布－加綜合征實驗室管理系統設計探討

唐 璐，祖茂衡，莊銀蘋，卞水榮

（1．徐州醫學院醫學影像學院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫學院附屬醫院，江蘇徐州 221002）

布－加綜合征實驗室管理系統設計探討

唐 璐1，祖茂衡2，莊銀蘋1，卞水榮1

（1．徐州醫學院醫學影像學院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫學院附屬醫院，江蘇徐州 221002）

針對布－加綜合征實驗設備的工作特點和工作要求，應用二維碼和遠、近距離無線通信技術對不同設備進行自動識別管理，基于智能手機和計算機服務器開發了一套智能管理系統。該系統主要包括設備的引進、借出、歸還等信息的記錄與追溯，設備的遠程操作控制和語音即時通信。該管理系統實現了布－加綜合征實驗室設備的智能管理，極大地提高了實驗設備的管理和使用效率，對布－加綜合征的研究具有重要意義。

布－加綜合征實驗室；遠程管理系統；二維碼識別

布－加綜合征在我國黃淮流域有較高的發病率。該病發病隱匿，病程較長，對該病的發病原因和發病機制的研究仍有待深入［1－2］。徐州醫學院附屬醫院收治了數量較多的布－加綜合征患者，并成立了國內首個針對特殊疾病的實驗室——布－加綜合征實驗室。該實驗室已完成知識學習與交流網站的建設和圖像信息管理系統的建設［3－5］。由于實驗室儀器設備種類多、技術資料多、儀器設備的使用時間和頻率也有差異，管理難度較大。

為更好地保存實驗技術信息和管理實驗設備，筆者對布－加綜合征實驗室管理系統設計進行了探討，使該系統既能保證實驗室設備的安全性，又在很大程度上減輕了實驗室管理員的工作負擔，實現實驗室設備的綜合管理。

1 總體設計

1．1 對系統的要求

為更好地對布－加綜合征進行實驗研究，布－加綜合征實驗室管理系統應滿足以下幾方面要求。

（1）目前實驗室建立了PCR室、微量元素分析室、細胞培養室等，擁有微量元素分析儀、基因擴增儀、熒光分光光度計、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計、CO2培養箱、冷凍離心機、低溫冰箱、水浴箱、電子天平、超凈臺等一系列的配套儀器設備。由于實驗儀器設備種類較多，一些大型儀器價格昂貴，需要記錄與追溯這些實驗設備的引進、借用、歸還等信息。因此，為了對不同設備進行識別管理，系統應采用二維碼技術對設備進行快速識別。

（2）布－加綜合征實驗室的一些設備的使用方式比較特殊。例如原子吸收分光光度計需要預熱和冷卻，有些設備需要提前開啟和延遲關閉，實驗室管理者需要等待一定的時間后才能操作。這樣既浪費了管理者的時間，又對教學科研造成不便。因此，需要能夠對設備進行遠程操控，或者進行定時操控，使管理者在做其他事情時無需守候在實驗設備旁邊。系統通過提供遠程監控的方式，使研究人員可方便地進行遠程查詢設備狀態和提前開啟或推后關閉設備。遠程監控實現方式主要通過管理系統終端和實驗室服務器進行遠距離無線數據通信，服務器通過近距離無線通信網絡查詢設備狀態或控制設備運行。

（3）在布－加綜合征的實驗研究中，要依次連續使用不同的儀器設備，這就要求實驗室合理地分配儀器的使用時間，滿足多個研究人員的共同使用實驗室設備的需求。系統通過增加語音即時通信功能，方便研究人員在使用設備時相互溝通，合理分配設備的使用時間，增加設備的使用效率。

1．2 系統結構

布－加綜合征實驗室管理系統包括管理系統終端、服務器和無線通信模塊。管理系統終端基于智能手機和Android系統實現，可以通過攝像頭掃描設備上的二維碼，對實驗設備進行識別管理。實驗室服務器和實驗設備通過近距離無線通信模塊進行通信，從而服務器可以查詢和控制實驗設備的工作狀態；管理系統終端與安裝在實驗室服務器上的遠距離無線模塊之間采取基于TCP／IP的Socket通信方式。系統終端發送的命令經過電信交換網傳送到實驗室服務器，服務器根據命令并通過近距離無線網絡，查詢并記錄實驗設備的狀態或控制設備的運行方式，然后給管理系統終端反饋設備的狀態信息。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

