基于物聯(lián)網(wǎng)的臨床實驗室溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)的建立及應(yīng)用*

歐陽能良，黃福達，王偉佳，蘭海麗，溫冬梅

(中山大學附屬中山醫(yī)院檢驗醫(yī)學中心，廣東中山 528403)

·數(shù)字化臨床實驗室建設(shè)·

基于物聯(lián)網(wǎng)的臨床實驗室溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)的建立及應(yīng)用*

歐陽能良，黃福達，王偉佳，蘭海麗，溫冬梅

(中山大學附屬中山醫(yī)院檢驗醫(yī)學中心，廣東中山 528403)

目的 探討臨床實驗室溫濕度實時監(jiān)控系統(tǒng)的建立及應(yīng)用。方法 采用無線溫濕度監(jiān)測記錄儀、中繼器等組建溫濕度采集網(wǎng)絡(luò)，按臨床實驗室溫濕度管理標準和實時監(jiān)控要求開發(fā)系統(tǒng)軟件(含中間件功能)，與實驗室信息管理系統(tǒng)(LIS)實現(xiàn)無縫連接。結(jié)果 該實時監(jiān)控系統(tǒng)將采集的溫濕度數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中繼器后再轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)主機；當溫濕度超出范圍時可以短信或E-mail等方式向管理員發(fā)送實時警報；管理員可通過瀏覽器訪問主機，查看系統(tǒng)狀態(tài)且生成執(zhí)勤記錄，并可導(dǎo)出數(shù)據(jù)、生成報表。結(jié)論 該系統(tǒng)可24 h自動監(jiān)測臨床實驗室環(huán)境和設(shè)備的溫濕度，可滿足臨床實驗室溫濕度實時監(jiān)控的各項要求。

臨床實驗室；溫度；濕度；環(huán)境；監(jiān)控

臨床實驗室通過建立質(zhì)量管理體系來提高檢驗質(zhì)量已成為普通工作。質(zhì)量管理體系要求臨床實驗室監(jiān)測、控制和記錄環(huán)境條件[1]。儀器運行、試劑和樣本保存、微生物實驗等均有特定的溫濕度要求。人工記錄溫濕度存在間隔時間長、員工執(zhí)行力差、偽造數(shù)據(jù)和異常發(fā)現(xiàn)不及時等問題；商品化溫控系統(tǒng)功能比較單一，無法滿足質(zhì)量管理要求。本科室在商品化溫控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行軟件改造與二次開發(fā)，實現(xiàn)了24 h自動監(jiān)測溫濕度并跟蹤管理，滿足了臨床實驗室溫濕度監(jiān)控的各項要求，現(xiàn)介紹如下。

1 材料和方法

1.1 商品溫控系統(tǒng)軟硬件及安裝要求 無線溫濕度記錄儀，包括多種型號(電池/外接電源、內(nèi)置/外接感應(yīng)器、雙溫度/溫濕度感應(yīng)器)；中繼器，具有ZigBee+ RJ45接口；短信發(fā)射器，外插SIM手機卡；ToMonitor/ToClient實時監(jiān)測軟件，配套C/S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件；以上軟硬件由深圳華圖測控系統(tǒng)公司提供。冰箱、冷庫、水浴箱、培養(yǎng)箱和實驗室空間根據(jù)位置和要求選擇不同型號的溫濕度記錄儀，每個樓層/實驗室設(shè)置1個中繼器，短信發(fā)射器連接服務(wù)主機串口。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)及支撐軟件 開發(fā)軟件為Microsoft Visual Studio 2012，.Net Framework 4.5，Microsoft SQL Server 2012；應(yīng)用服務(wù)器為Internet Information Services 8(IIS)。

1.3 系統(tǒng)軟件改造方法 商品溫控系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試成功后，由本科室在質(zhì)量管理平臺(實驗室信息管理系統(tǒng)，即LIS的組成部分)上開發(fā)基于B/S結(jié)構(gòu)的溫濕度監(jiān)控和管理模塊，并與商品溫控系統(tǒng)無縫對接。

2 實驗與結(jié)果

2.1 安裝調(diào)試和初始化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò) 工程師按圖1結(jié)構(gòu)安裝、設(shè)置商品溫控系統(tǒng)軟硬件，參照本科室要求，設(shè)定每個監(jiān)測位點的分區(qū)、記錄間隔、溫濕度范圍、報警方式和管理員(手機號碼及E-mail)等信息。

