基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)人智慧藥房系統(tǒng)

張立婷 鐘楊福 黃輝 陳劍鋒

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)藥房貨架藥品存儲(chǔ)管理困難、患者看病購(gòu)藥過(guò)程中可能存在交叉感染、缺少夜間售藥服務(wù)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)出了一種無(wú)人智慧藥房管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩個(gè)HT66F2390合泰單片機(jī)組成控制單元，采用OLED顯示模塊作為上位機(jī)，主控芯片作為下位機(jī)，用戶(hù)在上位機(jī)選擇所需藥品并支付費(fèi)用，然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)推藥機(jī)推藥，送藥小車(chē)將藥品送到指定取藥窗口，患者取走所購(gòu)藥品。樣機(jī)調(diào)試結(jié)果表明，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了一種全程智能購(gòu)藥方案，減少了人們?cè)谫?gòu)藥過(guò)程中的非必要接觸，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：HT66F2390單片機(jī)；無(wú)人藥房；送藥小車(chē)；Wi-Fi模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302.2? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）10-0050-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.10.014

0? ? 引言

近年來(lái)，在新冠病毒傳播的背景下，減少人群接觸和聚集成為減緩疫情蔓延的有效手段之一。當(dāng)前，傳統(tǒng)藥房在貨架藥品存儲(chǔ)管理、減少人們購(gòu)藥過(guò)程中交叉接觸、夜間售藥服務(wù)等方面還有提升空間。如何提高購(gòu)藥效率，減少購(gòu)藥中的接觸，以最小的社會(huì)成本獲得最大防控成效，這是值得思考的問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)藥房，無(wú)人智慧藥房不僅可以減輕醫(yī)療工作者的工作量，還可以減少人群接觸，為生活帶來(lái)安全和便利。

目前，針對(duì)無(wú)人智慧藥房的系統(tǒng)方案研究已經(jīng)成為眾多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。周寧等人[1]提出了“互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)藥”背景下智慧藥房管理模式的構(gòu)建，采用基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智慧藥房管理模式，提高了藥房工作效率。吳劍虹等人[2]提出了無(wú)人自助云藥房在醫(yī)院門(mén)診藥房第二類(lèi)精神藥品管理中的應(yīng)用，能消除藥品暴露風(fēng)險(xiǎn)，保障患者用藥安全，為探索構(gòu)建精神專(zhuān)科醫(yī)院精細(xì)化、規(guī)范化和現(xiàn)代化的智慧藥房提供了新思路。劉硯澤[3]針對(duì)藥房管理中信息化及自動(dòng)化應(yīng)用進(jìn)行了研究，以期為患者提供更好的藥學(xué)服務(wù)，提升醫(yī)院服務(wù)品質(zhì)。李?lèi)偟热薣4]通過(guò)對(duì)門(mén)診藥房藥學(xué)服務(wù)模式的探索及完善，進(jìn)一步保證了疫情期間藥學(xué)工作人員的安全，降低了院內(nèi)感染的風(fēng)險(xiǎn)，使各項(xiàng)工作得到了高效、有序開(kāi)展，在抗擊COVID-19疫情中發(fā)揮了重要作用。

本文采用HT66F2390單片機(jī)[5]作為主控芯片，設(shè)計(jì)了一種無(wú)人智慧藥房系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有智能結(jié)算、選擇藥品、運(yùn)送藥品、顯示商品詳情等功能，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)藥房運(yùn)營(yíng)和管理流程，支持一人多設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，減輕了醫(yī)療工作者的工作量，增加了藥店收益，同時(shí)易于部署和推廣，可以為患者提供更便捷的購(gòu)藥體驗(yàn)。

1? ? 系統(tǒng)整體方案

系統(tǒng)采用兩個(gè)HT66F2390單片機(jī)作為控制單元，其中一個(gè)作為主控芯片，主要控制紅外傳感器檢測(cè)藥品個(gè)數(shù)、OLED顯示屏顯示藥品信息、推藥機(jī)將下單的藥品推出；另外一個(gè)芯片為輔控芯片，主要用來(lái)控制推藥小車(chē)運(yùn)送藥品、取藥升降裝置的升降。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2? ? 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1? ? 主控電路

本系統(tǒng)由兩塊單片機(jī)組成控制單元，其中主控芯片用于控制OLED顯示屏、紅外傳感器技術(shù)模塊、推藥機(jī)模塊，而輔控芯片用于控制送藥小車(chē)和升降裝置。系統(tǒng)充分利用該單片機(jī)多個(gè)引腳和外部中斷共用、將定時(shí)器用于時(shí)間延遲、判斷信號(hào)輸入，比較匹配輸出、PWM波形輸出[6]等功能。芯片的6管腳（VDD）接+5 V供電，7管腳接地實(shí)現(xiàn)給單片機(jī)供電。13、14、15、16、17、18管腳連接推藥機(jī)模塊的驅(qū)動(dòng)端，19管腳連接光電傳感器的驅(qū)動(dòng)端，36、37管腳分別連接OLED顯示模塊的SCL和SDA端。主控芯片如圖2所示。

2.2? ? 循跡模塊

本系統(tǒng)采用4路循跡模塊，該循跡模塊利用物體的反射性質(zhì)，通過(guò)檢測(cè)發(fā)射回的信號(hào)來(lái)綜合判斷此時(shí)的行駛方向，根據(jù)不同的檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的代碼，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)巡跡功能。若中間兩路巡線指示燈一直在黑線上，小車(chē)會(huì)直行；當(dāng)任意一個(gè)出來(lái)，則小車(chē)會(huì)自動(dòng)糾正；如果最外面的檢測(cè)到黑線，則小車(chē)以更大速度糾正到正確黑線上面。傳感器狀態(tài)分析如圖3所示，循跡模塊接線圖如圖4所示。

