基于RFID的醫(yī)院藥品物資條碼庫房管理系統(tǒng)

宗佳惠

（聯(lián)勤保障部隊第九〇四醫(yī)院，江蘇 無錫 214000）

1 引言

醫(yī)院藥品物資種類豐富、數(shù)量巨大，加上人們的生活水平提高，國家醫(yī)療保障工作進一步發(fā)展，人們面對病痛時，都選擇來到醫(yī)院及時治療，因此醫(yī)院藥品物資的日常存儲量與使用量不斷增加，需要依靠先進的管理系統(tǒng)對醫(yī)院藥品物資進行一體化智能管理。為此文獻[1]基于HIS 設(shè)計藥品信息管理系統(tǒng)，通過對使用來源、使用過程的監(jiān)控，管理藥品物資的使用情況[1]。文獻[2]按照藥品物資的批號、生產(chǎn)日期等內(nèi)容建立分類標簽，通過監(jiān)控算法掌握不同藥品的實際使用情況[2]。目前國內(nèi)隨著物流行業(yè)的進步，提升醫(yī)療保障運輸速度，在物流行業(yè)中也廣泛使用RFID技術(shù)，尤其在集裝箱、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域市場在極兔集成模塊使用RFID技術(shù)，并且在物流領(lǐng)域取得一定成效。國外物流行業(yè)發(fā)展較早，醫(yī)療庫存管理也更加完備，大多數(shù)物流運輸公司已經(jīng)在使用RFID技術(shù)并且取得可觀成效[3-4]。

此次研究在管理系統(tǒng)中融入RFID技術(shù)，該技術(shù)利用閱讀器實現(xiàn)數(shù)據(jù)在標簽之間的匹配分析，實現(xiàn)快速、精確識別的系統(tǒng)工作目的。目前RFID技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，可用于參考的數(shù)據(jù)較多，此次研究利用該技術(shù)優(yōu)化現(xiàn)有的管理系統(tǒng)，為醫(yī)院的藥品物資提供更加科學的管理技術(shù)支持。

2 基于RFID的醫(yī)院藥品物資條碼庫房管理系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 選取RFID硬件

根據(jù)醫(yī)院庫房管理基本流程，選取RFID 硬件。RFID是一種射頻識別技術(shù)，將電子標簽中存儲的電子信息儲存在芯片之內(nèi)，所以當藥品物資的標簽被遮擋或污染時，數(shù)據(jù)識別很少受到影響。RFID 閱讀器作為采集醫(yī)院藥品物資的關(guān)鍵設(shè)備之一，利用該設(shè)備建立其與條碼之間的通信關(guān)系，實現(xiàn)對貨物數(shù)據(jù)的寫入和讀出。選擇的RFID閱讀器由通信單元、接口以及邏輯中心共同組成。此次設(shè)計結(jié)合醫(yī)院庫房相關(guān)工作，選擇固定式閱讀器采集信息，該閱讀器的型號為U5802，全面支持GB/T29768-2013、ISO18000-6B/C等主流UHF RFID空中接口協(xié)議[5-7]。當工作頻率在900～925MHz 之間時，該閱讀器采用廣譜跳頻的方式執(zhí)行各項任務(wù)，此時其讀取時間的平均值小于10ms，但識別速度最大值為300s。結(jié)束RFID硬件選取工作，設(shè)計對應(yīng)的信號調(diào)理電路。

2.2 設(shè)計前端信號調(diào)理電路

信號調(diào)理電路可以調(diào)整模擬信號，滿足A/D轉(zhuǎn)換條件。信號調(diào)理電路主要由輸入電路、衰減電路、放大電路和運算電路組成，圖1是前端信號調(diào)理電路中的部分電路結(jié)構(gòu)圖。

圖1 前端信號調(diào)理電路

根據(jù)電阻值、電容值建立濾波器仿真電路，實現(xiàn)對藥品物資信號的采集，防止噪聲干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集精確度降低。而圖1設(shè)計的放大電路為四級放大規(guī)格，利用該電路放大濾波器獲得的電信號，為軟件運行提供一致性的數(shù)據(jù)，至此系統(tǒng)硬件設(shè)計完畢[8]。

