基于RFID和WSN集成的药品流通管理系统设计与实现

郑均辉　杨航

【摘 要】本文针对药品流通环节的监控与管理提出相应的解决方案。通过基于RFID和WSN的物联网技术，使得药品相关信息可以得到实时跟进与随地查询，相对清晰透明的过程避免了药品流通中存在的安全，成本等问题。使用的硬件部分有STM32单片机，Wi-Fi模块，RFID标签，软件部分使用Java编写了后台服务器。

【关键词】药品流通；RFID；WSN；物联网

中图分类号： F49；TP391.44；TN929.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）31-0100-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.047

【Abstract】This article is aimed at strengthening the monitoring and management of medicine in circulation， and put forward a solution. Through the technology of Internet of things based on RFID and WSN， the information of drug related can be followed up and inquired in real time. The process of relatively clear and transparent avoids the problems of safety and cost in the circulation of medicine. The hardware part has STM32 microcontroller， WiFi module， RFID tag， and software part uses Java to compile the background server.

【Key words】Medicine circulation； RFID； WSN； Internet of things

0 引言

近年來，物流行业发展迅速，但针对药品流通的管理却发展缓慢，而药品在人们生活中的重要性不言而喻，对其流通过程的监控也必不可少[1]。以往，在药品运输过程中监管缺失，事故频发，流通环节造成的问题举不胜举，如2018年7月爆出的“长春长生假疫苗”事件更是让人触目惊心。在当前的药品流通管理技术中，大量的使用了条形码、二维码等标签，虽然成本低，但是识别繁琐、识别信息单一，已经不能满足当前行业使用需求[2]。随着无线传感器网络技术（WSN）和射频识别技术（RFID）的发展，可以很好的利用以上技术解决药品流通过程中的种种问题。

本文设计了一套基于RFID和WSN集成的药品流通管理系统，相对清晰透明的流通过程能够更加有效的避免药品流通中存在的安全，成本等问题。

1 相关技术介绍

本系统主要使用了RFID技术和WSN技术。

RFID （Radio Frequency Identification）即射频识别[3]，一套完整 RFID 系统由阅读器与标签两部分组成。其中标签（Tag，即射频卡）由电容器、RFID芯片和感应线圈组成。而阅读器则用来读取和写入标签内部信息。由阅读器给标签发射特定频率的无线电波，来驱动标签电路，进而将内部存储的信息进行相应的收发[4]。RFID 具有读取数据方便、识别速度快、穿透性好等诸多优点。

WSN（Wireless Sensor Network）即无线传感器网络[5]，是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者的。

2 系统设计

该系统主要应用RFID技术和WSN技术，通过给药品包装上粘贴射频识别标签，并在流通过程中的各个环节安装相应的环境监控传感器，将射频识别标签和无线传感器网络结合，由此达成对药品的基本信息，流通状态和流通过程的标识与实时获取。

2.1 模块设计

本系统主要由三部分组成，即仓库模块、出库模块以及信息录入模块，通信采用IEEE802.11协议。

仓库模块，由单片机、RFID读写器及温湿度传感器DHT11构成，用于监测仓库内RFID标签（药品箱）的状态信息。作为本管理系统的核心器件，连接信息录入模块和出库模块，应用层再和后台服务器连接，实现对药品流通过程中的信息监管以及信息修改功能，构成基于RFID和WSN集成的药品流通管理系统。

信息录入模块，由STM32和RFID读写器构成，可用于药品信息录入和读取。

图1 模块结构图

出库模块，由STM32单片机和RFID读写器构成，用于药品出库时的信息更新及查询，使药品流通时管理更为准确。

其模块结构图如图1所示。

2.2 硬件设计

本管理系统在硬件选择上使用STM32F103C18T6单片机作为控制单元的主控制器，使用RFID-RC522读写器作为RFID标签的信息修改设备，使用Wi-Fi模块作为射频收发设备的主要器件。STM32单片机实现收发RFID读写器所传信息数据， 数据传输到STM32单片机之后判断属于何种数据，随后上传至相对应的数据库之中，后台服务器调用数据库实现信息的查询。硬件逻辑结构设计如图2所示。

