醫院冷鏈設施溫度監控管理系統的研究與應用

龔國麗曾 建干 峰

?

醫院冷鏈設施溫度監控管理系統的研究與應用

龔國麗①曾 建①干 峰①

［摘要］目的：研究醫院冷鏈設施溫度監控管理系統，對醫院冷鏈設施的溫、濕度變化進行實時監控，并結合醫院應用驗證。方法：基于無線射頻識別（RFID）、物聯網以及計算機技術實現系統硬件和軟件平臺的搭建，通過系統試運行和分析案例進行系統改進，實現系統的全面推廣與應用。結果：系統經過1年的調試運行，能夠準確有效地監控醫院冷鏈設施的溫、濕度異常，并及時給出現場聲光提示和遠程報警，有效提高醫院冷鏈溫度監控管理水平。結論：該系統能確保冷鏈設施溫度監控的精細化管理，可提供安全可追溯的歷史數據，為構建以溫度為基準的冷鏈設施全程質量安全控制體系提出新的解決方案。

［關鍵詞］無線射頻識別；物聯網技術；溫度監控；冷鏈設施；質量控制

龔國麗，女，（1984- ），碩士，助理工程師。中山大學附屬腫瘤醫院總務處設備科，華南腫瘤學國家重點實驗室，從事設備工程采購與管理工作。

［First-author’s address］ Department of Equipment， Sun Yat-Sen University Cancer Hospital， Guangdong，Guangzhou 510060， China.

隨著醫院腫瘤標本、血液樣本以及藥品數量逐步上升，醫院的超低溫冰箱、低溫冰箱及醫用冰箱等冷鏈設施的購置數量日益增多。以往，醫院對此類設施的監控管理相對滯后，仍然停留在單純的人工記錄、分散的人工管理水平。管理者無從考究冷鏈設施的性能以及穩定性是否符合標本、試劑及藥品等冷鏈物資的存儲要求、日常存取和盤點等操作是否規范以及操作時引發的溫度變化是否會對冷鏈物資造成不良影響等問題。因此，及時有效地實現冷鏈設施溫控的管理，通過智能化管理，進一步改善醫院冷鏈設施的管理現狀，避免因人為因素造成管理缺失的風險已成為目前工作中當務之急需要解決的問題。

隨著信息產業的不斷發展，物聯網的應用與發展得到越來越多人的關注。物聯網技術是把傳感器嵌入和裝備到各種物體中，按約定的協議將物體連接起來，進行信息交換和通訊，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理［1-3］。在網絡中，存在能力超強的中心計算機群，能夠對網絡中的人員、機器、設備和基礎設施實時的管理和控制，在此基礎上，管理者可以更加精細化和動態地管理生產和生活，進一步提高工作效率。

基于射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術，又稱無線射頻技術的冷鏈監控技術已成為物聯網應用領域發展的重要方向［4-6］。RFID技術是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。隨著RFID技術的成熟性發展，RFID產品種類更加豐富多樣，電子標簽成本不斷降低，規模應用的行業逐漸擴大，RFID技術也廣泛地應用于醫藥冷鏈設備存儲與物流運輸領域［7］。有相關研究表明，RFID技術在食品冷鏈領域的應用主要在對冷藏車的實時定位、食品來源追溯、產品溫度記錄以及運輸與倉儲的管理等［8-9］。因此，本研究在醫院冷鏈設施中設計并應用溫控智能管理系統，對醫院冷鏈設施運行狀況進行專業化、信息化管理，實現保護冷鏈設施中存放的藥品、試劑及標本存儲安全的目的。

1 冷鏈設施溫度監控管理系統需求分析

藥品、試劑以及血樣標本存儲安全對于醫院日常醫療活動及科研工作的重要性不言而喻［10］。在存儲過程中，溫度和濕度變化是影響其品質變化的主要因素，是質量安全追溯的關鍵因素之一。隨著標本量的日益增多，醫院的冷鏈設施數量不斷上升，超低溫冰箱的數量累計已達上百臺，傳統的冷鏈設施溫度管理方式無法滿足實現快速信息實時性和動態性的監測需求，冰箱故障造成標本遭受破壞，使醫療、科研工作蒙受損失的負面事件屢次發生。隨著物聯網技術的進步，RFID技術以快速、便捷和無線傳輸的溫度采集具有明顯的優勢，能夠提高冷鏈設施溫度監測的自動化水平。

2 冷鏈設施溫度監控管理系統架構

醫院冷鏈設施的溫控管理系統主要解決標本與藥品保存過程中溫度無記錄或缺失等問題，滿足各級管理部門對溫度追溯的要求，并能夠根據獲得的實時監測信息提示對冷鏈設備采取及時的維護處理。系統包含硬件以及軟件組成部分，實現溫度和濕度數據采集，數據通訊以及數據處理等功能。

