理系统，对医院冷链设施的温、湿度变化进行实时监控，并结合医院应用验证。方法：基于无线射频识别（RFID）、物联网以及计算机技术实现系统硬件和软件平台的搭建，通过系统试运行和分析案例进行系统改进，实现系统的全面推广与应用。结果：系统经过1年的调试运行，能够准确有效地监控医院冷链设施的温、湿度异常，并及时给出现场声光提示和远程报警，有效提高医院冷链温度监控管理水平。结论：该系统能确保冷链设施温度监控的精细化管理，可提供安全可追溯的历史数据，为构建以温度为基准的冷链设施全程质量安全控制体系提出新的解决方案。

［关键词］无线射频识别；物联网技术；温度监控；冷链设施；质量控制

龚国丽，女，（1984- ），硕士，助理工程师。中山大学附属肿瘤医院总务处设备科，华南肿瘤学国家重点实验室，从事设备工程采购与管理工作。

［First-author’s address］ Department of Equipment， Sun Yat-Sen University Cancer Hospital， Guangdong，Guangzhou 510060， China.

随着医院肿瘤标本、血液样本以及药品数量逐步上升，医院的超低温冰箱、低温冰箱及医用冰箱等冷链设施的购置数量日益增多。以往，医院对此类设施的监控管理相对滞后，仍然停留在单纯的人工记录、分散的人工管理水平。管理者无从考究冷链设施的性能以及稳定性是否符合标本、试剂及药品等冷链物资的存储要求、日常存取和盘点等操作是否规范以及操作时引发的温度变化是否会对冷链物资造成不良影响等问题。因此，及时有效地实现冷链设施温控的管理，通过智能化管理，进一步改善医院冷链设施的管理现状，避免因人为因素造成管理缺失的风险已成为目前工作中当务之急需要解决的问题。

随着信息产业的不断发展，物联网的应用与发展得到越来越多人的关注。物联网技术是把传感器嵌入和装备到各种物体中，按约定的协议将物体连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理［1-3］。在网络中，存在能力超强的中心计算机群，能够对网络中的人员、机器、设备和基础设施实时的管理和控制，在此基础上，管理者可以更加精细化和动态地管理生产和生活，进一步提高工作效率。

基于射频识别（radio frequency identification，RFID）技术，又称无线射频技术的冷链监控技术已成为物联网应用领域发展的重要方向［4-6］。RFID技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。随着RFID技术的成熟性发展，RFID产品种类更加丰富多样，电子标签成本不断降低，规模应用的行业逐渐扩大，RFID技术也广泛地应用于医药冷链设备存储与物流运输领域［7］。有相关研究表明，RFID技术在食品冷链领域的应用主要在对冷藏车的实时定位、食品来源追溯、产品温度记录以及运输与仓储的管理等［8-9］。因此，本研究在医院冷链设施中设计并应用温控智能管理系统，对医院冷链设施运行状况进行专业化、信息化管理，实现保护冷链设施中存放的药品、试剂及标本存储安全的目的。

1 冷链设施温度监控管理系统需求分析

药品、试剂以及血样标本存储安全对于医院日常医疗活动及科研工作的重要性不言而喻［10］。在存储过程中，温度和湿度变化是影响其品质变化的主要因素，是质量安全追溯的关键因素之一。随着标本量的日益增多，医院的冷链设施数量不断上升，超低温冰箱的数量累计已达上百台，传统的冷链设施温度管理方式无法满足实现快速信息实时性和动态性的监测需求，冰箱故障造成标本遭受破坏，使医疗、科研工作蒙受损失的负面事件屡次发生。随着物联网技术的进步，RFID技术以快速、便捷和无线传输的温度采集具有明显的优势，能够提高冷链设施温度监测的自动化水平。

