基于人工智能的智能中药柜系统设计及应用

刘添庆　莫琦　胡祖威　李天扬　吴洁华

摘要：目前市场上中药房使用传统的抓药方式中，存在着药剂师取药时间长，抓药速度慢，顾客等待时间漫长的问题。针对这一现象，本团队研发了一套基于人工智能技术的智能中药管理系统，可实现快捷取药，精准取药、智能纠错、以及人机互动等多方面的智能化管理。

关键词：中药柜；人工智能；智能化管理

中图分类号：R28；TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0144-02

1 项目实施的目的及意义

药品是指用于预防、治疗、诊断人的疾病，有目的地调节人的生理机能并规定有适应症或者功能主治、用法和用量的物质，并且药品在我国医疗各行业进行使用渊源已久。由于药品所具有的特殊用途以及药品本身的特殊地位，因此现如今药品市场的前景依旧十分光明。

传统的中药房传统中医取药的流程繁琐、药剂师取药速度慢。其次，由于中药处方笺的取药数目多，药剂师在上百个中药柜取用对应药材时有时会出现取药错误，取用时间长等问题，这样的取药方式无非是加重了药剂师的工作强度。本团队基于实地对市场上大量鉴于此，本团队提出了一种基于人工智能技术的智能中药柜系统的设计方案。运用语音交互、文字识别技术、称重一体化设计实现了对药品的智能化管理，能够缩短药品取用过程中所耗费的时间以提高顾客或是患者的满意度，在数量不足时进行提醒补充药物，能够极大地提高相关医务人员的工作效率。与之对应的移动终端APP能极大地提高了该系统使用时的便捷性，給予相关工作人员优质的使用体验。

2 系统组成

系统由手机APP上位机远程控制部分以及智能药柜两部分组成，如图1所示。

2.1 硬件部分

硬件部分由中药柜体组成，每个药柜采用STC11F04E为独立控制芯片，控制内部称重管理电路以及中药柜外的指示电路，每个药柜中都有独立的压力传感器，药柜与药柜间通过WIFI进行无线通讯，一来便于药柜的使用，无需改装用户原先的中药柜。二来便于用户进行使用，运用手机APP进行操作即可对所有的药柜进行远程控制取用，如图2所示。

药柜采取的称重传感器信号处理模块程序设计采用HX711压力传感器。HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。符合我们对药柜取药高精度的需求。

2.2 软件部分

智能中药柜APP，，主要由一个主Activity，四个Fragment和一个传输数据用的Service 组成，如图3所示。

Activity上有一个ViewPager，ViewPager上嵌套着4个Fragment，这四个Fragment分别实现了“药材信息管理”、“语音取药材”、“批量取药材”、“药材清单识别”这四个功能。

Service 主要管理硬件WIFI模块向APP的发出的Tcp连接。在Service中有一个Tcp服务线程，和一个身份验证线程。服务线程主要是接受APP的连接请求，获得Socket后，将其传递到身份验证线程；身份验证线程主要的工作是向WIFI模块发送指令，让WIFI模块返回身份信息，然后根据返回的身份信息，将Socket分类，并为传送重量数据类的Socket开启数据接收线程。分类后的Socket会通过回调传递到主Activity。

主Activity从接口回调中接收Service 传递回来的Socket并根据数量在第一个Fragment上生成相应数量的格子，每个格子可以录入一种药材信息（名称，单个重量，药材简述）。同时，每个格子对应着两个Socket，一个Socket是用于获取称重传感器传回来的药材重量，另一个用于控制对应位置的药材的LED灯。药材信息的录入分两种方式，一种是手动输入，另一种是二维码录入（包含药材信息的二维码可在APP的一个小功能上可以获取）。

第一个Fragment上录入的信息储存在两个全局的map数据结构中，这样方便了后三个Fragment对这些信息的利用。

第二个Fragment上实现的是“语音取药材”功能，利用百度的ASR语音识别技术，获取语音识别结果后，通过关键字匹配的方式分解用户的句意，对于语音的识别检错程度，有以下两种解决方法：方法一：上传相应的关键词到百度平台训练语音识别模型，使语音识别模型优先匹配指定的关键词，APP可以开放接口，让用户自主填写关键词，这样APP就更能满足用户的需求。方法二：让程序具有模糊音识别的功能，即“当归”和“当贵”都能匹配，这样就能提高它的识别能力。

第三个Fragment实现的“批量取用药材”功能，该页面将录入的药材信息以列表的形式展示出来，用户点击列表上想要取用的药材，该药材会添加到已选取页面，用户选取完成后，可以点击查看的“您的清单”检查自己想要的药材是否完全，点击“取用”，能控制LED灯亮起；用户取完药材后，APP会列出取用量。

第四个Fragment实现的“药材清单识别”的功能，该页面实现的功能是运用百度的ASR文字识别技术识别药材清单，然后根据识别的内容匹配出要取的药材，匹配完成后，APP会发出相应的指令，控制LED灯亮起，然后用户可取件。用户取完后APP同样能列出取用量。

3 结语

随着人工智能技术的推广以及普及应用，智能化的取药的方式也将取代传统取药方式。因此，该智能中药柜的推出，深受传统中医药店的喜爱，其智能化的取药方式，也在市场中便于推广，也实现了高效、快捷、精准性取药。该项目主要有以下创新点：（1）药柜内置称重管理，自动读取取用量的多少并在手机APP界面显示，无需另外秤量。（2）应用文字识别、语音交互等人工智能技术于手机APP中，方便用户取药、了解药品当前剩余量以及取用量。（3）界面提示功能，用户通过手机APP端口便可找到中药对应的位置，降低人工成本，方便、快捷。（4）二维码管理，二维码批量管理药材录入信息，便于用户录入药柜信息，取用药材时，APP界面也会同时显示药材名称以及功效，提供功能和信息比传统的取药更加快捷、详细。

参考文献

[1]李重根.中药柜的设计与制作[J].中国医院建筑与装备，2013，（12）：88-89.

[2]唐贵尧，万鑫.语音识别技术的研究及基本实现[J].电子技术与软件工程，2015，（15）：128.

[3]江波，史凤波.文字识别领域中模式识别技术的应用[J].科技资讯，2015，（27）：6-7.