部隊疫苗冷鏈隨行實時監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建

高東旗，楊會鎖，鄧　兵，李金玉，李　宏，宋文靜，甘　露

部隊疫苗冷鏈隨行實時監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建

高東旗，楊會鎖，鄧兵，李金玉，李宏，宋文靜，甘露

目的：運用信息化技術(shù)構(gòu)建部隊疫苗冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)。方法：通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、射頻技術(shù)，對疫苗冷鏈的全流程進行全自動不間斷實時監(jiān)控，覆蓋整個疫苗流轉(zhuǎn)過程，并把溫度數(shù)據(jù)集中傳輸至指定的系統(tǒng)服務(wù)器（冷鏈云平臺）。結(jié)果：該系統(tǒng)實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的不間斷監(jiān)測及超溫報警，可以有效地防止斷鏈情況，大大提高了疫苗儲運的安全性。結(jié)論：該冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)為平戰(zhàn)條件下的疫苗等需要冷藏物品提供了可靠的技術(shù)保障。

部隊；疫苗；冷鏈；監(jiān)控

0　引言

疫苗的安全性日益受到重視[1-3]。運用信息化手段建設(shè)疫苗冷鏈監(jiān)測系統(tǒng)是消除疫苗事故隱患、有效監(jiān)控疫苗冷鏈的有效措施[4-6]。目前，國內(nèi)已有地方疾病控制中心開始探索運用冷鏈監(jiān)測系統(tǒng)對儲存疫苗的冷庫、冷鏈設(shè)備進行溫度監(jiān)控[7-8]。部隊目前對疫苗部分運送過程及末端接種缺乏監(jiān)測，各個環(huán)節(jié)均無溫度失控報警裝置，也缺乏野戰(zhàn)條件下對疫苗冷鏈的監(jiān)控。我們建立的平戰(zhàn)時疫苗冷鏈實時監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸不受地域、距離限制，保證了疫苗儲運及接種過程中的實時有效的溫度監(jiān)控，可以提高我軍野戰(zhàn)條件下疫苗等需要冷藏物品的隨行保障技術(shù)。

1　總體構(gòu)建

通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、射頻技術(shù)，對疫苗冷鏈的全流程進行全自動不間斷實時監(jiān)控，并把溫度數(shù)據(jù)集中傳輸至指定的系統(tǒng)服務(wù)器（冷鏈云平臺）。將疫苗從冷庫儲存、冷鏈冷藏箱運輸、接種點冷藏箱存放的全部流轉(zhuǎn)過程中的溫度納入實時在線監(jiān)控系統(tǒng)，有效地防止斷鏈情況，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

2　硬件

2.1冷鏈保溫箱

采用內(nèi)置天線、4層板設(shè)計。程序采用先進先出的方式存儲數(shù)據(jù)。主芯片為微控制單元（micoro controller unit，MCU）和全球移動通信系統(tǒng)（global system for mobile communication，GSM）模塊。北斗模塊的通信方式是串口連接。使用AT命令來控制GSM模塊和北斗模塊。界面顯示的各種信息可以反映冷藏箱當(dāng)前儀器的狀態(tài)，也可以通過按鍵設(shè)置查看冷藏箱的一些設(shè)置參數(shù)等。

2.2其他設(shè)備

冷庫的監(jiān)控采用有線485溫度變送器+局域網(wǎng)的架構(gòu)。冷庫的溫度實時監(jiān)控由一臺設(shè)置在本地的計算機與串口服務(wù)器組成監(jiān)控局域網(wǎng)，串口服務(wù)器再通過RS-485總線獲取若干個冷庫中每一臺溫度變送器的實時溫度數(shù)據(jù)，在本地監(jiān)控計算機上進行顯示與記錄。其他設(shè)備包括溫度記錄儀JD-Y20智能醫(yī)用冰箱ACM370L、PC服務(wù)器、串口服務(wù)器、2.4GHz射頻中繼器等。

3　軟件

軟件部分包括溫度監(jiān)控平臺軟件和保溫箱程序軟件。編程語言：C語言、IAR Embedded Workbench IDE。運行平臺：Windows平臺。通用分組無線服務(wù)技術(shù)（general packet radio service，GPRS）的數(shù)據(jù)存儲在MCU的FLASH里面。主要程序如下：

4　主要功能

軍區(qū)疾控中心冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)分為疫苗冷庫監(jiān)控系統(tǒng)、冷鏈保溫箱監(jiān)控系統(tǒng)、冷鏈室監(jiān)控系統(tǒng)、軟件平臺四大組成部分?？梢詫崿F(xiàn)全覆蓋不間斷的溫度監(jiān)測、記錄，實現(xiàn)不同地點、多種類冷鏈設(shè)備溫度的統(tǒng)一監(jiān)控管理；對疫苗領(lǐng)取過程中的溫度、位置、數(shù)量進行實時監(jiān)控。

整套冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)分為：（1）本地層：實時采集和收集溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至云端層；溫度數(shù)據(jù)實時顯示；本地的聲光報警。（2）云端層，即遠程服務(wù)器所在地的系統(tǒng)：可完成數(shù)據(jù)匯總、備份打印；可實時查看本地層溫度數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；短信報警功能。軟件界面如圖2所示。

圖2　軟件界面

4.1操作界面功能

該界面功能包括：（1）平面圖顯示溫度數(shù)據(jù)，自主控制平面圖上顯示的設(shè)備個數(shù)、位置、字體等參數(shù)。（2）支持報警超標(biāo)線顯示，具有曲線的縮放、時間查詢、缺數(shù)顯示、曲線保存、曲線打印等功能。（3）支持溫度、時間查詢，數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)打印。（4）顯示當(dāng)前所查看時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)最大值、最小值以及平均值。