圖1 商品溫控系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖

2.2 改造系統(tǒng)管理軟件 授權(quán)修改商品溫控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，添加執(zhí)勤記錄、失控記錄、比對記錄等數(shù)據(jù)庫表和字段；基于LIS質(zhì)量管理軟件平臺設(shè)計可實現(xiàn)執(zhí)勤管理、失控管理和比對管理等功能的web應(yīng)用程序[2]。

2.3 改造后系統(tǒng)功能與應(yīng)用

2.3.1 溫濕度數(shù)據(jù)的采集 溫濕度記錄儀按設(shè)定間隔采集環(huán)境或設(shè)備的溫濕度，自動發(fā)射無線信號，中繼器將無線信號轉(zhuǎn)換并經(jīng)局域網(wǎng)傳遞到服務(wù)主機，ToMonitor處理后存儲到數(shù)據(jù)庫中。記錄儀具有記錄存儲和自動上載功能，網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器出現(xiàn)故障并排除后，系統(tǒng)自動恢復(fù)數(shù)據(jù)。

2.3.2 系統(tǒng)報警功能與管理 管理員可設(shè)置每個記錄儀的報警方式、報警類型、溫濕度范圍和管理員(電話號碼及E-mail)等信息。當某個記錄儀斷電或掉線時，服務(wù)主機無法收到其數(shù)據(jù)，將觸發(fā)斷電/掉線報警；當監(jiān)測點的溫濕度超出設(shè)定范圍時，將觸發(fā)超限報警。報警觸發(fā)后，根據(jù)設(shè)定報警方式，相應(yīng)管理員將收到報警短信或E-mail，安裝ToClient軟件的大屏音箱播放報警音。此外，系統(tǒng)監(jiān)控界面儀器標簽實時溫度呈現(xiàn)紅色。本科室規(guī)定，系統(tǒng)報警后，相關(guān)人員需及時通過瀏覽器查看系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)自動生成執(zhí)勤記錄。

2.3.3 溫濕度比對與失控管理 根據(jù)臨床實驗室質(zhì)量管理要求，需要定期比對溫濕度，處理溫濕度失控的異常情況并提交失控報告。溫濕度比對與失控管理功能由質(zhì)量管理平臺功能模塊實現(xiàn)，當采用校準溫/濕度計對監(jiān)測位點測量后，在同期數(shù)據(jù)記錄上登記真實值，填寫比對記錄；當溫濕度發(fā)生超限失控報警時，管理員或執(zhí)勤人員需及時查找失控原因，必要時采取相應(yīng)措施，并在失控數(shù)據(jù)記錄上登記失控原因和處理措施等，填寫失控報告。

2.3.4 數(shù)據(jù)管理和報表功能 系統(tǒng)具有完善的數(shù)據(jù)管理和報表功能，方便普通員工和管理層使用。在系統(tǒng)狀態(tài)界面，記錄儀標簽實時顯示最新的溫濕度數(shù)據(jù)；系統(tǒng)能以數(shù)據(jù)和圖形方式顯示一段時間的記錄，并可導(dǎo)出Excel、BMP和PDF文件。系統(tǒng)還能匯總統(tǒng)計報警記錄、執(zhí)勤記錄、失控記錄和比對記錄等數(shù)據(jù)，并可導(dǎo)出Excel和PDF文件。

3 討論

人工填寫紙質(zhì)表格監(jiān)測溫濕度，員工依從性難以統(tǒng)一，記錄經(jīng)常缺漏；記錄間隔一般較長，存在監(jiān)測盲點；不易及時發(fā)現(xiàn)異常情況，容易影響檢驗質(zhì)量甚至造成損失；出現(xiàn)異常不易跟蹤，責任不易明確；數(shù)據(jù)可以修改和偽造，不能達到監(jiān)測效果。本系統(tǒng)自動定時監(jiān)測溫濕度，記錄不會缺漏，實現(xiàn)了連續(xù)監(jiān)測，幾乎沒有盲點；發(fā)生異常自動報警，確保檢驗質(zhì)量并避免損失；查看系統(tǒng)自動記錄執(zhí)勤，責任清晰可查；記錄數(shù)據(jù)自動生成并帶有校驗功能，杜絕修改和偽造。

