物聯網技術在自動發藥系統中的開發應用研究

尚廣偉 張志強

（北京信息科技大學機電學院，北京100192）

物聯網技術在自動發藥系統中的開發應用研究

尚廣偉 張志強

（北京信息科技大學機電學院，北京100192）

以目前醫院藥房工作效率低為背景，介紹了一種以物聯網技術為基礎的自動發藥系統，對其開發應用進行了研究，旨在提升藥房的發藥工作效率。

物聯網；自動發藥；開發；流程

0 引言

隨著各種病癥和病患的增多，醫院的處方量也隨之增加，傳統的單純人工發藥模式已不能滿足大醫院藥房的工作效率需求。而物聯網技術的發展，為自動發藥系統的研發帶來了新的機遇。為適應現代化藥房的發展需求，通過對藥房融入PC、自動化、物流聯網等先進技術，可以實現上藥、發藥、取藥等流程的全面機械自動化[1]，以此提高藥房的管理水平和整體服務質量。

1 發藥模式

一般配藥模式主要有兩種：一種是人工配藥，藥師到藥房手動配藥，再拿到窗口給病人；另一種是半自動配藥，系統出藥后，藥師整理到藥籃里送給病人[2]。

1.1 人工配藥

人工配藥模式，是在病人提交了處方之后，藥師去藥庫給病人找藥，再給病人。目前大部分醫院依然采用這種模式，只有在藥師非常熟悉藥房每個位置的對應藥品的情況下，才能提高工作效率，這既增加了藥師的工作難度，又降低了藥師的工作效率。一旦換了新藥師，這種劣勢就更加明顯。

1.2 半自動配藥

半自動配藥模式，采用密集存儲和自動出藥形式，當病人刷卡取藥時，系統接收到HIS數據，給控制器發出相應指令，出藥設備將藥品轉到出藥口，待藥師取完，送至患者[3]。半自動出藥流程如圖1所示。

圖1 半自動出藥流程示意圖

半自動配藥模式雖然能夠滿足中型醫院需求，但是對于大型三甲醫院，它的工作效率依然稍顯不足，尤其是在醫院處方集中時，患者仍需等待較長時間。藥師的既定取藥速度，限制了這個模式的工作效率。

因此，如果能夠融合物聯網關鍵技術，就能促使藥房的出藥更加高效、智能、穩定。

2 物聯網

2.1 特性

物聯網是在互聯網的概念基礎上提出的，它把網絡延伸到物與物之間，讓物與物進行信息交換通信，對其進行更細致的研究優化，以此實現對物的智能控制、定位和管理。

2.2 結構

物聯網囊括了很多關鍵技術，如圖2所示，它由3個部分組成：低層，即感知器層，通過射頻、智能傳感器和圖像采集技術時刻采集相關數據；數據傳輸層，通過有線和無線技術把底層數據傳輸到服務器，保證數據傳輸及時、準確；處理層，上位機利用云計算、數據挖掘技術，對數據進行詳細的處理研究，掌控信息。

圖2 物聯網技術

3 自動發藥體系

3.1 自動發藥流程

HIS經物聯網給系統管理軟件發出相應指令并接到數據后，數據庫查出藥品所在位置，然后給下位機發出指令，經系統處理后，將藥品通過運輸通道傳送到自助取藥機柜。自動發藥體系如圖3所示。

圖3 自動發藥體系

自動發藥體系的信息識別過程（圖4）是通過RFID讀取卡上的信息，查出藥品位置，病人刷卡取藥，使得藥房的發藥工作更加靈活和人性化。

3.2 發藥系統模塊

自動發藥體系包含3個模塊：數據采集、控制硬件、信息管理軟件。

3.2.1 數據采集

低頻（13.65 MHz）與高頻（2.45 GHz）讀寫器采集電子標簽數據，與病人信息綁定。上位機給下位機發出指令后，數據通過RS485協議和無線模塊傳給上位機[4]。

圖4 自動發藥體系的信息識別過程

讀寫工作規律如圖5所示，讀寫器與電子標簽之間的射頻信號傳輸通過耦合元件在空間中實現，依據時序關系，實現能量傳輸、信息互換。信號耦合分為兩種：

（1）電感耦合，如變壓器；

（2）電磁反向散射耦合，如雷達。

3.2.2 硬件控制

RC522低頻讀卡模塊，與控制器之間以SPI模式通訊，讀卡模塊和控制器有主次之分，所需電壓為3.3 V；MSP430F149芯片，有64個I/O端口，采取時鐘8M，P3端口以第二功能與RC522傳輸數據。

上位機通過RS485或無線模塊通訊，RS485傳輸穩定，PC機最多帶256個控制器，控制器由撥碼器設置單獨地址；無線模塊采用AT86RF231系列。

3.2.3 信息管理軟件

發藥信息管理系統分為管理級和執行級。管理級作為信息管理中樞，負責取藥信息的存儲，接收HIS信息，進行邏輯處理，得到加密數據，傳送給執行層處理，反饋管理層解密后的數據，管理層和執行層之間得以進行數據通訊。

3.3 定位的原理

RFID定位方法包括TDOA、TOA、RSSI和AOA。無線射頻識別不用人工編寫，能通過無線訊號精準定位識別并讀寫數據，主要用于管理定位方面，流行較晚，但在很多領域得到了應用。

自動發藥體系采用了標簽有源、非接觸式、高頻RFID技術，能夠同時識別多個電子標簽。

圖5 讀寫工作規律

4 結語

本文根據國內醫院藥房的工作現狀，有策略性地選擇了基于物聯網技術的現代化藥房系統，實現了發藥全自動化。

該系統的應用能夠有效減少藥師壓力，節約成本，解決了藥房工作效率低、病人候藥時間長等問題，提高了藥房的整體管理水平。

[1] 韓美林，劉有耀.RFID定位技術和常見算法比較[J].產業與科技論壇，2014，12（1）：89-91.

[2] 梁必勇，史潤琴.微機在藥品效期管理中的應用[J].中華醫藥雜志，2003，3（9）：1.

[3] 張斐.藥房全自動發藥系統[J].物流技術：裝備版，2013（5）：93-95.

[4] 楊江兵，劉曉平，金輝.自動化藥房中RFID定位技術的研究[J].湖北民族學院學報，2014，9（3）：68-71.

2015-11-20

尚廣偉（1990—），男，河南人，碩士研究生，研究方向：機械設計及理論。