2.3 軟件設(shè)計

2.3.1 設(shè)計出入庫管理模塊

醫(yī)院藥品物資條碼庫房管理系統(tǒng)中，入庫、在庫、出庫模塊，是整個管理系統(tǒng)的核心工作單元。其中入庫管理模塊，主要處理各項藥品物資的入庫業(yè)務(wù)。管理人員將醫(yī)院藥品以及物資信息，通過信息采集硬件上傳到中央數(shù)據(jù)庫中，生成條碼。管理人員根據(jù)生成的條碼錄入各項物品的位置信息，實現(xiàn)對物品的入庫管理。當驗貨或者查找某項藥品或物資時，利用RFID 終端設(shè)備掃描物品，就可以獲得完整的物品信息，實現(xiàn)與入庫數(shù)據(jù)之間的信息核對[9]。通過上述分析獲得入庫管理界面、驗貨管理以及入庫單管理之間的業(yè)務(wù)關(guān)系，生成入庫管理模塊類圖。該模塊的核心工作是貨物驗證，防止入庫的貨物數(shù)量出現(xiàn)與入庫單不一致的問題，同時在驗貨過程中，若出現(xiàn)缺損信息，需要及時查詢?nèi)霂靻危ㄟ^中央控制單元反饋完整驗貨信息，補充完畢后，系統(tǒng)將原始的缺損信息，存放到缺損信息管理數(shù)據(jù)庫中，用于后續(xù)的各項查詢工作。在庫管理模塊用于盤點藥品和物資，同時獲取每項貨物的存放地點，是提升系統(tǒng)管理效率的重要環(huán)節(jié)[8]。設(shè)計的在庫管理模塊由查詢、盤點、移庫三個子模塊組成，圖2為在庫管理模塊類圖。

圖2 在庫管理模塊

上述模塊執(zhí)行具體任務(wù)時，可以利用條碼號查詢藥品物資的在庫情況，根據(jù)查詢結(jié)果提取或移動貨物位置。該模塊的具體操作任務(wù)為：查詢在庫貨物登記單；校驗用戶權(quán)限；生成等待移庫、等待提取的貨物清單；核對完成移庫、提取任務(wù)的清單；反饋最終操作數(shù)據(jù)。出庫管理模塊負責處理藥品出庫任務(wù)，該任務(wù)包含需求計劃、貨物出庫以及出庫信息審核等三方面主要功能，模塊根據(jù)需求計劃搜索系統(tǒng)中存在的在庫信息，根據(jù)獲得的結(jié)果給出對應(yīng)的貨物出庫單，將輸入的貨物清單與生成的貨物出庫單進行對比審核，檢驗信息是否一致。當檢驗結(jié)果一致時，說明此事的庫房中存在相應(yīng)數(shù)量和規(guī)格的藥品物資；當檢驗結(jié)果不一致時，根據(jù)缺少的部分進行出庫備注[10]。上述為根據(jù)庫房管理系統(tǒng)的使用目的，設(shè)計的出入庫管理模塊。