2 冷链设施温度监控管理系统架构

医院冷链设施的温控管理系统主要解决标本与药品保存过程中温度无记录或缺失等问题，满足各级管理部门对温度追溯的要求，并能够根据获得的实时监测信息提示对冷链设备采取及时的维护处理。系统包含硬件以及软件组成部分，实现温度和湿度数据采集，数据通讯以及数据处理等功能。

2.1 系统架构

系统采用ASP.NET开发工具，使用浏览器和（或）服务器（browser/server，B/S）软件架构，利用SQL SERVER建立数据库平台，基于Windows的开发环境使用C#语言用于系统界面和代码开发。系统基于传感技术、RFID无线通信技术及计算机技术，实现医院对冷链设施运行的智能化管理。系统的架构包括感知层、网络层和应用层，在感知层通过安置于冷链设施的温度和湿度有源标签，采集温度和湿度数据；通过无线和有线网络、网络传输层数据读卡器将数据上报至服务器端；在应用层通过冷链监控管理软件实现对数据显示与查询、分析及处理（如图1所示）。

图1 冷链设施温度监控管理系统架构框图

2.2 硬件组成

系统的硬件部分主要由数据采集模块、数据读写模块以及服务器3部分组成，其中数据采集模块是通过在冷链设施内粘附温、湿度标签完成数据采集；数据读写模块主要使用固定式读卡器，每个读卡器具有唯一MAC地址并与指定标签绑定，两者是通过无线RFID进行通讯；服务器负责WEB站点的管理与信息发布，数据读卡器与服务器管理系统之间是通过网络实现连接［11］。

目前，冷链设施使用的温度标签主要使用固定标签，又分为固定温度标签和固定温度和湿度标签。固定温度标签主要用于药品存储设备监控，如冰箱、冰柜及保温箱等；固定温度和湿度标签主要用于冷库、库房、药房室内温度和湿度监测。通过安装监控硬件，自动采集及显示冷链设施的温度和湿度数据，实现软硬件通讯及数据存储。

2.3 系统主要功能

根据医院冷链设施的放置地点、资产归属等实际情况，为方便管理对每台监控的冰箱或冷库进行编码，该编码具有唯一性，作为冷链设施的身份识别。系统主要功能包括数据查询、报警预警、冷链验证及系统分析等模块实现。

（1）数据查询。系统支持实时数据及历史数据显示、查询功能，对超出上限、下限的温度和湿度数据进行标红和注释，直观查看超标情况。

（2）报警预警。当发生设备故障、标签缺电以及温度和湿度数据超出报警阈值等情况，系统可及时进行灵活的现场声光预警及远程短信预警。

（3）系统分析。系统维护人员可通过系统运行分析模块对系统所有温度和湿度无线标签的工作状态进行检查与分析，包括检查标签电池电量、标签信号强度、数据上传情况及丢点情况分析等。

3 冷链设施温度监控管理系统应用效果

3.1 温湿度管理数据有效监控

在完成前期系统的需求分析以及设计开发后，经过应用推广，医院大部分冷链设备已安装该系统监控硬件，冷链设施温控管理系统经调试运行1年表明，运行效果良好，对硬件故障或异常监控数据均能及时有效地进行现场及远程报警，有效地帮助医院对冷链设施进行智能化监管。用户可通过浏览器远程访问其冷链设备的温度和湿度管理数据，查询当前或历史数据，完成数据追溯，并根据曲线情况分析查找数据异常原因，及时提出改造措施，改进技术方案。

3.2 提供完整的温度曲线

医院病房标本保存超低温冰箱，该批标本为临床试验标本，温度保存要求保持在-70 ℃以下，温度数据要求可追溯，必须提供可视化的温度曲线供有关主管部门核查。在使用该系统前仅能提供手工记录温度数据，无法提供完整的温度曲线；安装使用该系统后，用户可以登录访问查看设备的监控数据并能导出数据曲线，满足数据的完整性及可追溯性要求（如图2所示）。

