基于電子標簽的監護儀維護管理系統研發

王清波 虞 成 朱雋典 胡志奇 楊 攀 陳國雄

基于電子標簽的監護儀維護管理系統研發

王清波①虞 成①朱雋典①胡志奇①楊 攀①陳國雄①

目的：建立信息化的維護管理平臺，通過設計數據庫及相應的標簽及信息管理系統，完成對監護儀設備的維護管理及提示。方法：設計標簽管理系統，利用桌面讀寫器讀寫單個標簽數據，同時寫入單個監護儀對應的設備信息。設計多監護維護管理系統，采用遠距離讀寫器，讀寫當前維修區域內的標簽數據，定期查詢數據庫，計算設備是否需要提醒工程師，采用MSP430F449控制器，結合MC37i發送短信數據。結果：標簽管理系統與維護顯示系統能夠有效設置及讀取標簽數據，全球移動通信系統(GSM)通訊單元能夠實時傳輸短信，數據傳輸與管理快速、方便。結論：構建了一套能夠集中監督及定時查詢的維護管理系統，實現對監護儀進行及時的科學維護。

電子標簽；數據庫；全球移動通信系統

[First-author’s address] Equipment Department, Hangzhou First People’s Hospital, Hangzhou 310006, China.

預防性維護(preventive maintenance，PM)是周期性地對設備進行一系列科學的維護工作，以確保儀器安全地處于最佳工作狀態。監護儀作為醫院常規配置的醫療設備，對臨床醫療保障具有重要的意義[1-2]。針對監護儀的預防性維護能夠降低故障發生的風險，同時降低維修成本。但是由于監護儀保有量較大，正常情況下大部分在用，如何合理的規劃維護時間具有實際的意義。

射頻識別(電子標簽)(radio frequency identification，RFID)又稱射頻標簽、射頻卡或應答器，是RFID系統中存儲數據和信息的電子裝置，每個標簽由唯一的電子標示碼確定，附著在被標識的對象上，存儲被識別對象的相關信息。讀寫器獲得RFID的標識號傳輸到中央監控系統中，結合數據庫可以方便的監控目標對象的狀態[3-4]。但RFID也有其局限性，如在金屬環境中無法使用，距離同樣是其應用的限制因素，只有通過提供額外的網絡，使用無線網絡如GSM等來擴展其能力，最大程度地擴展RFID的應用范圍[5]。

1 監護儀維護管理系統設計

基于RFID的維護管理系統的設計包括標簽管理系統、維護信息顯示系統和GSM單元。其物理基礎是RFID和RFID讀寫器，GSM模塊，軟件設計的基礎單元是數據庫設計。標簽管理系統負責一對一的標注監護儀上的RFID。維護信息顯示系統負責顯示當前集中維修區域內的所有監護儀及其維護信息，檢測當前需要及時維護的監護儀信息。同時顯示系統定時輪轉查詢當前監護儀數據，對未維修設備核對維護信息。最終，利用GSM單元負責向工程師發送監護儀維護提示信息(如圖1所示)。

1.1 基于RFID的維護管理系統設計

針對單個設備標簽采用讀寫距離較短的桌面讀寫器JT-6210，可以對單個設備標簽設置EPC信息，同時設置相對應的數據庫信息。維護信息顯示系統需要同時顯示多個監護儀標簽，并發讀寫器選用JT-9292讀寫器，其為一個EPC Class 1 Gen2 UHF RFID的遠距離一體化固定式讀寫器，采用了美國進口技術，具有極高的盤存率和標簽讀取率，能讀取調整移動的標簽和真正實現密集讀取模式。

圖1 維護管理系統設計圖

(1)基于MySQL的數據庫設計。MySQL是一個開放源碼的小型關聯式數據庫管理系統，被廣泛地應用在Internet上的中小型網站中，其體積小、速度快，總體擁有成本低[6-7]。在本系統中需創建一個數據庫，包含兩個數據表，一個為監護儀信息數據表，另一個為工程師數據表。監護儀信息數據庫包含數據編號、設備編號、標簽EPC區域數據、最近維護時間、維護周期(單位為月)及科室編號等。EngInfo包含ID、科室編號、科室名稱、工程師姓名及工程師手機等。具體創建為：

Create table MonitorInfo (

id int auto_increment not null primary key，eqid char(20)，MaintainDate char(10)，MaintainCircle int，OfficeID char(30)，epc char(20)

)；

CREATE TABLE EngIfo(

常規剪沖工藝，定子圓片沖制分為兩道工序：(1)圓形片落料；(2)沖片經人工旋轉一定角度沖制定位鍵槽。按照該工藝方法，工作效率低，工作量大，費時費力，而且容易出錯，不利于產品流轉。于是提出了將落料與沖槽兩道工序合并為一道工序，設計可換位沖槽定子圓片落料模。該模具在傳統落料模的基礎上，增加了可換位鍵槽凸模，文中主要介紹可換位鍵槽凸模模塊的設計。

id int not null auto_increment， OfficeID char(3)， OfficeName char(30)， EngName char(30)，Phone char(10)

)；

(2)基于C#的維護信息顯示系統。C#是微軟公司發布的一種面向對象的、運行于.NET Framework之上的高級程序設計語言，應用C#可以快速地編寫各種應用程序[8]。維護信息顯示系統包含讀寫器控制(連接、天線選擇等)、讀卡及數據庫讀及數據顯示等模塊。讀卡及讀寫器控制部分直接調用廠家提供的DLL文件。數據庫基本操作：

