基于APP與PC機雙系統溫度智能監控的研究與應用

李佳鳳，雷子鎮，陳征，林步新，雷興菊，洪啟超

1.福建省婦幼保健院 設備科，福建 福州 350001；2.福州市鼓樓區市場監督管理局，福建 福州 350001

基于APP與PC機雙系統溫度智能監控的研究與應用

李佳鳳1，雷子鎮1，陳征2，林步新1，雷興菊1，洪啟超1

1.福建省婦幼保健院 設備科，福建 福州 350001；2.福州市鼓樓區市場監督管理局，福建 福州 350001

目的實現對醫院設備溫度的實時檢測、報警、記錄和數據存儲、查詢，準確、便捷、集中的管控所有監控數據。方法利用TCP/IP網絡傳輸架構，開發監控軟件及手機APP，采用統計學方法，將傳統的手工登記與軟件采集結果進行對比分析。結果手工登記與軟件監控結果無統計學差異（P＞0.05）。結論手機APP與PC機雙系統可實現對冰箱溫度的準確監控，且方便快捷，有利于數據集中管控。

溫度自動測控；數據通訊技術；手機APP；智能監控

引言

為確保藥品及試劑能在規定的溫度下保存，需嚴格控制冰箱運行的溫度，目前院內各科室均通過人為查看設備溫度、手工記錄溫度信息的方法，費時費力且準確性得不到保障，部分溫度報警信息雖可通過手機短信發送至相應負責人，但需付費支持，不僅所有監控數據得不到集中管控，且在信息的傳遞過程有延遲從而影響溫控數據采集及報警信息送達的及時性，而院內試劑、疫苗、藥品、血液等對溫度監控有著極高的要求，報警信息的延遲送達將會造成不可估量的后果。

近年來，隨著無線通信技術、集成電路技術以及傳感器技術等的迅速發展[1]，人們需要一種更新更靈活的溫度監控系統。目前的溫度監控系統大多是利用嵌入式系統技術和計算機技術實現一種基于因特網的遠程溫度監控，用戶通過因特網利用瀏覽器登陸嵌入式Web服務器，來實時觀測環境溫度的變化，實現對遠程現場溫度數據的監控[1]。但是該種溫度監控的方式及報警信息的傳送，大多是基于移動或電信的運營商，通過短信的形式發送至用戶端，這種方式不僅增加成本，同時溫度監控信息傳遞經常有延遲，且不方便歷史溫控數據的查詢。目前國內外雖已有相關通過APP監控溫度的報導，但普及領域范圍小，未進行大面積應用。尤其在醫療領域內尚未存在通過APP實現院內設備溫度實時免費的監控，而自智能手機出現以來，移動辦公已然成為一種新興趨勢，移動APP方便、快捷且可根據客戶需求定制[2]，減輕各科室醫護人員工作量，提高數據準確性，降低成本，研究設計免費智能的溫度監控系統具備一定的可行性。

因此可開發一種基于APP與PC機雙系統溫度智能監控的應用，不僅方便、快捷、成本低，可根據客戶需求定制，還能減輕各科室醫護人員工作量，且通過智能終端APP可實現對采集的溫度數據進行查詢、分析，并具有趨勢曲線圖顯示、數據列表顯示和報警設置等功能[2]，從而既確保了數據采集的準確性及報警信息送達的及時性，又使用戶能全面地了解設備的運行情況。

1 系統總體結構

1.1 硬件架構圖

系統硬件結構圖，見圖1。用戶可以使用電腦web端、手機APP[3]端通過Internet網絡經過防火墻訪問系統web服務器；web服務器通過業務處理服務器向數據庫服務器獲取信息或者記錄信息[4]；傳感器串口服務器通過內網把收集到的數據傳輸給數據采集服務器，數據采集服務器把數據再傳輸給數據庫服務器記錄相應數據。

圖1 系統硬件結構圖

1.2 軟件功能架構圖

軟件功能架構圖，見圖2。主要分為渠道接入層、應用服務器管理層、數據存儲層、數據采集層[5-6]。

（1）渠道接入層：主要有web網站接入[7]以及移動互聯網APP接入。

（2）應用服務器管理層：主要包含科室、科員、設備、傳感器等的信息管理。

（3）數據存儲層：主要包含業務數據存儲、采集溫度數據存儲等。

（4）數據采集層：主要包含溫度監測采集。

圖2 軟件功能架構圖

2 系統設計與實現

2.1 溫度信息采集的設計與實現

通過溫度采集器讀取接入冰箱內的傳感器數值[8]，再經過串口服務器，利用以太網，傳送至服務器端。溫度信息采集系統，見圖3。

圖3 溫度信息采集系統

2.2 Android手機終端應用設計與實現

以SQL軟件為平臺[9]，開發Android手機應用程序[10]，實現冰箱溫度的檢測，以及動態實時的溫度監控，對運行設備的狀態進行在線的監測與報警。該運用軟件的運行環境為Android 2.2版本以上的手機系統[11]，256 M緩存，1 G以上的存儲空間。

Android手機登入界面和APP監控界面，見圖4～5。

圖5 APP監控界面

由圖5可以看出，當溫度超過監控范圍時，手機就會收到對應的告警提示，對應的當前溫度將以紅色字體顯示；點擊手機監控界面右上角的“”圖標，即可看到對應的告警內容；點擊具體的冰箱，即可看到對應的溫度曲線圖。

