基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭均輝　楊航

【摘 要】本文針對(duì)藥品流通環(huán)節(jié)的監(jiān)控與管理提出相應(yīng)的解決方案。通過基于RFID和WSN的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得藥品相關(guān)信息可以得到實(shí)時(shí)跟進(jìn)與隨地查詢，相對(duì)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(jī)，Wi-Fi模塊，RFID標(biāo)簽，軟件部分使用Java編寫了后臺(tái)服務(wù)器。

【關(guān)鍵詞】藥品流通；RFID；WSN；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)： F49；TP391.44；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(yè)發(fā)展迅速，但針對(duì)藥品流通的管理卻發(fā)展緩慢，而藥品在人們生活中的重要性不言而喻，對(duì)其流通過程的監(jiān)控也必不可少[1]。以往，在藥品運(yùn)輸過程中監(jiān)管缺失，事故頻發(fā)，流通環(huán)節(jié)造成的問題舉不勝舉，如2018年7月爆出的“長(zhǎng)春長(zhǎng)生假疫苗”事件更是讓人觸目驚心。在當(dāng)前的藥品流通管理技術(shù)中，大量的使用了條形碼、二維碼等標(biāo)簽，雖然成本低，但是識(shí)別繁瑣、識(shí)別信息單一，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前行業(yè)使用需求[2]。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）和射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的發(fā)展，可以很好的利用以上技術(shù)解決藥品流通過程中的種種問題。

本文設(shè)計(jì)了一套基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統(tǒng)，相對(duì)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(guān)技術(shù)介紹

本系統(tǒng)主要使用了RFID技術(shù)和WSN技術(shù)。

RFID （Radio Frequency Identification）即射頻識(shí)別[3]，一套完整 RFID 系統(tǒng)由閱讀器與標(biāo)簽兩部分組成。其中標(biāo)簽（Tag，即射頻卡）由電容器、RFID芯片和感應(yīng)線圈組成。而閱讀器則用來讀取和寫入標(biāo)簽內(nèi)部信息。由閱讀器給標(biāo)簽發(fā)射特定頻率的無線電波，來驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽電路，進(jìn)而將內(nèi)部存儲(chǔ)的信息進(jìn)行相應(yīng)的收發(fā)[4]。RFID 具有讀取數(shù)據(jù)方便、識(shí)別速度快、穿透性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

WSN（Wireless Sensor Network）即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[5]，是由大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要應(yīng)用RFID技術(shù)和WSN技術(shù)，通過給藥品包裝上粘貼射頻識(shí)別標(biāo)簽，并在流通過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)安裝相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)控傳感器，將射頻識(shí)別標(biāo)簽和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，由此達(dá)成對(duì)藥品的基本信息，流通狀態(tài)和流通過程的標(biāo)識(shí)與實(shí)時(shí)獲取。

2.1 模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由三部分組成，即倉(cāng)庫(kù)模塊、出庫(kù)模塊以及信息錄入模塊，通信采用IEEE802.11協(xié)議。

倉(cāng)庫(kù)模塊，由單片機(jī)、RFID讀寫器及溫濕度傳感器DHT11構(gòu)成，用于監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)RFID標(biāo)簽（藥品箱）的狀態(tài)信息。作為本管理系統(tǒng)的核心器件，連接信息錄入模塊和出庫(kù)模塊，應(yīng)用層再和后臺(tái)服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品流通過程中的信息監(jiān)管以及信息修改功能，構(gòu)成基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統(tǒng)。

信息錄入模塊，由STM32和RFID讀寫器構(gòu)成，可用于藥品信息錄入和讀取。

圖1 模塊結(jié)構(gòu)圖

出庫(kù)模塊，由STM32單片機(jī)和RFID讀寫器構(gòu)成，用于藥品出庫(kù)時(shí)的信息更新及查詢，使藥品流通時(shí)管理更為準(zhǔn)確。

其模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

本管理系統(tǒng)在硬件選擇上使用STM32F103C18T6單片機(jī)作為控制單元的主控制器，使用RFID-RC522讀寫器作為RFID標(biāo)簽的信息修改設(shè)備，使用Wi-Fi模塊作為射頻收發(fā)設(shè)備的主要器件。STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)收發(fā)RFID讀寫器所傳信息數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊TM32單片機(jī)之后判斷屬于何種數(shù)據(jù)，隨后上傳至相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)之中，后臺(tái)服務(wù)器調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息的查詢。硬件邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 硬件邏輯圖