2 實驗室管理系統的設計

2．1 系統數據庫設計

應用SQL Server2000設計數據表［6－7］。系統數據庫主要包括3類數據表。

（1）設備信息表。記錄設備總體信息，包括設備編號、型號、購置人、購置緣由、購置日期、報廢日期、借用狀態信息。當實驗室購買新設備時，通過管理系統終端軟件輸入的信息發送至服務器軟件，經過解析處理后添加到這個表。

（2）設備使用狀況表。用于記錄設備的借用情況，包含編號、借用日期、歸還日期、借用人姓名、借用人證件號、借用人電話、用途等字段。在設備借／還的時候，通過管理系統終端記錄的信息將添加到此表。

（3）設備操作信息表。用于記錄設備控制信息，包含編號、操作指令、操作人、操作時間等字段。實驗室管理人員通過管理系統終端控制設備的信息將添加到此表。

2．2 服務器端設計

系統的服務器分為 Web服務器和數據庫服務器［8］。Web服務器為此系統增加了以B／S架構為基礎的網頁管理系統配置訪問功能以及Web Service接口程序。當管理員通過管理系統終端軟件查詢數據庫時，可以通過Web Service接口訪問設備使用情況、借記狀態、控制狀況等數據庫信息。基于．NET的數據庫查詢程序都是用C＃語言編寫，其特點是執行效率高，安全性好。數據庫服務器主要用于接收智能手持端傳來的數據，將數據解析后存入系統的數據庫表中。可以在服務器軟件界面查看歷史操作信息和數據庫信息。對于需要的信息可以選擇導出或打印。

2．3 設備信息記錄以及追溯

系統使用二維碼標簽作為實驗室設備的標志，二維碼的信息包括設備編號、設備型號等［9－10］。當新購入實驗設備時，以設備的順序編號和設備的型號兩個信息生成該設備的標志二維碼并存入數據庫。在設備管理工作中，通過掃描設備二維碼就能獲取該設備的相關信息并可存入數據表中。當設備出現故障或者其他意外情況時，可以通過掃描設備的二維碼調用系統數據庫中該設備的所有歷史信息，以供追本溯源，快速排除故障或解決問題。

2．4 設備遠程控制

在布－加綜合征實驗室，原子吸收分光光度計等一些設備的使用需要提前開啟或者延遲關閉，以實現預熱、冷卻等技術要求。為此，設計了設備遠程控制功能，替代了以往實驗管理員守候設備等待開關的情況，使實驗管理員通過管理系統的移動終端即可遠程控制設備。實驗管理員將需要的實驗設備控制命令發送到實驗室內的服務器，服務器通過近距離無線網絡向對應的實驗設備發送開關機命令。

近距離無線網絡的無線傳輸芯片采用nRF24L01，通過SPI與單片機相連，單片機通過串口與服務器或者實驗設備相連。當服務器需要向實驗設備發送命令時，先通過串口將命令發送給單片機，單片機控制無線芯片通過無線鏈路，由nRF24L01將命令傳送到指定的實驗設備，實現設備的開、關或延時開、關。這些操作記錄也會存入數據庫中以供以后查詢。

2．5 語音即時通信

在系統中實現了無線環境下零消費的語音通話功能。該通話基于SIP協議，采用Asterisk作為虛擬交換機，只要一臺聯網的電腦，結合VOIP技術［11－12］，就能架設整個實驗室大環境及實驗室外無線環境下的通話系統。點擊撥號可以是兩個客戶端之間通話，也可以將座機連接路由器，并且在語音服務器注冊一個地址，實現客戶端與座機的通話。

3 系統實現

布－加綜合征實驗室管理系統的終端運行于Android系統。進入系統后需輸入用戶名和密碼登錄。系統主界面共分為6個功能模塊，分別是新進設備、設備借用、設備歸還、設備信息、工作圈子和設備控制（見圖2）。點擊“新進設備”按鈕，可以對新設備進行添加、登記；點擊“設備借用”按鈕，可以對設備進行借用登記；點擊“設備歸還”按鈕，可以對設備進行歸還登記；點擊“設備信息”按鈕，可以查詢設備信息；點擊“工作圈子”按鈕，管理員之間、管理員與非管理員之間可以進行語音即時通信；點擊“設備控制”按鈕，可以進入設備控制界面。