2.3.2 構(gòu)建藥品物資條碼管理規(guī)則

高品質(zhì)的藥品物資條碼，是上述模塊穩(wěn)定與準確運行的基礎(chǔ)，為此構(gòu)建醫(yī)院藥品物資條碼管理規(guī)則。條形碼的條碼寬度不是固定不變的，因此條碼本身的反射率并不一致，可以通過一定的生成規(guī)則，形成具有自個獨特性質(zhì)的編碼，描述一項藥品物資的基本信息。常見的條形碼由黑色、白色組成，兩種線條部分反射率存在極大差異[11]。根據(jù)色彩識別相關(guān)內(nèi)容可知，不同顏色的反射光存在差異較大差的波長。當光源通過凸透鏡A 照射到條形碼上時，凸透鏡B 聚焦反射光，將形成的光點照射到轉(zhuǎn)換器上，此時的條形碼通過不同程度的吸收與反射，給轉(zhuǎn)換器傳遞強弱程度不一、波長不同的光信號。由于黑條、白條之間存在尺寸差異，所以電信號在系統(tǒng)工作條件下，持續(xù)的時間存在差異，但能夠輸出的電信號約為10mV，需要利用放大器放大電信號后才能使用。放大電路調(diào)整下的脈沖數(shù)字信號，被轉(zhuǎn)換為數(shù)字或字符信息，通過不同的測量標準，識別條形碼的線條數(shù)量，根據(jù)得到的對應(yīng)的編碼規(guī)則，實現(xiàn)系統(tǒng)管理模塊，對于條形碼的解讀。因此在設(shè)計條形碼規(guī)則時，需要滿足兩點規(guī)則：第一點是唯一性規(guī)則[12]。由于同種規(guī)格的藥品或物資對應(yīng)一個代碼，而不同規(guī)格的藥品或物資對應(yīng)不同的代碼，所以構(gòu)建藥品物資條碼管理規(guī)則時，可以根據(jù)包裝、重量、尺寸、廠家以及生產(chǎn)批次等，給藥品物資設(shè)置不同的條碼。第二點要求滿足永久性規(guī)則。藥品物資的代碼一旦確定就不能更改，當某一條碼對應(yīng)的產(chǎn)品不再生產(chǎn)時，則該代碼需要擱置到原始數(shù)據(jù)庫中，不能用于新的藥品物資管理上。目前經(jīng)常被使用的條碼約為20 種，從醫(yī)院的工作性質(zhì)來看，CODE128 與CODE39 條碼的應(yīng)用最為便利。但兩個編碼上存在些許差別，其中CODE128條碼能夠表現(xiàn)的字符更多，而醫(yī)院藥品物資的名稱通常復(fù)雜且長，可以利用CODE128 條碼更為完整地反饋數(shù)據(jù)。

2.3.3 基于RFID設(shè)置模塊管理功能

RFID技術(shù)按照上述構(gòu)建的規(guī)則，設(shè)置RFID條碼，利用RFID 閱讀器讀取與識別入庫、在庫以及出庫模塊中的數(shù)據(jù)。按照上一節(jié)構(gòu)建的藥品物資條碼管理規(guī)則，設(shè)計醫(yī)院藥品物資條碼，如圖3所示。

圖3 醫(yī)院藥品物資條碼

該條碼由3個條、3個空、11個單元構(gòu)成[13]。生成對應(yīng)的條碼后，為了第一節(jié)中三組模塊之間能夠順利傳輸數(shù)據(jù)，利用式(1)設(shè)置RFID技術(shù)的數(shù)據(jù)讀寫功能：

公式中：s表示不同兩個物品之間的相似性指數(shù)；n表示待獲取的信息數(shù)量；ai、bi表示n個信息中，滿足第i個條碼的藥品物資信息；μ表示數(shù)據(jù)屬性挖掘結(jié)果；wm表示m個包含ai、bi的數(shù)據(jù)集合。RFID 技術(shù)將根據(jù)公式(2)得數(shù)據(jù)上傳到管理系統(tǒng)的核心控制單元，系統(tǒng)根據(jù)μ的數(shù)據(jù)特征，利用檢索算法在數(shù)據(jù)庫中進行檢索，獲得對應(yīng)的藥品物資信息及所在位置。檢索算法的計算方程為：

公式中：c表示待檢索數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的出現(xiàn)頻次；γ表示檢索約束條件，也就是篩選指標；|φ|表示符合要求的條碼總數(shù)；ω表示對應(yīng)的篩選權(quán)重。通過上述算法獲得需要的藥品物資數(shù)據(jù)，滿足提貨清單上的要求。至此基于RFID 技術(shù)，醫(yī)院藥品物資條碼庫房管理系設(shè)計完畢。

