基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統設計與實現

鄭均輝　楊航

【摘 要】本文針對藥品流通環節的監控與管理提出相應的解決方案。通過基于RFID和WSN的物聯網技術，使得藥品相關信息可以得到實時跟進與隨地查詢，相對清晰透明的過程避免了藥品流通中存在的安全，成本等問題。使用的硬件部分有STM32單片機，Wi-Fi模塊，RFID標簽，軟件部分使用Java編寫了后臺服務器。

【關鍵詞】藥品流通；RFID；WSN；物聯網

中圖分類號： F49；TP391.44；TN929.5 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0100-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.047

【Abstract】This article is aimed at strengthening the monitoring and management of medicine in circulation， and put forward a solution. Through the technology of Internet of things based on RFID and WSN， the information of drug related can be followed up and inquired in real time. The process of relatively clear and transparent avoids the problems of safety and cost in the circulation of medicine. The hardware part has STM32 microcontroller， WiFi module， RFID tag， and software part uses Java to compile the background server.

【Key words】Medicine circulation； RFID； WSN； Internet of things

0 引言

近年來，物流行業發展迅速，但針對藥品流通的管理卻發展緩慢，而藥品在人們生活中的重要性不言而喻，對其流通過程的監控也必不可少[1]。以往，在藥品運輸過程中監管缺失，事故頻發，流通環節造成的問題舉不勝舉，如2018年7月爆出的“長春長生假疫苗”事件更是讓人觸目驚心。在當前的藥品流通管理技術中，大量的使用了條形碼、二維碼等標簽，雖然成本低，但是識別繁瑣、識別信息單一，已經不能滿足當前行業使用需求[2]。隨著無線傳感器網絡技術（WSN）和射頻識別技術（RFID）的發展，可以很好的利用以上技術解決藥品流通過程中的種種問題。

本文設計了一套基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統，相對清晰透明的流通過程能夠更加有效的避免藥品流通中存在的安全，成本等問題。

1 相關技術介紹

本系統主要使用了RFID技術和WSN技術。

RFID （Radio Frequency Identification）即射頻識別[3]，一套完整 RFID 系統由閱讀器與標簽兩部分組成。其中標簽（Tag，即射頻卡）由電容器、RFID芯片和感應線圈組成。而閱讀器則用來讀取和寫入標簽內部信息。由閱讀器給標簽發射特定頻率的無線電波，來驅動標簽電路，進而將內部存儲的信息進行相應的收發[4]。RFID 具有讀取數據方便、識別速度快、穿透性好等諸多優點。

WSN（Wireless Sensor Network）即無線傳感器網絡[5]，是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡所有者的。

2 系統設計

該系統主要應用RFID技術和WSN技術，通過給藥品包裝上粘貼射頻識別標簽，并在流通過程中的各個環節安裝相應的環境監控傳感器，將射頻識別標簽和無線傳感器網絡結合，由此達成對藥品的基本信息，流通狀態和流通過程的標識與實時獲取。

2.1 模塊設計

本系統主要由三部分組成，即倉庫模塊、出庫模塊以及信息錄入模塊，通信采用IEEE802.11協議。

倉庫模塊，由單片機、RFID讀寫器及溫濕度傳感器DHT11構成，用于監測倉庫內RFID標簽（藥品箱）的狀態信息。作為本管理系統的核心器件，連接信息錄入模塊和出庫模塊，應用層再和后臺服務器連接，實現對藥品流通過程中的信息監管以及信息修改功能，構成基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統。

信息錄入模塊，由STM32和RFID讀寫器構成，可用于藥品信息錄入和讀取。

圖1 模塊結構圖

出庫模塊，由STM32單片機和RFID讀寫器構成，用于藥品出庫時的信息更新及查詢，使藥品流通時管理更為準確。

其模塊結構圖如圖1所示。

2.2 硬件設計

本管理系統在硬件選擇上使用STM32F103C18T6單片機作為控制單元的主控制器，使用RFID-RC522讀寫器作為RFID標簽的信息修改設備，使用Wi-Fi模塊作為射頻收發設備的主要器件。STM32單片機實現收發RFID讀寫器所傳信息數據， 數據傳輸到STM32單片機之后判斷屬于何種數據，隨后上傳至相對應的數據庫之中，后臺服務器調用數據庫實現信息的查詢。硬件邏輯結構設計如圖2所示。

