醫藥疫苗冷鏈物流監控系統的設計與實現

王進 周鵬飛 邱曉榮

摘 要：近年來，醫藥疫苗冷鏈物流的安全和全程可追溯越來越受到人們的關注，但是關于醫藥疫苗冷鏈物流過程中的溫控和定位相關的研究與應用還比較少。該文研究設計一個醫藥疫苗冷鏈物流GPS可追溯系統，系統能夠確保疫苗產品的運輸安全，保證終端用戶安全使用，確保人民的生命財產安全。

關鍵詞：STM 冷鏈物流 GPS 可追溯

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0005-02

2016年某月，山東警方破獲了一起案值5.7億元非法醫藥疫苗案，大批醫藥疫苗未經嚴格冷鏈存儲運輸，被銷往全國24個省市。這些醫藥疫苗包含25種兒童、成人用二類疫苗。至此，醫藥疫苗的全程物流可追溯監控再度引起了社會的廣泛關注。

醫藥疫苗冷鏈物流指的是需要冷藏冷凍的醫藥疫苗從生產開始，在貯藏、運輸、銷售、直至最終使用前的各個環節中都必須保證在規定的低溫環境下，防止因升溫產生異變，從而確保醫藥疫苗的藥效的一項系統工程。它是隨著現代科學技術，特別是冷凍冷藏技術的成熟，以及現代物流業的發展而建立起來的。

如果醫藥疫苗冷鏈物流出現問題，不僅僅會造成巨大經濟損失，更會威脅到廣大接種疫苗人士的生命健康。但國內關于醫藥疫苗冷鏈全程溫控和定位方面的研究與應用還比較少。該系統是一個基于STM的冷鏈物流全程可追溯系統，系統實現了對疫苗運輸過程中的溫度信息和位置信息進行實時監控，減少疫苗冷鏈過程中突發的“斷鏈”損失，對保證疫苗產品的質量安全、減少物流成本和貨損成本、提高運輸效率等方面具有非常積極的現實意義。所采集的數據可以作為疫苗安全監控部門完整的信息依據；疫苗運輸的全程定位跟蹤，為特殊情況的發生做好應急響應；良好的運輸環境，為疫苗的接種者提供安全保障。

1 關鍵技術

1.1 STM8

STM8S103系列是法國ST公司推出的一款性價比非常高的單片機，具有3級流水線哈佛結構，具有8K Flash、1KRAM、640字節的EEPROM，最多有27個外部中斷，3個定時器，同時還具有UART、SPI、IIC通信接口等。STM8S103系列單片機與其他同價格的單片機比較，具有豐富的系統資源和廣闊的應用前景。

1.2 GPS技術

全球衛星定位系統，簡稱GPS，是一種通過美國發射的24顆GPS衛星，可在在全球范圍內進行準確定位的系統。它是美國國防部主導建立的一種具有全天候、全方位、全時段、高精度的衛星導航系統，能夠給終端用戶提供高精度的經緯度、速度以及定時等方面的實時信息，具有導航、定位和定時的強大功能。

目前，GPS導航相關的應用產業在國民經濟中已經發揮著越來越重要的作用，己經從最初的軍事應用領域逐步滲透到越來越多的行業領域。如應急救援領域，通過GPS，警察和救護人員可以第一時間趕到出事地點，從而提高緊急事件處理的響應效率；在農業種植領域，通過GPS技術實現農田作物信息的實時定位獲取，包括農田土樣監測、病蟲害防治、作物產量監測等，將采集的數據傳送給計算機進行處理，決策出農田地塊最佳的管理措施；在娛樂消遣方面，利用GPS技術，人們可以在陌生的城市里旅游時避免迷失方向，并且可以找到自己需要到達的目的地等等。

1.3 GPRS技術

GPRS技術，也被稱為通用分組無線服務技術，是第二代和第三代個人移動通訊技術之間的一種移動數據業務。它不僅擁有較快的數據傳輸速度和較低的成本，其應用范圍也特別廣泛，已經得到了廣大用戶的認可。通過GPRS，人們可以隨時隨地瀏覽網上的信息，可以與朋友進行聊天等等，極大的方便了人們的日常生活。目前在物聯網的相關應用中，一般采用GPRS技術作為廣域網無線數據傳輸的主要手段和方法。

2 系統的設計與實現

醫藥疫苗特殊性和冷鏈物流全程低溫運輸的特點決定了系統必須大幅改進傳統的單一溫度記錄儀實現方式，轉而建立基于物聯網的全程溫度監控、GPS定位的實時監控信息平臺。在此大背景下，實際動手搭建一個基于STM的醫藥疫苗冷鏈物流GPS可追溯系統，系統基于STM8主控芯片、DS18B20溫度傳感器、UBlox GPS定位模塊、GPRS模塊和上位機監測模塊，實現對冷鏈物流的溫度、位置等信息的全過程實時監控，重點分析醫藥疫苗冷鏈物流的全程可追溯，促進醫藥疫苗在實時監管、冷鏈物流方面的研究與發展。整個系統的硬件框架如下圖所示。

整個系統的實現，即通過成熟的物聯網，大幅革新現有的溫度監控手段，在整個生產流程管理和冷鏈物流管理過程中，將溫濕度情況記錄在帶有溫濕度傳感器的存儲模塊中，然后通過GPRS模塊上傳到上位機端，通過上位機的后期存儲、加工和處理，最終實現整個疫苗運輸過程的實時監管。同時，將過往的環境溫濕度數據和GPS數據進行嚴格的監控、記錄、分析和決策，并通過上傳到物聯網云管理信息平臺，最終通過專業的軟件對數據進行分析和輸出。

通過該監測平臺，主要可以實現以下功能：（1）溫度曲線監控：可實時監控某一車輛或某一貨物（該貨物己與溫度標簽綁定）的溫度并通過曲線方式反應在屏幕上；（2）溫度自動告警：當某一貨物溫度超過上限或低于下限時自動告警，并自動發送告警短信至相關人員；（3）歷史溫度査詢：可查詢某一車輛或某一貨物在一段時間范圍內的溫度日志；（4）溫度告警査詢：可查詢在一段時間范圍內的溫度告警記錄。（5）對運輸車輛進行全方位的定位追蹤等等。

3 結語

隨著物聯網技術的發展和人們對醫藥疫苗全程可追溯的日趨重視，我國醫藥疫苗冷鏈物流的市場潛力巨大。據國家權威部門的調查預測，今后十年內，我國需要冷藏冷凍的醫藥產品大致能保持10%以上的產銷增長，這也為冷鏈物流的發展帶來了較好地商業契機。

從醫藥疫苗冷鏈物流系統技術體系分析，我國目前正處于相關技術的培育孵化和上升階段，許多國際領先的成熟技術在我國還處于空白或嘗試起步階段，譬如新型制冷系統及制冷劑的研制研發，新型低溫包裝材料、冰溫貯藏等技術的推廣等。可以預見，不久的將來，隨著國內科技的發展和相關政策法規的不斷完善，國內醫藥疫苗冷鏈物流體系將日趨完善。

參考文獻

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