自行研制和組建監(jiān)測系統(tǒng)[3]涉及電子電路、網(wǎng)絡(luò)和編程等多種技術(shù)，技術(shù)門檻高，不適合推廣；數(shù)據(jù)采集設(shè)備多通過RS232串口與計算機連接，系統(tǒng)安裝與維護較麻煩；數(shù)據(jù)采集設(shè)備自身不能存儲數(shù)據(jù)，出現(xiàn)故障無法恢復(fù)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)源自商品溫控系統(tǒng)，綜合了多種技術(shù)，臨床實驗室應(yīng)用門檻較低；系統(tǒng)采用無線信號混合以太網(wǎng)組網(wǎng)，安裝維護簡便、快捷；記錄儀具有記錄存儲和自動下載功能，多種故障排除后會自動恢復(fù)數(shù)據(jù)。

商品溫控系統(tǒng)設(shè)計為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域通用系統(tǒng)，軟件功能比較單一，只具有數(shù)據(jù)采集、報警和簡單管理功能，無法滿足臨床實驗室溫濕度管理要求；軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，用戶需要安裝客戶端才能使用。本系統(tǒng)改造了商品溫控系統(tǒng)的軟件，生成新的管理軟件(含中間件功能)，與LIS無縫連接，功能全面和完善，新增執(zhí)勤記錄，有利于追蹤責任、避免推諉，新增失控記錄與比對記錄等以滿足質(zhì)量管理要求；質(zhì)量管理平臺上新增溫濕度監(jiān)控和管理模塊為B/S結(jié)構(gòu)，免安裝客戶端，方便遠程用戶使用；同時保留C/S結(jié)構(gòu)客戶端軟件，適合監(jiān)控大屏使用。

大中型臨床實驗室因監(jiān)測位點多且分散，工作量較大，雖然商品溫控系統(tǒng)成本較高，但綜合成本較低，單純改造和開發(fā)軟件的技術(shù)門檻相對較低，易于推廣普及。盡管本系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點，但小型臨床實驗室監(jiān)測位點較少，經(jīng)濟壓力普遍較大，暫不適宜在小型臨床實驗室推廣。

[1]ISO15189.Medical laboratories-Requirements for quality and competence[S].International Organization for Standardization,2012.

[2]歐陽能良,溫冬梅,黃福達,等.臨床實驗室電子化記錄管理軟件模塊的建立與應(yīng)用[J].臨床檢驗雜志,2016,34(4):305-306.

[3]楊大千,徐根云,陳瑜.臨床實驗室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研制和應(yīng)用[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2011, 6(11):75-77.

(本文編輯：王海燕)

Establishment and application of a real-time monitoring system for temperature-humidity in clinical laboratory based on the Internet of things

OUYANGNeng-liang,HUANGFu-da,WANGWei-jia,LANHai-li,WENDong-mei

(ClinicalLaboratoryCenterofZhongshanHospitalAffiliatedtoSunYat-senUniversity,Zhongshan528403,Guangdong,China)

Objective To research the establishment and application of real-time monitoring system of temperature-humidity in clinical laboratories. Methods The collection net for temperature-humidity data was set up using wireless temperature-humidity recorders and repeaters, and a management software which connected to LIS seamlessly was developed according to the management standard for temperature-humidity in clinical laboratories and the requirements for real-time monitoring. Results The real-time monitoring system sent the collected data of temperature-humidity as needed to repeaters by wireless signal and then transferred to host computer. As long as the data was out of the allowable range, the monitoring system could trigger alarm by sending message or E-mail to administrator who accessed the host through web browser to view the status of system, save attendance records, export data and generated reports. Conclusion The automatically monitoring for temperature-humidity of circumstances and instruments in the laboratories was achieved for 24-hours of every day by the developed system and met with the relevant requirements of real-time monitoring for temperature-humidity in clinical laboratories.

clinical laboratory; temperature; humidity; circumstance; monitor

中山市醫(yī)學科研基金(2017J035)。

歐陽能良，1986年生，男，主管技師，大學本科，研究方向為臨床實驗室信息化，E-mail: lab_computer@live.com。

10.13602/j.cnki.jcls.2017.06.03

R446

A

2016-11-17)