MySQLConnection conn=new MySQLConnection (new MySQLConnectionString(“localhost”，“sys1”，“root”，“***”，3306).AsString)；

conn.Open()；

string strsql=“select * from monitorinfo where id=”+epc.text；

MySQLDataAdapter da=new MySQLDataAdapter (strsql，conn)；

維護顯示系統負責計算維護時間。使用MSP430F449與計算機串口連接，維護信息顯示系統定時輪轉查詢設備信息數據庫，若發現離上次維護時間超出期限(如半年)，根據當前設備的使用科室信息查詢科室管理數據庫，發送數據至相應工程師的手機。維護信息顯示系統串口設計使用CSerialPort類，包含InitPort()，ClosePort()，openPort()，OpenListenThread()，CloseListenTread()，ListenThread()等函數。

1.2 基于GSM的遠程通訊模塊設計

GSM是當前世界數字移動電話領域應用最為廣泛的技術，是全球數字蜂窩通信標準。通過使用GSM無線網絡，可以實現無線發送和接收通訊信號[9]。

(1)通訊模塊電源設計。GSM模塊在工作時瞬時電流較大，因此電源設計需要能夠瞬時提供較大電流[10-11]。LM2576系列是美國國家半導體公司生產的3 A電流輸出降壓開關型集成穩壓電路，其內含固定頻率振蕩器(52 kHz)和基準穩壓器(1.23 V)，并具有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路(如圖2所示)。

圖2 GSM模塊電源設計圖

(2)通訊模塊及控制器設計。選用西門子工業級GPRS模塊MC37i作為無線通信模塊，MC37i通過50腳板到板連接器與外界建立通信接口[12]。選擇核心芯片采用MSP430F449，在上電后MC37i為關閉狀態，MSP430F449微控制器控制IGT引腳拉低至少100 ms即可開啟MC37i模塊[13]；MSP430F449微控制器通過串口1向MC37i發送關機指令“AT SMSO”可以關閉MC37i模塊，如果MC37i不能正常關閉，還可通過控制其EGOFF引腳拉低至少10 ms將其強制關機。當MC37i正常工作后，使用AT+CMGS指令往指定手機中發送信息[14-15]。控制器與通信模塊的主要連接如圖3所示。

圖3 GSM模塊控制設計圖

2 結果

2.1 監護儀維護管理系統顯示界面

維護管理系統顯示界面包含連接設置區、消息顯示區等內容。連接設置區設置串口或者網絡連接，窗口顯示區顯示設備編號、使用科室、最近維護時間、主管工程師以及下次維護時間等數據。下次維護時間由最近維護時間和維護周期計算(如圖4所示)。

圖4 監護儀維護管理系統顯示圖

2.2 GSM通信單元

維護管理系統計算出監護儀超出維護時間后，系統查詢EngInfo數據庫。獲得當前EPC編號下設備的科室信息、工程師信息及電話信息。GSM通訊單元利用串口發送信息至MSP430F449控制板，控制板發送AT指令至具體手機。因使用AT+CMGF=1指令，數據形式為英文。如干部病房監護儀需維護，則通知相應工程師，具體信息為：“EqID：200868652216， Office Name：Cadres ward， need to be maintained， last maintain date is 2013-09-06”。

3 結論

本研究設計的標簽管理系統，利用桌面讀寫器JT-6210讀寫單個標簽數據，同時寫入單個監護儀對應的設備信息。設計多監護維護管理系統，采用遠距離選用JT-9292讀寫器，讀寫標簽數據，結合數據庫信息顯示當前維護狀態。同時計算是否需要電話通知，電話通知單元采用MSP430F449設計控制器，使用MC37i發送短信數據。

本研究構建了一整套結合軟件、硬件的中央維護管理系統，為管理者提供了一個能夠集中管理設備維護狀態的系統，便于實時監督和管理。經小范圍機器試驗，該系統達到預期的設計技術要求，性能穩定，后續將進行完整的測試實驗。

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Research on monitor maintains system based on RFID and GSM

/WANG Qing-bo, YU Cheng, ZHU Jun-dian, et al// China Medical Equipment,2014,11(10):53-56.

Objective: It is important to the clinical security by establishing an information management platform, and prompting engineers to maintain equipment periodically. Methods: Design label management system, using the desktop reader to read and write a single label data, and write to a single monitor with corresponding equipment information. Design multi monitor maintenance management system, read and write tag data for current monitor within the region, combined with database information to display the current maintenance state. At the same time the system periodically queries the database, computes if devices need to be reminded for engineers to maintain, and send SMS data by using a MSP430F449 controller with MC37i module. Results: Tag management system and maintenance system can set and read tag data effectively. GSM communication unit can transmit messages in real time. In a word, it is fast and convenient for data transmission and management. Conclusion: We construct a maintenance management system which can supervise and query the monitor information, then the monitors can be maintained scientifically. At the same time, to a certain extent, the engineers can allocate the time more efficiently.

Radio frequency identification; Database; Global system for mobile communication

1672-8270(2014)10-0053-04

R197.324

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.10.018

2014-04-29

①杭州市第一人民醫院設備科 浙江 杭州 310006

王清波，男，(1983- )，碩士，工程師。杭州市第一人民醫院設備科，從事醫學生物傳感器檢測、醫療設備的臨床驗證研究以及醫療設備售后的技術支持工作。