4.2管理界面功能

支持分組管理與權(quán)限分級管理。只有系統(tǒng)管理員才能對整個系統(tǒng)的參數(shù)進行修改設(shè)置，一般用戶可以查詢所負責(zé)的監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，領(lǐng)導(dǎo)用戶可以查詢所有監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，非授權(quán)用戶不能查看或修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

4.3儀器管理功能

支持通過管理功能在線設(shè)定溫度變送器工作參數(shù)，支持網(wǎng)絡(luò)客戶機訪問主機監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)訪問溫度在線監(jiān)測，支持多用戶同時查詢數(shù)據(jù)、查看實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與總控中心同步。

4.4數(shù)據(jù)修補功能

支持將溫度變送器下載的數(shù)據(jù)導(dǎo)入溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性。

4.5自動備份

具有定時自動備份功能，防止因系統(tǒng)宕機導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

4.6災(zāi)難恢復(fù)

系統(tǒng)具有恢復(fù)功能。

4.7報警功能管理

系統(tǒng)提供多種報警，如聲光、GSM短信、聲卡報警等。

5　應(yīng)用效果

該系統(tǒng)實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)不間斷監(jiān)測和超溫報警，大大提高了疫苗儲運的安全性。

5.1疫苗冷庫監(jiān)控系統(tǒng)

當(dāng)溫度超標(biāo)時，溫度變送器可發(fā)出屏閃和蜂鳴報警，同時報警信息由短信報警器發(fā)送至多個管理員手機。同時本地計算機通過互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器相連接，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至云端服務(wù)器。

5.2冷鏈保溫箱溫度監(jiān)控系統(tǒng)

在疫苗裝入箱內(nèi)開始直至運送到目的地，箱內(nèi)傳感器實時收集溫度數(shù)據(jù)、電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)等，操作人員在云端管理平臺上可以實時全程監(jiān)控冷鏈保溫箱的溫度和流轉(zhuǎn)情況。如出現(xiàn)超標(biāo)、斷電等情況，冷鏈保溫箱本身可以進行聲光報警，并且自動發(fā)送短信給相關(guān)負責(zé)人。冷鏈保溫箱上的按鈕具有報警開關(guān)、報警上下限設(shè)置等功能，方便使用人直接在當(dāng)?shù)剡M行簡單操作。數(shù)據(jù)傳輸基本不受地域、距離影響，只要有手機信號覆蓋地域均可傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5.3接種點監(jiān)控系統(tǒng)

通過部署帶冷鏈的智能醫(yī)用冰箱的方式實現(xiàn)溫度實時監(jiān)測。通過使用智能醫(yī)用冰箱監(jiān)控系統(tǒng)，能保證溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。智能醫(yī)用冰箱作為接種點儲存疫苗的主要設(shè)備，是進行管理的重點，我們采用智能醫(yī)用冷藏箱+中繼器的方案。通過內(nèi)置在冷藏箱內(nèi)部的2.4 GHz超高頻無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)通過無線2.4 GHz的方式傳輸?shù)街欣^器，然后中繼器通過GPRS、互聯(lián)網(wǎng)等多種方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云端。智能醫(yī)用冰箱部署架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3　智能醫(yī)用冰箱部署架構(gòu)圖

6　結(jié)語

冷鏈系統(tǒng)是各級疾病預(yù)防控制中心開展免疫規(guī)劃工作不可缺少的保障，冷鏈設(shè)備（包括冷庫、冰箱、冷鏈保溫箱等）是否充足及處于正常運行狀態(tài)，直接影響免疫預(yù)防接種的安全質(zhì)量。世界各地正在加強疫苗冷鏈運輸、存儲、末端等環(huán)節(jié)中的監(jiān)控建設(shè)，以保障疫苗的安全使用[9-12]。我軍征兵時間由原來的冬季調(diào)整為秋季，也對疫苗的安全儲運提出了更高需求，所以有必要建立科學(xué)有效的疫苗冷鏈溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)。

該冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、射頻技術(shù)，對疫苗冷鏈的全流程進行全自動不間斷實時監(jiān)控，有效地防止了斷鏈情況，覆蓋了部隊疫苗流轉(zhuǎn)的全過程。

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（收稿：2014-11-24修回：2015-03-02）

Real-time monitoring technology for military vaccine cold chain

GAO Dong-qi,YANG Hui-suo,DENG Bing,LI Jin-yu,LI Hong,SONG Wen-jing,GAN Lu
（Center for Disease Control and Prevention,Beijing Military Area Command,Beijing 100042,China）

Objective To construct a military vaccine cold chain monitoring system by using informatization technology. Methods Technologies of Internet of Things,cloud computing and radiofrequency were applied to the automatic,continuous and real-time monitoring of the whole course of the vaccine cold chain,and the data on temperature were transmitted to the appointed system server.Results The system realized continuous temperature monitoring and overtemperature alarm to prevent the chain from breaking so as to enhance the safety during vaccine storing and transporting.Conclusion The system facilitates the refrigeration of vaccine and etc at wartime and peacetime.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：21-23，76]

troops;vaccine;cold chain;monitoring

[中國圖書資料分類號]R318；TP311.1；U295.1A

1003-8868（2015）10-0021-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.021

國家“十二五”科技重大專項（2013ZX10004203-001-005）；軍隊“十二五”重點項目（BWS11J060）；部隊衛(wèi)生與疾病防控應(yīng)用性研究項目（13BJY15）

高東旗（1963—），男，博士，研究員，主要從事傳染病防控方面的研究工作，E-mail：gaodq1217@163.com。

100042北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（高東旗，楊會鎖，鄧兵，李金玉，李宏，宋文靜，甘露）

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