3 測試與分析

3.1 系統(tǒng)調(diào)試

為了驗證此次設(shè)計的庫房管理系統(tǒng)，能夠適用于醫(yī)院藥品物資條碼的各項工作，提出對比測試實驗，將此次研究設(shè)計的系統(tǒng)作為實驗組，將傳統(tǒng)設(shè)計下的管理系統(tǒng)A和管理系統(tǒng)B，分別作為對照A 組和對照B 組，比較三組系統(tǒng)的應(yīng)用效果。正式開始實驗前，需要對此次設(shè)計的管理系統(tǒng)進行調(diào)試，防止實驗測試過程中出現(xiàn)系統(tǒng)失穩(wěn)或者是崩潰等問題。

選擇W 醫(yī)院2018年的藥品清單作為測試背景，利用設(shè)計的系統(tǒng)錄入藥品清單中的各項藥品和物資信息，表1是根據(jù)藥品清單，隨機挑選的12類藥品的基本信息。

表1 系統(tǒng)調(diào)試參考數(shù)據(jù)表

利用此次設(shè)計的管理系統(tǒng)，根據(jù)表1 顯示的藥品編號，查找對應(yīng)的藥品實際庫存，圖4 為系統(tǒng)完成查詢?nèi)蝿?wù)后，生成的查詢清單。

圖4 系統(tǒng)調(diào)試測試

對比表1 與圖4 中的數(shù)據(jù)，沒有差異證明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可應(yīng)用于實際測試任務(wù)中。

3.2 對比分析

同樣以表1為對比測試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，分別用兩組傳統(tǒng)系統(tǒng)，查詢表1 顯示的數(shù)據(jù)，圖5 為兩個對照組的藥品查詢結(jié)果。

圖5 對照組數(shù)據(jù)查詢結(jié)果

仔細觀察圖5顯示的兩組查詢結(jié)果可知，兩個對照組的庫存量查詢結(jié)果，與表1 給出的真實數(shù)據(jù)之間存在巨大出入。為了便于比較和方便觀察，實驗將圖5、圖6以及表1的庫存數(shù)據(jù)進行匯總，得到的匯總數(shù)據(jù)如下表2所示。

表2 庫存量查詢結(jié)果匯總表

根據(jù)表2 顯示的內(nèi)容可知，分別利用三組系統(tǒng)查詢表1中的藥品信息時，只有實驗組得到了與實際庫存一致的查詢結(jié)果，而對照A組則丟失了少部分數(shù)據(jù)。但對照B組在查詢藥品編號為021046和203591的藥品時，得到的結(jié)果為空，但實際上這兩種藥品的數(shù)量相對較少，實際庫存并不為空。為了進一步證實上述實驗測試結(jié)果是真實準確的，在W 醫(yī)院2018年的藥品清單中，再次隨機選擇藥品，建立5 組每組12項的查詢內(nèi)容，得到的測試結(jié)果如下表3所示。

表2 不同模型的事業(yè)單位財務(wù)信息吸收比率對比結(jié)果

表3 系統(tǒng)分類查詢結(jié)果對比

上表3 顯示的測試結(jié)果，證明了在同樣的測試條件下，此次設(shè)計的管理系統(tǒng)分類查詢功能，要明顯好于兩個傳統(tǒng)系統(tǒng)，說明RFID 技術(shù)在庫房管理系統(tǒng)中，能夠更好地篩選與查詢藥品物資條碼。

4 結(jié)束語

此次研究在兩種傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合RFID的技術(shù)特點優(yōu)化了庫房管理系統(tǒng)，為醫(yī)院的藥品物資存儲、流轉(zhuǎn)、添加等各項工作，提供更加智能化的技術(shù)支持。但綜合文中系統(tǒng)整體設(shè)計過程，發(fā)現(xiàn)此次設(shè)計只針對于入庫、在庫以及出庫模塊進行了詳細設(shè)計，對于數(shù)據(jù)采集、清洗、數(shù)據(jù)挖掘以及通信模塊等，沒有詳細說明。今后可以將研究重點放在上述模塊設(shè)計中，通過優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、挖掘以及傳輸?shù)裙δ埽M一步加強系統(tǒng)的工作效果，為醫(yī)院今后的發(fā)展提供更加智能與科學的技術(shù)支持。