基于北斗定位的智能藥箱

陳誕瑋 謝柳青 姜玉龍 余庭紅 姚敦遠(yuǎn) 吳有龍 徐楠

摘 要：智能藥箱是在智能醫(yī)療這個(gè)大背景下運(yùn)用Web應(yīng)用程序、北斗定位、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、RFID等技術(shù)研發(fā)出來(lái)的戶外智能藥箱。Arduino控制板為主控板，通過北斗模塊能獲取智能醫(yī)藥箱的實(shí)時(shí)位置信息，并通過WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請(qǐng)求發(fā)送到后臺(tái)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)并展現(xiàn)在地圖上。用戶通過訪問網(wǎng)頁(yè)尋找離自己最近的智能藥箱，獲取智能藥箱的位置信息并且了解醫(yī)藥箱內(nèi)的藥品配置，通過RFID識(shí)別藥品信息了解藥品針對(duì)的癥狀，使得用戶在需要藥品的第一時(shí)間在最近的地方獲取藥品。同時(shí)，管理員還可以通過射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)急救箱中的藥品進(jìn)行智能管理。該智能藥箱采用現(xiàn)代智能化的設(shè)計(jì)理念，能夠24 h隨時(shí)待命，獲取藥品更加方便快捷，可以廣泛地應(yīng)用到智能醫(yī)療服務(wù)當(dāng)中，極大地提高了人們的醫(yī)療水平質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);北斗定位;WiFi通信;智能醫(yī)療;智能藥箱;Arduino控制板

中圖分類號(hào)：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

據(jù)有關(guān)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在突發(fā)緊急醫(yī)療事件中，有20%的患者還未得到救助就已經(jīng)死亡，有大約80%是因?yàn)闆]有盡快進(jìn)行緊急救助而死亡，造成這樣的事情主要是沒有及時(shí)展開緊急醫(yī)療處理，120急救車無(wú)法立即到場(chǎng)以及醫(yī)院方面準(zhǔn)備工作來(lái)不及等[1]。顯然，第一時(shí)間的緊急搶救對(duì)突發(fā)事件中的患者起著性命攸關(guān)的影響。

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)家現(xiàn)有的急救醫(yī)療服務(wù)體系已經(jīng)不能保障人民群眾對(duì)健康和安全的需求，因此，建立一個(gè)科學(xué)、專業(yè)、現(xiàn)代、智能、規(guī)范的急救醫(yī)療體系系統(tǒng)已成為一個(gè)熱點(diǎn)話題[2]。由于原始的急救箱存在藥品使用麻煩、耗時(shí)太久、使用時(shí)尋找困難等各種問題，而智能藥箱使用當(dāng)下較先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)藥物快速便捷的科學(xué)管理，同時(shí)能通過衛(wèi)星定位快速獲取離突發(fā)事件地點(diǎn)最近的急救醫(yī)藥箱。智能醫(yī)療的進(jìn)步必須要有相應(yīng)的技術(shù)手段才能得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)運(yùn)而生的物聯(lián)網(wǎng)作為信息技術(shù)的新鮮血液，一定可以幫助推動(dòng)智能醫(yī)療更加完全地融入人們的生活。我國(guó)的醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)也應(yīng)該使用這股新生力量，大力推進(jìn)我國(guó)智能化醫(yī)療服務(wù)的發(fā)展，讓其全方位智能化，使民眾都能擁有科技和醫(yī)療行業(yè)共同發(fā)展所帶來(lái)的福利。本文主要介紹基于衛(wèi)星定位的戶外智能藥箱設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案、調(diào)試結(jié)果以及最終的實(shí)現(xiàn)功能。

1 整體設(shè)計(jì)

智能藥箱系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該智能藥箱設(shè)計(jì)采用WiFi模塊，通過北斗模塊能獲取智能醫(yī)藥箱的實(shí)時(shí)位置信息，并通過WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請(qǐng)求發(fā)送到后臺(tái)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)并展現(xiàn)在地圖上。使用Tomcat服務(wù)器作為搭載網(wǎng)頁(yè)的Web服務(wù)器，MySQL作為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，阿里云服務(wù)器的Ubuntu系統(tǒng)作為搭載整個(gè)服務(wù)器的系統(tǒng)。通過STS軟件完成后臺(tái)服務(wù)器的控制代碼編寫以及前端頁(yè)面展示的代碼編寫，最終導(dǎo)出WebContent文件夾的內(nèi)容并發(fā)布到Tomcat服務(wù)器上，以便外網(wǎng)訪問。通過RFID技術(shù)可以對(duì)智能藥箱中的藥品進(jìn)行添加和管理操作，需要向智能藥箱中補(bǔ)充藥品時(shí)，管理員只需將帶有RFID標(biāo)簽的藥品靠近醫(yī)藥箱上的RFID閱讀器，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務(wù)器發(fā)送該藥品的相關(guān)信息以及數(shù)量，并添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中，在顯示屏上顯示。