2.3? ? OLED顯示屏模塊

系統(tǒng)采用OLED顯示屏，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，OLED上的有機(jī)材料會(huì)發(fā)光，且在不同環(huán)境中，OLED顯示屏響應(yīng)速度快，圖像穩(wěn)定；亮度高、色彩豐富、分辨率高。OLED顯示屏液晶模塊電路圖如圖5所示。

2.4? ? 推藥機(jī)模塊

本設(shè)計(jì)采用伺服舵機(jī)SG90作為推藥機(jī)，可以控制角度不斷變化并保持。在信號(hào)到來(lái)之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)到來(lái)之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)信號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。顧客選擇藥品并支付相應(yīng)金額后，單片機(jī)會(huì)發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的推藥機(jī)，然后推藥機(jī)將指定的藥品推出。推藥機(jī)電路圖如圖6所示。

2.5? ? 光電傳感器模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用光電傳感器，利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋和反射，將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)電平的變化，檢測(cè)推出藥品的個(gè)數(shù)，判斷是否已經(jīng)將購(gòu)買(mǎi)的藥品全部推出。光電傳感器電路圖如圖7所示。

2.6? ? Wi-Fi模塊

本系統(tǒng)采用Wi-Fi模塊進(jìn)行無(wú)線通信，將串口轉(zhuǎn)為符合Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE 802.11b.g.n協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧。OLED顯示屏液晶模塊電路圖如圖8所示。

3? ? 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1? ? 主程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)定有購(gòu)藥和取藥兩種模式，在顯示屏上可自由切換。系統(tǒng)在購(gòu)藥模式下，顧客選擇所需藥品下單，利用按鍵模塊作為從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)，主機(jī)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送數(shù)據(jù)給相應(yīng)舵機(jī)進(jìn)行信號(hào)配對(duì)，舵機(jī)執(zhí)行命令，把對(duì)應(yīng)的藥品推出。系統(tǒng)在取藥模式下，只需輸入對(duì)應(yīng)的取藥碼，舵機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)命令，把對(duì)應(yīng)的藥品推出。主程序流程圖如圖9所示。

3.2? ? 推藥子程序設(shè)計(jì)

當(dāng)顧客選擇完所需藥品后，主控芯片會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，向?qū)?yīng)推藥機(jī)發(fā)送PWM波，推藥機(jī)的力臂會(huì)旋轉(zhuǎn)一定角度，將藥品推出，然后再旋回原定角度。推藥子程序流程圖如圖10所示。

3.3? ? 送藥小車(chē)子程序設(shè)計(jì)

循跡傳感器利用紅外線對(duì)于不同顏色具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，當(dāng)紅外光遇到白色地面時(shí)紅外對(duì)管接收管接收反射光，如果遇到黑線則接收不到信號(hào)。在送藥小車(chē)行駛過(guò)程中，利用循跡傳感器判斷前進(jìn)路線，當(dāng)檢測(cè)到前進(jìn)方向偏離時(shí)，送藥小車(chē)會(huì)自動(dòng)糾正。送藥小車(chē)子程序流程圖如圖11所示。

4? ? 系統(tǒng)調(diào)試

將買(mǎi)藥窗口和取藥窗口的位置固定，黑膠布沿著固定的軌跡貼在地面上，送藥小車(chē)放在推藥機(jī)下方。系統(tǒng)硬件安裝完成后，將程序編譯好下載到HT66F2390單片機(jī)上，兩個(gè)單片機(jī)通過(guò)Wi-Fi模塊進(jìn)行無(wú)線通信，試運(yùn)行系統(tǒng)的各個(gè)功能。如圖12～19所示，所設(shè)計(jì)的無(wú)人智慧藥房系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)買(mǎi)藥、取藥的功能，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種無(wú)人智慧藥房系統(tǒng)，以HT66F2390為主控芯片，采用循跡模塊、OLED液晶顯示屏模塊、無(wú)線Wi-Fi模塊、紅外傳感器計(jì)數(shù)模塊、推藥機(jī)模塊、小車(chē)運(yùn)藥模塊等，實(shí)現(xiàn)了智能結(jié)算、選擇藥品、運(yùn)送藥品、顯示商品詳情等功能。整個(gè)系統(tǒng)操作方便，為各地醫(yī)療機(jī)構(gòu)打造了以“無(wú)人智慧藥房”設(shè)備為載體的“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)+藥”模式。本系統(tǒng)不僅可以減少醫(yī)療工作者的工作量，而且可以避免醫(yī)生、藥師與患者的直接接觸，減少患者看病購(gòu)藥過(guò)程中的交叉感染，具有較好的應(yīng)用前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 周寧，臧淦榮，王莉.“互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)藥”背景下智慧藥房管理模式的構(gòu)建[J].中醫(yī)藥管理雜志，2022，30（3）：138-139.

[2] 吳劍虹，曹惠民，李源，等.無(wú)人自助云藥房在醫(yī)院門(mén)診藥房第二類(lèi)精神藥品管理中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2021，18（2）：115-118.

[3] 劉硯澤.現(xiàn)代醫(yī)院藥房管理中信息化與自動(dòng)化的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新通信，2021，23（22）：84-85.

[4] 李?lèi)?，郁文?探索新型冠狀病毒肺炎疫情下門(mén)診藥房藥學(xué)服務(wù)新模式[J].藥學(xué)服務(wù)與研究，2021，21（3）：216-220.

[5] 合泰HT66F2390系列官方數(shù)據(jù)手冊(cè)[Z].

[6] 李艷.單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2018，35（2）：169-170.

收稿日期：2023-01-10

作者簡(jiǎn)介：張立婷（2002—），女，安徽人，研究方向：機(jī)器人工程。