圖2 硬件邏輯圖

2.3 數據庫設計

在基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統中，包含有大量的信息，例如藥品基本信息、藥品出入庫的日期信息、溫濕度傳感器所收集到的溫濕度信息等。建立可靠的數據庫對于優化數據采集、提升存儲效率、滿足客戶需求等具有重要意義。

（1）藥品信息。藥品的基本信息在藥品管理系統中是相當重要的，該信息為管理者對藥品進行查詢或者信息更新提供依據，在本系統中主要是對藥品箱的信息進行管理，

（2）原料供應商信息。原料供應商信息數據庫主要存儲藥品流通環節中原料供應環節的相關信息，例如進貨日期、原料測試人、產地等。

（3）藥品入庫單信息。藥品入庫時刷RFID標簽卡可以更新藥品入庫的基本信息，其所對應的實體E-R圖如圖3所示：

3 系統實現

本系統軟件采用Java語言編寫，以下選取登錄模塊和角色功能模塊對本系統的實現進行相關介紹。

3.1 用戶登錄

圖3 藥品入庫單實體圖

用戶登錄有兩個功能：

（1）藥品追溯功能。使用藥品追溯功能時，輸入藥品序列號，即RFID標簽卡號，即可查詢RFID卡號所代表的藥品基本信息，具體包含如原料名稱、原料供方、原料進貨日期、原料狀態、原料測試人員、產地等。

（2）用戶注冊和登錄功能。本系統提供用戶注冊和登錄功能，可以登錄注冊成為本系統的銷售商和用戶。

3.2 角色功能

系統默認有四種角色，分別是管理員、原料供應商、生產商和銷售商，分別有不同的功能，以下簡介各角色實現的功能。

（1） 管理員角色

管理員可實現的功能有用戶信息管理、藥品記錄管理、藥房數據監測、操作記錄管理。而原料供應商、生產商以及銷售商可實現的功能一樣，有藥品記錄管理、藥房數據監測、操作記錄管理等。

用戶信息管理界面如圖4所示：

圖4 用戶信息管理界面

管理員角色最重要的功能是對注冊賬號進行查看、新增、編輯和刪除的操作。

管理員另外一個主要功能是對倉庫溫濕度進行監控。溫濕度信息對于藥品箱來講相當重要，需在藥品流通管理系統中進行監控。溫濕度信息來源于倉庫模塊的溫濕度傳感器，溫濕度信息為實時監控所得，更新頻率為3-4秒刷新一次。

（2）原料供應商角色

原料供應商角色為提供藥品的角色，對應不同的藥品供應對象有多個原料商。原料供應商在本管理系統中，可以刷卡錄入相關的藥品基本信息：如原料名稱、原料供方、原料狀態等。

（3）生產商角色

生產商角色為生產藥品的廠家，藥品生產完成后放入倉庫中，等待藥品的下一步操作，同樣，生廠商也可以刷卡編輯相對應的藥品基本信息如產地、生產批次號、生產許可證編號、檢驗狀態等。

（4）銷售商角色

銷售商角色為銷售本藥品的商家，從倉庫中運出藥品，利用出庫模塊對藥品進行相對應的基本信息如銷售公司、倉庫地點、檢驗狀態、藥品圖樣、藥品簡介等的更新。

4 結語

本文對基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統進行了設計與實現，對于藥品流通過程中存在的相關問題進行分析和解決。而在上述模型的分析中，可以看出結合RFID和WSN之后的藥品流通模型是具有可實行性的，它相較于條形碼的流通管理方式，具有諸多優異性，對行業發展具有積極作用。

【參考文獻】

[1]沈蘇彬等.物聯網概念模型與體系結構[D].2010.

[2]李洋.RFID技術與在物聯網中的應用[D].陜西省電子信息產品監督檢驗院.2011.

[3]王金川，覃真，韓煜.射頻技術發展現狀與應用[D].2007.

[4]陳志輝，王穎純，劉燕權.基于物聯網環境的圖書館RFID技術應用現狀的研究[D].2015.

[5]俞磊等.融合RFID和WSN的藥品流通物聯網模型[D].安徽中醫藥大學醫藥信息工程學院.合肥.2013.