在設備控制界面，右上角的“添加設備”按鈕用來將設置好的設備編號添加至軟件中。選擇需要控制的設備名，點擊需要的操作命令按鈕，即可將操作命令發送至服務器軟件。操作命令包括4種簡單操作：開啟、關閉、延時開啟、延時關閉（見圖2）。

圖2 布－加綜合征實驗室管理系統運行界面

系統實物如圖3所示。當服務器接收到命令并解析后，即將操作命令通過串口A發送至單片機B（AT－mega16），單片機B將數據包通過近距離無線模塊上的天線C發送給近距離無線模塊上的天線D，D由單片機E控制接收信息，E根據命令包參數選擇性控制繼電器F，通過F來控制設備G（圖中用電機演示）的啟動與關閉。

圖3 系統實物圖

4 結束語

布－加綜合征實驗室管理系統可對實驗設備進行綜合管理，實現設備信息的記錄與追溯、實驗設備簡單的遠程操作、實驗室管理者間的即時通信等功能。該管理系統促進了實驗室管理方式的優化。本系統需要改進的技術包括視頻遠程監控、定時遠程控制等更多的移動化遠程智能控制技術。

（References）

［1］汪忠鎬，韓新巍．布－加綜合征介入治療與研究進展［M］．鄭州：鄭州大學出版社，2009：128－258．

［2］汪忠鎬，李春民，卞策，等．布－加綜合征的發展與展望［C］／／第六屆國際布加綜合征學術大會暨汪忠鎬血管論壇、首屆中國布加綜合征與靜脈疾病介入治療大會論文集．2010：701－703．

［3］莊銀蘋，祖茂衡，唐璐，等．布－加綜合征實驗室建設探討［J］．實驗技術與管理，2011，28（3）：176－177，180．

［4］趙淳，祖茂衡，莊銀蘋，等．布－加綜合征專題知識學習與交流網站建設探討［J］．實驗技術與管理，2013，30（4）：78－80．

［5］莊銀蘋，王權，唐璐，等．布－加綜合征圖像信息管理系統的設計探討［J］．實驗技術與管理，2014，31（1）：117－119．

［6］嚴冬梅．數據庫原理［M］．北京：清華大學出版社，2011．

［7］何玉潔，數據庫原理與應用教程［M］．北京：機械工業出版社，2011：1－100．

［8］求是科技．SQL Server2000數據庫開發技術與工程［M］．北京：人民郵電出版社，2004：1－80．

［9］姜海．手機二維碼在網絡媒體中的應用及發展前景［J］．出版發行研究，2013（5）：19－21．

［10］龐明．物聯網條碼技術與射頻識別技術［M］．北京：中國財富出版社，2011．

［11］王笑妍，崔超．基于路由隊列管理提高通話質量的方法研究［J］．北京理工大學學報，2013，33（7）：754－758．

［12］盧燕飛，劉云．VOIP綜合實驗平臺設計［J］．實驗技術與管理，2010，27（1）：54－57．

Discussion on design of Budd－Chiari syndrome laboratory management system

Tang Lu1，Zu Maoheng2，Zhuang Yinping1，Bian Shuirong1
（1．Department of Medical Imaging，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China；2．Affiliated Hospital，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China）

Considering the requirements and features of the experimental equipment of Budd－Chiari syndrome，a set of intelligent management system based on the smart phone and computer server is implemented，which is used to identify and manage different equipment with the help of two－dimensional code and long－distance and short－range wireless communication technology．This system includes the ability of recording and tracing information about adding，borrowing，and returning equipment，remote controlling and instant communication．It realizes the intelligent management of Budd－Chiari syndrome laboratory equipment，and greatly improves the efficiency of managing and utilizing of experimental equipment，and is significant for studying Budd－Chiari syndrome．

Budd－Chiari syndrome laboratory；long－distance management system；two－dimensional code identi－fication

TP393

A

1002－4956（2015）3－0167－04

2014－08－13

江蘇省科技項目臨床醫學科技專項（BL2012021）；江蘇省高校自然科學基金項目（12KJD310007）

唐璐（1982—），女，江蘇徐州，碩士，講師，從事醫學信息方面的研究．