2.1 系統架構

系統采用ASP.NET開發工具，使用瀏覽器和（或）服務器（browser/server，B/S）軟件架構，利用SQL SERVER建立數據庫平臺，基于Windows的開發環境使用C#語言用于系統界面和代碼開發。系統基于傳感技術、RFID無線通信技術及計算機技術，實現醫院對冷鏈設施運行的智能化管理。系統的架構包括感知層、網絡層和應用層，在感知層通過安置于冷鏈設施的溫度和濕度有源標簽，采集溫度和濕度數據；通過無線和有線網絡、網絡傳輸層數據讀卡器將數據上報至服務器端；在應用層通過冷鏈監控管理軟件實現對數據顯示與查詢、分析及處理（如圖1所示）。

圖1 冷鏈設施溫度監控管理系統架構框圖

2.2 硬件組成

系統的硬件部分主要由數據采集模塊、數據讀寫模塊以及服務器3部分組成，其中數據采集模塊是通過在冷鏈設施內粘附溫、濕度標簽完成數據采集；數據讀寫模塊主要使用固定式讀卡器，每個讀卡器具有唯一MAC地址并與指定標簽綁定，兩者是通過無線RFID進行通訊；服務器負責WEB站點的管理與信息發布，數據讀卡器與服務器管理系統之間是通過網絡實現連接［11］。

目前，冷鏈設施使用的溫度標簽主要使用固定標簽，又分為固定溫度標簽和固定溫度和濕度標簽。固定溫度標簽主要用于藥品存儲設備監控，如冰箱、冰柜及保溫箱等；固定溫度和濕度標簽主要用于冷庫、庫房、藥房室內溫度和濕度監測。通過安裝監控硬件，自動采集及顯示冷鏈設施的溫度和濕度數據，實現軟硬件通訊及數據存儲。

2.3 系統主要功能

根據醫院冷鏈設施的放置地點、資產歸屬等實際情況，為方便管理對每臺監控的冰箱或冷庫進行編碼，該編碼具有唯一性，作為冷鏈設施的身份識別。系統主要功能包括數據查詢、報警預警、冷鏈驗證及系統分析等模塊實現。

（1）數據查詢。系統支持實時數據及歷史數據顯示、查詢功能，對超出上限、下限的溫度和濕度數據進行標紅和注釋，直觀查看超標情況。

（2）報警預警。當發生設備故障、標簽缺電以及溫度和濕度數據超出報警閾值等情況，系統可及時進行靈活的現場聲光預警及遠程短信預警。

（3）系統分析。系統維護人員可通過系統運行分析模塊對系統所有溫度和濕度無線標簽的工作狀態進行檢查與分析，包括檢查標簽電池電量、標簽信號強度、數據上傳情況及丟點情況分析等。

3 冷鏈設施溫度監控管理系統應用效果

3.1 溫濕度管理數據有效監控

在完成前期系統的需求分析以及設計開發后，經過應用推廣，醫院大部分冷鏈設備已安裝該系統監控硬件，冷鏈設施溫控管理系統經調試運行1年表明，運行效果良好，對硬件故障或異常監控數據均能及時有效地進行現場及遠程報警，有效地幫助醫院對冷鏈設施進行智能化監管。用戶可通過瀏覽器遠程訪問其冷鏈設備的溫度和濕度管理數據，查詢當前或歷史數據，完成數據追溯，并根據曲線情況分析查找數據異常原因，及時提出改造措施，改進技術方案。

3.2 提供完整的溫度曲線

醫院病房標本保存超低溫冰箱，該批標本為臨床試驗標本，溫度保存要求保持在-70 ℃以下，溫度數據要求可追溯，必須提供可視化的溫度曲線供有關主管部門核查。在使用該系統前僅能提供手工記錄溫度數據，無法提供完整的溫度曲線；安裝使用該系統后，用戶可以登錄訪問查看設備的監控數據并能導出數據曲線，滿足數據的完整性及可追溯性要求（如圖2所示）。

圖2 超低溫水箱固定標簽溫度曲線圖

固定標簽溫度曲線顯示，該冰箱的溫度數據出現異常，在14∶00∶00時監控溫度逐漸上升到-63.4 ℃，約20 min后逐漸下降到正常溫度-86 ℃。收到預警后工程師經過現場檢查確認是冰箱除霜引起溫度異常；其原因是由于該冰箱使用年限已超過5年，結霜較為嚴重，而除霜過度則引起箱體溫差較大；要求使用者在除霜時應注意溫差問題，定期進行除霜處理。