图2 硬件逻辑图

2.3 数据库设计

在基于RFID和WSN集成的药品流通管理系统中，包含有大量的信息，例如药品基本信息、药品出入库的日期信息、温湿度传感器所收集到的温湿度信息等。建立可靠的数据库对于优化数据采集、提升存储效率、满足客户需求等具有重要意义。

（1）药品信息。药品的基本信息在药品管理系统中是相当重要的，该信息为管理者对药品进行查询或者信息更新提供依据，在本系统中主要是对药品箱的信息进行管理，

（2）原料供应商信息。原料供应商信息数据库主要存储药品流通环节中原料供应环节的相关信息，例如进货日期、原料测试人、产地等。

（3）药品入库单信息。药品入库时刷RFID标签卡可以更新药品入库的基本信息，其所对应的实体E-R图如图3所示：

3 系统实现

本系统软件采用Java语言编写，以下选取登录模块和角色功能模块对本系统的实现进行相关介绍。

3.1 用户登录

图3 药品入库单实体图

用户登录有两个功能：

（1）药品追溯功能。使用药品追溯功能时，输入药品序列号，即RFID标签卡号，即可查询RFID卡号所代表的药品基本信息，具体包含如原料名称、原料供方、原料进货日期、原料状态、原料测试人员、产地等。

（2）用户注册和登录功能。本系统提供用户注册和登录功能，可以登录注册成为本系统的销售商和用户。

3.2 角色功能

系统默认有四种角色，分别是管理员、原料供应商、生产商和销售商，分别有不同的功能，以下简介各角色实现的功能。

（1） 管理员角色

管理员可实现的功能有用户信息管理、药品记录管理、药房数据监测、操作记录管理。而原料供应商、生产商以及销售商可实现的功能一样，有药品记录管理、药房数据监测、操作记录管理等。

用户信息管理界面如图4所示：

图4 用户信息管理界面

管理员角色最重要的功能是对注册账号进行查看、新增、编辑和删除的操作。

管理员另外一个主要功能是对仓库温湿度进行监控。温湿度信息对于药品箱来讲相当重要，需在药品流通管理系统中进行监控。温湿度信息来源于仓库模块的温湿度传感器，温湿度信息为实时监控所得，更新频率为3-4秒刷新一次。

（2）原料供应商角色

原料供应商角色为提供药品的角色，对应不同的药品供应对象有多个原料商。原料供应商在本管理系统中，可以刷卡录入相关的药品基本信息：如原料名称、原料供方、原料状态等。

（3）生产商角色

生产商角色为生产药品的厂家，药品生产完成后放入仓库中，等待药品的下一步操作，同样，生厂商也可以刷卡编辑相对应的药品基本信息如产地、生产批次号、生产许可证编号、检验状态等。

（4）销售商角色

销售商角色为销售本药品的商家，从仓库中运出药品，利用出库模块对药品进行相对应的基本信息如销售公司、仓库地点、检验状态、药品图样、药品简介等的更新。

4 结语

本文对基于RFID和WSN集成的药品流通管理系统进行了设计与实现，对于药品流通过程中存在的相关问题进行分析和解决。而在上述模型的分析中，可以看出结合RFID和WSN之后的药品流通模型是具有可实行性的，它相较于条形码的流通管理方式，具有诸多优异性，对行业发展具有积极作用。

【参考文献】

[1]沈苏彬等.物联网概念模型与体系结构[D].2010.

[2]李洋.RFID技术与在物联网中的应用[D].陕西省电子信息产品监督检验院.2011.

[3]王金川，覃真，韩煜.射频技术发展现状与应用[D].2007.

[4]陳志辉，王颖纯，刘燕权.基于物联网环境的图书馆RFID技术应用现状的研究[D].2015.

[5]俞磊等.融合RFID和WSN的药品流通物联网模型[D].安徽中医药大学医药信息工程学院.合肥.2013.