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統(tǒng)中，包含有大量的信息，例如藥品基本信息、藥品出入庫(kù)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(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于優(yōu)化數(shù)據(jù)采集、提升存儲(chǔ)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(tǒng)中是相當(dāng)重要的，該信息為管理者對(duì)藥品進(jìn)行查詢或者信息更新提供依據(jù)，在本系統(tǒng)中主要是對(duì)藥品箱的信息進(jìn)行管理，

（2）原料供應(yīng)商信息。原料供應(yīng)商信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)藥品流通環(huán)節(jié)中原料供應(yīng)環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，例如進(jìn)貨日期、原料測(cè)試人、產(chǎn)地等。

（3）藥品入庫(kù)單信息。藥品入庫(kù)時(shí)刷RFID標(biāo)簽卡可以更新藥品入庫(kù)的基本信息，其所對(duì)應(yīng)的實(shí)體E-R圖如圖3所示：

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)軟件采用Java語(yǔ)言編寫，以下選取登錄模塊和角色功能模塊對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)介紹。

3.1 用戶登錄

圖3 藥品入庫(kù)單實(shí)體圖

用戶登錄有兩個(gè)功能：

（1）藥品追溯功能。使用藥品追溯功能時(shí)，輸入藥品序列號(hào)，即RFID標(biāo)簽卡號(hào)，即可查詢RFID卡號(hào)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(jìn)貨日期、原料狀態(tài)、原料測(cè)試人員、產(chǎn)地等。

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

3.2 角色功能

系統(tǒng)默認(rèn)有四種角色，分別是管理員、原料供應(yīng)商、生產(chǎn)商和銷售商，分別有不同的功能，以下簡(jiǎn)介各角色實(shí)現(xiàn)的功能。

（1） 管理員角色

管理員可實(shí)現(xiàn)的功能有用戶信息管理、藥品記錄管理、藥房數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、操作記錄管理。而原料供應(yīng)商、生產(chǎn)商以及銷售商可實(shí)現(xiàn)的功能一樣，有藥品記錄管理、藥房數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、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(duì)注冊(cè)賬號(hào)進(jìn)行查看、新增、編輯和刪除的操作。

管理員另外一個(gè)主要功能是對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控。溫濕度信息對(duì)于藥品箱來講相當(dāng)重要，需在藥品流通管理系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控。溫濕度信息來源于倉(cāng)庫(kù)模塊的溫濕度傳感器，溫濕度信息為實(shí)時(shí)監(jiān)控所得，更新頻率為3-4秒刷新一次。

（2）原料供應(yīng)商角色

原料供應(yīng)商角色為提供藥品的角色，對(duì)應(yīng)不同的藥品供應(yīng)對(duì)象有多個(gè)原料商。原料供應(yīng)商在本管理系統(tǒng)中，可以刷卡錄入相關(guān)的藥品基本信息：如原料名稱、原料供方、原料狀態(tài)等。

（3）生產(chǎn)商角色

生產(chǎn)商角色為生產(chǎn)藥品的廠家，藥品生產(chǎn)完成后放入倉(cāng)庫(kù)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(duì)應(yīng)的藥品基本信息如產(chǎn)地、生產(chǎn)批次號(hào)、生產(chǎn)許可證編號(hào)、檢驗(yàn)狀態(tài)等。

（4）銷售商角色

銷售商角色為銷售本藥品的商家，從倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)出藥品，利用出庫(kù)模塊對(duì)藥品進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的基本信息如銷售公司、倉(cāng)庫(kù)地點(diǎn)、檢驗(yàn)狀態(tài)、藥品圖樣、藥品簡(jiǎn)介等的更新。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)基于RFID和WSN集成的藥品流通管理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)于藥品流通過程中存在的相關(guān)問題進(jìn)行分析和解決。而在上述模型的分析中，可以看出結(jié)合RFID和WSN之后的藥品流通模型是具有可實(shí)行性的，它相較于條形碼的流通管理方式，具有諸多優(yōu)異性，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

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