3.3 系統應用中注意事項

（1）服務器安全。在項目實施初期，服務器硬件放置在實驗室公共區域，在調試期間，出現因區域停電后服務器停電，經巡檢及時排除故障，后將服務器遷入專用機房。服務器硬件安全運行是軟件系統正常運行的基礎條件，必須保證不間斷供電和具備良好散熱環境，以支持服務器的正常運轉。

（2）溫度驗證。軟件系統設計時已充分考慮溫度分布驗證，并可對多測點進行分布驗證，但由于缺乏第三方溫度標準對比，容易引起溫度誤差而造成不良影響，該問題可通過超低溫冰箱自帶的溫度顯示模塊或使用校準溫度計記錄溫度與軟件系統驗證模塊進行對比校驗，并通過調整固定標簽的位置解決誤差問題。

4 結論

通過設計開發冷鏈設施溫度監控管理系統并在醫院范圍內安裝應用，實現了對全院超低溫冰箱、藥品保存箱及冷庫等冷鏈設施的全程溫度監控。構建監控系統，不僅實現了冷鏈設施的實時溫度監測，還獲取到冷鏈設施質量安全變化的連續動態信息。冷鏈設施溫度監控管理系統提供的溫度信息管理功能，方便各級管理部門與使用科室實現歷史數據追溯，提高冷鏈溫度監控的透明度，對保證標本存儲以及用藥安全都具有十分重要的意義［12］。

通過對冷鏈設施溫度監控管理系統的測試與運行驗證表明，以RFID標簽技術作為監控手段，將手工記錄溫度數據轉變為智能監控管理模式，可極大提高冷鏈設施的管理效率，完善冷鏈設施全程質量安全控制體系。

參考文獻

［1］梁娟，李金霞，張立強.基于物聯網技術的ICU病房監控系統設計［J］.中國醫學裝備，2015，12（12）：75-77.

［2］陳平.RFID技術在醫院新生兒管理的運用［J］.醫療衛生裝備，2006，27（5）：35-36.

［3］王竹萍，郭磊，曹世華.物聯網技術在醫院資產管理系統中的應用［J］.計算機時代，2011（8）：61-65.

［4］王宇航.基于RFID的藥品包裝信息管理系統［D］.北京：北京交通大學，2011.

［5］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.藥品冷鏈物流運作規范［M］.北京：中國質檢出版社，2012.

［6］谷吉海，劉釵，龐明，等.藥品冷鏈監控系統數據傳輸程序設計［J］.包裝工程，2014（5）：21-26.

［7］劉娜，李銳.淺議RFID技術在冷鏈物流中的應用［J］.中國信息科技，2011（3）：82-83.

［8］Abad E，Palacio F，Nuin M，et al.RFID smart tag for traceability and cold chain monitoring of foods：Demonstrationin an intercontinental fresh fish logistic chain［J］.J Food Engineer，2009，93（4）：394-399.

［9］Jedermann R，Ruiz-Garcia L，Lang W.Spatial temperature profiling by semi-passive RFID loggers for perishable food transportation［J］.Computers and Electronics in Agriculture，2009，65（2）：145-154.

［10］劉淑芳，劉麗靜.中心血站做好多種冰箱溫度監測的體會［J］.實用醫技雜志，2004，11（15）：1450.

［11］李磊.基于RFID技術的醫院消毒供應中心管理系統設計與實現［J］.中國醫療器械雜志，2012，36（2）：106-108.

［12］孫桂香，呂穎，劉景漢.冷鏈設備監控系統在血液管理中的應用［J］.臨床輸血與檢驗，2012，14（1）：46-47.

①中山大學附屬腫瘤醫院設備科 廣東 廣州 510060

［文章編號］1672-8270（2016）05-0009-03 ［中圖分類號］ R197.324

［文獻標識碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.003

作者簡介

收稿日期：2016-01-13

The research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital

GONG Guo-li， ZENG Jian， GAN Feng

China Medical Equipment，2016，13（5）:9-11.

［Abstract］ Objective: To have a research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital and real-time monitor the temperature and humidity changes of cold-chain facilities. Methods: Based on RFID radio frequency， Internet of things and computer technology to realize the construction of the system hardware and software platform， through commissioning and case analysis for system improvement， the system was popularized and applied comprehensively. Results: After one year’s trial run， it showed that the system could accurately and effectively monitor the abnormal temperature and humidity of the hospital’s cold chain facilities and give the acousto-optic hint and remote alarm in time，effectively improving the management level of cold chain temperature control. Conclusion: The system could guarantee the fine management of the cold chain facilities temperature control， provide safe and traceable historical data， and put forward a new solution for building the quality and safety of cold chain facilities temperature control system.

［Key words］Radio frequency identification； Internet of things technology； Temperature monitoring； Cold chain facilities；Quality control