图2 超低温水箱固定标签温度曲线图

固定标签温度曲线显示，该冰箱的温度数据出现异常，在14∶00∶00时监控温度逐渐上升到-63.4 ℃，约20 min后逐渐下降到正常温度-86 ℃。收到预警后工程师经过现场检查确认是冰箱除霜引起温度异常；其原因是由于该冰箱使用年限已超过5年，结霜较为严重，而除霜过度则引起箱体温差较大；要求使用者在除霜时应注意温差问题，定期进行除霜处理。

3.3 系统应用中注意事项

（1）服务器安全。在项目实施初期，服务器硬件放置在实验室公共区域，在调试期间，出现因区域停电后服务器停电，经巡检及时排除故障，后将服务器迁入专用机房。服务器硬件安全运行是软件系统正常运行的基础条件，必须保证不间断供电和具备良好散热环境，以支持服务器的正常运转。

（2）温度验证。软件系统设计时已充分考虑温度分布验证，并可对多测点进行分布验证，但由于缺乏第三方温度标准对比，容易引起温度误差而造成不良影响，该问题可通过超低温冰箱自带的温度显示模块或使用校准温度计记录温度与软件系统验证模块进行对比校验，并通过调整固定标签的位置解决误差问题。

4 结论

通过设计开发冷链设施温度监控管理系统并在医院范围内安装应用，实现了对全院超低温冰箱、药品保存箱及冷库等冷链设施的全程温度监控。构建监控系统，不仅实现了冷链设施的实时温度监测，还获取到冷链设施质量安全变化的连续动态信息。冷链设施温度监控管理系统提供的温度信息管理功能，方便各级管理部门与使用科室实现历史数据追溯，提高冷链温度监控的透明度，对保证标本存储以及用药安全都具有十分重要的意义［12］。

通过对冷链设施温度监控管理系统的测试与运行验证表明，以RFID标签技术作为监控手段，将手工记录温度数据转变为智能监控管理模式，可极大提高冷链设施的管理效率，完善冷链设施全程质量安全控制体系。

参考文献

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［2］陈平.RFID技术在医院新生儿管理的运用［J］.医疗卫生装备，2006，27（5）：35-36.

［3］王竹萍，郭磊，曹世华.物联网技术在医院资产管理系统中的应用［J］.计算机时代，2011（8）：61-65.

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［10］刘淑芳，刘丽静.中心血站做好多种冰箱温度监测的体会［J］.实用医技杂志，2004，11（15）：1450.

［11］李磊.基于RFID技术的医院消毒供应中心管理系统设计与实现［J］.中国医疗器械杂志，2012，36（2）：106-108.

［12］孙桂香，吕颖，刘景汉.冷链设备监控系统在血液管理中的应用［J］.临床输血与检验，2012，14（1）：46-47.

①中山大学附属肿瘤医院设备科 广东 广州 510060

［文章编号］1672-8270（2016）05-0009-03 ［中图分类号］ R197.324

［文献标识码］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.003

作者简介

收稿日期：2016-01-13

The research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital

GONG Guo-li， ZENG Jian， GAN Feng

China Medical Equipment，2016，13（5）:9-11.

［Abstract］ Objective: To have a research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital and real-time monitor the temperature and humidity changes of cold-chain facilities. Methods: Based on RFID radio frequency， Internet of things and computer technology to realize the construction of the system hardware and software platform， through commissioning and case analysis for system improvement， the system was popularized and applied comprehensively. Results: After one year’s trial run， it showed that the system could accurately and effectively monitor the abnormal temperature and humidity of the hospital’s cold chain facilities and give the acousto-optic hint and remote alarm in time，effectively improving the management level of cold chain temperature control. Conclusion: The system could guarantee the fine management of the cold chain facilities temperature control， provide safe and traceable historical data， and put forward a new solution for building the quality and safety of cold chain facilities temperature control system.

［Key words］Radio frequency identification； Internet of things technology； Temperature monitoring； Cold chain facilities；Quality control