2 功能闡述

2.1 用戶功能

（1）通過網(wǎng)頁(yè)地圖控件定位出離自己和距離自己最近的智能藥箱位置，如圖2所示;

（2）遠(yuǎn)程查看該急救醫(yī)藥箱內(nèi)藥品配置，并根據(jù)地圖找到醫(yī)藥箱后使用該醫(yī)藥箱。

2.2 管理員功能

在后臺(tái)，管理員能快速進(jìn)行藥品的添加、管理操作[3]。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 Arduino控制板

Arduino控制板上電之后首先初始化北斗模塊，之后打開北斗模塊電源，通過串口接收WiFi模塊發(fā)來(lái)的北斗信息;接收到北斗信息時(shí)進(jìn)行判斷，若該北斗信息判斷為無(wú)效信息，則繼續(xù)接收北斗信息，并通過串口發(fā)送到Arduino主控板;若該信息為有效信息，則關(guān)閉北斗電源，同時(shí)根據(jù)北斗信息格式解析該北斗信息，提取出其中的經(jīng)緯度數(shù)字，將經(jīng)緯度數(shù)字通過HTTP請(qǐng)求發(fā)送到服務(wù)器存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，之后控制板將進(jìn)入睡眠，等待下一次定位。Arduino控制板硬件部分如圖3所示。

3.2 北斗定位技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力[4]，定位精度10 m，測(cè)速精度0.2 m/s，授時(shí)精度[5]10 ns。

該智能急救醫(yī)藥箱設(shè)計(jì)首先通過北斗模塊獲取智能醫(yī)藥箱的實(shí)時(shí)位置信息;然后，基于WiFi模塊的聯(lián)網(wǎng)功能，將位置信息通過HTTP請(qǐng)求發(fā)送到后臺(tái)的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中;最后，通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)并展現(xiàn)在地圖上[6]。智能藥箱北斗定位流程如圖4所示。

3.3 RFID技術(shù)

在該醫(yī)藥箱設(shè)計(jì)中，通過RFID技術(shù)管理員可以對(duì)智能藥箱中的藥品進(jìn)行添加和管理操作，用戶也可通過自己的癥狀知曉自己需要什么藥，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務(wù)器發(fā)送該藥品的相關(guān)信息以及數(shù)量，并添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中[7]。

3.4 顯示屏

顯示器安裝在此藥箱表面，用來(lái)顯示識(shí)別到的藥品名稱與價(jià)格。其外圍電路如圖5所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

該智能藥箱使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中常用的HTTP協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議），通過模塊上的手機(jī)卡訪問服務(wù)器并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。一般情況下，由用戶端發(fā)起一個(gè)HTTP請(qǐng)求，搭建一個(gè)到網(wǎng)站指定端口的TCP連接[8]。網(wǎng)站可以從這個(gè)端口接收到用戶發(fā)過來(lái)的請(qǐng)求，當(dāng)接收到請(qǐng)求時(shí)，網(wǎng)站（向用戶端）發(fā)回一個(gè)命令行和響應(yīng)短消息。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存放和管理數(shù)據(jù)的虛擬倉(cāng)庫(kù)，把智能藥箱的相關(guān)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)多個(gè)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以支持并行運(yùn)行機(jī)制，來(lái)處理同時(shí)發(fā)生的多個(gè)事件。與此同時(shí)，把智能藥箱數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，擁有編程量少、安全性好、管理可靠、資源利用充分、性能好和易擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。

4.3 WiFi通信技術(shù)

該設(shè)計(jì)主要使用WiFi通信和北斗模塊實(shí)現(xiàn)定位和發(fā)送HTTP請(qǐng)求功能。WiFi模塊通過串口通信向Arduino控制板發(fā)送北斗模塊獲取到的位置信息，Arduino控制板會(huì)解析該數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)有效的北斗信息時(shí)，Arduino控制板通過串口控制WiFi發(fā)送HTTP請(qǐng)求到服務(wù)器，并將新的坐標(biāo)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中[9]。

5 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)智能醫(yī)療仍處在發(fā)展的起步階段，智能藥箱作為院前急救的必要組成部分，是實(shí)現(xiàn)智能醫(yī)療的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過使用本文的智能藥箱，能夠大大提高院前急救的搶救成功率，實(shí)現(xiàn)查詢醫(yī)藥箱位置、遠(yuǎn)程查看醫(yī)藥箱的藥品配置、共享使用智能藥箱以及智能管理藥品的配置等功能;在此基礎(chǔ)上可以添加呼叫附近醫(yī)護(hù)人員、自動(dòng)計(jì)算用戶使用藥品情況等功能，使急救醫(yī)藥箱更加智能和高效，提高了院前急救的成功率，應(yīng)用范圍更加廣泛[10]。本智能藥箱可以廣泛地應(yīng)用到智能醫(yī)療服務(wù)當(dāng)中，極大地提高了人們的醫(yī)療水平質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

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