基于北斗定位的智能药箱

陈诞玮 谢柳青 姜玉龙 余庭红 姚敦远 吴有龙 徐楠

摘 要：智能药箱是在智能医疗这个大背景下运用Web应用程序、北斗定位、自动控制、网络通信、RFID等技术研发出来的户外智能药箱。Arduino控制板为主控板，通过北斗模块能获取智能医药箱的实时位置信息，并通过WiFi模块的联网功能，将位置信息通过HTTP请求发送到后台的服务器数据库中，最后通过百度地图API提供的功能将该位置信息转换为坐标并展现在地图上。用户通过访问网页寻找离自己最近的智能药箱，获取智能药箱的位置信息并且了解医药箱内的药品配置，通过RFID识别药品信息了解药品针对的症状，使得用户在需要药品的第一时间在最近的地方获取药品。同时，管理员还可以通过射频识别技术对急救箱中的药品进行智能管理。该智能药箱采用现代智能化的设计理念，能够24 h随时待命，获取药品更加方便快捷，可以广泛地应用到智能医疗服务当中，极大地提高了人们的医疗水平质量。

关键词：物联网;北斗定位;WiFi通信;智能医疗;智能药箱;Arduino控制板

中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

据有关部门的数据统计，在突发紧急医疗事件中，有20%的患者还未得到救助就已经死亡，有大约80%是因为没有尽快进行紧急救助而死亡，造成这样的事情主要是没有及时展开紧急医疗处理，120急救车无法立即到场以及医院方面准备工作来不及等[1]。显然，第一时间的紧急抢救对突发事件中的患者起着性命攸关的影响。

随着社会和经济的飞速发展，国家现有的急救医疗服务体系已经不能保障人民群众对健康和安全的需求，因此，建立一个科学、专业、现代、智能、规范的急救医疗体系系统已成为一个热点话题[2]。由于原始的急救箱存在药品使用麻烦、耗时太久、使用时寻找困难等各种问题，而智能药箱使用当下较先进的技术手段，实现了对药物快速便捷的科学管理，同时能通过卫星定位快速获取离突发事件地点最近的急救医药箱。智能医疗的进步必须要有相应的技术手段才能得以实现，应运而生的物联网作为信息技术的新鲜血液，一定可以帮助推动智能医疗更加完全地融入人们的生活。我国的医疗卫生行业也应该使用这股新生力量，大力推进我国智能化医疗服务的发展，让其全方位智能化，使民众都能拥有科技和医疗行业共同发展所带来的福利。本文主要介绍基于卫星定位的户外智能药箱设计的系统方案、调试结果以及最终的实现功能。

1 整体设计

智能藥箱系统整体结构如图1所示。该智能药箱设计采用WiFi模块，通过北斗模块能获取智能医药箱的实时位置信息，并通过WiFi模块的联网功能，将位置信息通过HTTP请求发送到后台的服务器数据库中，最后通过百度地图API提供的功能将该位置信息转换为坐标并展现在地图上。使用Tomcat服务器作为搭载网页的Web服务器，MySQL作为存储和管理数据的数据库，阿里云服务器的Ubuntu系统作为搭载整个服务器的系统。通过STS软件完成后台服务器的控制代码编写以及前端页面展示的代码编写，最终导出WebContent文件夹的内容并发布到Tomcat服务器上，以便外网访问。通过RFID技术可以对智能药箱中的药品进行添加和管理操作，需要向智能药箱中补充药品时，管理员只需将带有RFID标签的药品靠近医药箱上的RFID阅读器，装有RFID阅读器的主控芯片即可直接向服务器发送该药品的相关信息以及数量，并添加到数据库中，在显示屏上显示。

2 功能阐述

2.1 用户功能

（1）通过网页地图控件定位出离自己和距离自己最近的智能药箱位置，如图2所示;

（2）远程查看该急救医药箱内药品配置，并根据地图找到医药箱后使用该医药箱。

2.2 管理员功能

在后台，管理员能快速进行药品的添加、管理操作[3]。

3 硬件设计

3.1 Arduino控制板

Arduino控制板上电之后首先初始化北斗模块，之后打开北斗模块电源，通过串口接收WiFi模块发来的北斗信息;接收到北斗信息时进行判断，若该北斗信息判断为无效信息，则继续接收北斗信息，并通过串口发送到Arduino主控板;若该信息为有效信息，则关闭北斗电源，同时根据北斗信息格式解析该北斗信息，提取出其中的经纬度数字，将经纬度数字通过HTTP请求发送到服务器存储在数据库中，之后控制板将进入睡眠，等待下一次定位。Arduino控制板硬件部分如图3所示。

3.2 北斗定位技术

北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力[4]，定位精度10 m，测速精度0.2 m/s，授时精度[5]10 ns。

该智能急救医药箱设计首先通过北斗模块获取智能医药箱的实时位置信息;然后，基于WiFi模块的联网功能，将位置信息通过HTTP请求发送到后台的服务器数据库中;最后，通过百度地图API提供的功能将该位置信息转换为坐标并展现在地图上[6]。智能药箱北斗定位流程如图4所示。

3.3 RFID技术

在该医药箱设计中，通过RFID技术管理员可以对智能药箱中的药品进行添加和管理操作，用户也可通过自己的症状知晓自己需要什么药，装有RFID阅读器的主控芯片即可直接向服务器发送该药品的相关信息以及数量，并添加到数据库中[7]。

3.4 显示屏

显示器安装在此药箱表面，用来显示识别到的药品名称与价格。其外围电路如图5所示。

4 软件设计

4.1 网络通信技术

该智能药箱使用网络通信技术中常用的HTTP协议（超文本传输协议），通过模块上的手机卡访问服务器并将数据存入数据库中。一般情况下，由用户端发起一个HTTP请求，搭建一个到网站指定端口的TCP连接[8]。网站可以从这个端口接收到用户发过来的请求，当接收到请求时，网站（向用户端）发回一个命令行和响应短消息。

4.2 数据库服务器技术

数据库是一个根据数据结构来存放和管理数据的虚拟仓库，把智能药箱的相关数据存放在数据库中。当多个用户进行数据库的访问操作时，数据库服务器可以支持并行运行机制，来处理同时发生的多个事件。与此同时，把智能药箱数据放在数据库中，拥有编程量少、安全性好、管理可靠、资源利用充分、性能好和易扩展的优点。

4.3 WiFi通信技术

该设计主要使用WiFi通信和北斗模块实现定位和发送HTTP请求功能。WiFi模块通过串口通信向Arduino控制板发送北斗模块获取到的位置信息，Arduino控制板会解析该数据。当出现有效的北斗信息时，Arduino控制板通过串口控制WiFi发送HTTP请求到服务器，并将新的坐标更新到数据库中[9]。

5 结 语

当前我国智能医疗仍处在发展的起步阶段，智能药箱作为院前急救的必要组成部分，是实现智能医疗的一个重要环节。通过使用本文的智能药箱，能够大大提高院前急救的抢救成功率，实现查询医药箱位置、远程查看医药箱的药品配置、共享使用智能药箱以及智能管理药品的配置等功能;在此基础上可以添加呼叫附近医护人员、自动计算用户使用药品情况等功能，使急救医药箱更加智能和高效，提高了院前急救的成功率，应用范围更加广泛[10]。本智能药箱可以广泛地应用到智能医疗服务当中，极大地提高了人們的医疗水平质量。

参 考 文 献

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