2.3 瀏覽器登入訪問的設計與實現

利用瀏覽器登陸嵌入式Web服務器[12]，用戶通過因特網來實時觀測環境溫度的變化，實現對遠程現場溫度數據的監控。

PC機登入界面，見圖6。

圖6 PC機登入界面

PC機Web界面支持查看單個傳感器當前運行情況，支持查看日數據展示、月數據展示。支持可視化圖形，包括：折線、柱狀圖等可視化圖形的展示，可閱讀性強。

PC機上數據統計日折線圖，見圖7。

3 監控方法

3.1 監控對象的選取

截至目前，該套系統已監測在線運行冰箱28臺，因采用雙鏈路互備模式，故共有56條鏈路。現從全院隨機選取4個科室、共20臺冰箱進行溫度數據的采集。考慮冷藏（2℃～8℃）與冷凍（-40℃～-20℃）兩個監控溫度范圍。

圖7 日折線圖

以兩個溫度監控范圍為區組，根據隨機數字表，抽取兩個溫度范圍內冰箱各5臺，收集溫度信息。

3.2 記錄方法

從2016年10月～2017年3月中，隨機抽取一個月份，將溫度監控軟件監測的結果與手工登記數值進行對比分析。手工記錄時間點為每天的10:00和16:00，其中軟件監控溫度數值由服務器端讀取，手工記錄由對應的臨床科室工作人員進行登記。

3.3 統計學分析

采用SPSS 17.0軟件統計包進行統計分析，采用以重復測量設計資料的方差分析，對溫度監測時間點、不同監測方式及冰箱品牌類型對溫度的影響進行統計分析；在監控時間對溫度無影響前提下，將各冰箱溫度取平均值作為該冰箱溫度值進行后續配對t檢驗統計分析；采用廣義線性回歸統計分析可能的影響因素。以P＞0.05表示統計學分析無顯著意義。

4 結果

4.1 冰箱統計信息描述

本研究監測的20臺冰箱中，進口品牌為6臺，國產品牌為14臺；溫度范圍2℃～8℃為10臺，-40℃～-20℃的為10臺。

4.2 不同監測時間點對溫度的影響

采用Greenhouse-Geisser檢驗方法，對重復測量設計資料的方差分析進行統計分析，見表1。

從表1可看出：以Greenhouse-Geisser方法進行檢驗，檢驗結果顯示時間因素對溫度的影響無顯著意義（P＞0.05），說明不同時間點測試的溫度間無統計學差異；監測時間點與監測方式間無交互作用（P＞0.05）。

表1 監測時間點對溫度影響的統計結果

4.3 不同監控方式下溫度差異

在監控時間對溫度無影響前提下，將各冰箱溫度取平均值作為該冰箱溫度值進行后續配對t檢驗統計分析，通過配對t檢驗，結果提示不同監控方式下的溫度間無顯著性差異（P＞0.05）。

4.4 冰箱品牌類型對溫度的影響

在監控時間對溫度無影響前提下，將各冰箱溫度取平均值作為該冰箱溫度值進行后續廣義線性回歸統計分析。

以監控組別（手工登記和軟件監測）以及品牌類型（國產和進口）為自變量，溫度均值為因變量，進行線性回歸。

結果提示冰箱品牌對溫度影響不顯著（P＞0.05）；共線性診斷的方差膨脹因子（VIF）=1＜5，說明變量間未出現共線性。

5 分析與討論

經過20臺冰箱連續的觀察、記錄、對比及數據統計分析，對本監控系統進行如下討論。

5.1 省時省力、準確性高

本監控系統能實時準確反應出冰箱的溫度變化，具有連續性，系統的靈敏性和可靠性較高，且能及時反饋設備異常情況，并支持數據的導出及形成可視化圖形等，還可實現所有冰箱的集中管控。而傳統的手工登記方式是工作人員早晚分別查看一次冰箱溫度再登記，這樣若冰箱中途出現故障將無法知曉，而且手工登記不僅費時費力、設備無法集中管控，更主要的是準確性得不到保障。

5.2 免費快捷，技術先進

本監控系統以TCP/IP網絡為基礎架構[13]，實現設備溫度的免費實時智能監控，不僅可在PC機上監控設備的運行情況，還可通過智能終端APP對采集的溫度數據進行查詢、分析，并具有趨勢曲線圖顯示和報警設置等功能，使用戶免費、便捷、全面的了解設備的運行情況。目前市場上雖有相關的溫度監控系統，但是其溫度報警信息多數采用手機短信形式發送至相應負責人，需付費支持，無法形象直觀的的查看其溫度變化曲線，存在一定的局限性。同時該監控系統的運行，有利于醫院內部的信息化管理，促進“互聯網+醫療”新型經濟形態的發展[14]。

5.3 應用范圍廣

本監控系統的運行環境無特殊要求，適用于有溫度監控需求的各種場合，包括：藥品試劑的保存、疫苗與標本的存放、烤箱與恒溫培養箱的監測、實驗室、工業生產、溫室培育[15]、物品存儲的倉庫[16]、信息機房、生產車間等所有有關溫度的設備，不僅實用性強，同時也促進了各行業溫控管理的信息化發展。

5.4 可操作性強

本監控系統基于TCP/IP網絡傳輸架構，可以利用現有的網絡進行擴容，組網簡單、便捷；監控設備只需對串口服務器進行簡單的參數設置即可，無需復雜的配置操作，推廣方便，可操作性強。

5.5 存在的問題

（1）此方法暫時還不能對超低溫冰箱進行監控。由于超低溫冰箱對箱體壓力的要求較高，無法采用現有的方法，通過外置傳感器進行溫度監控，需要從超低溫冰箱專用的溫度采集接口處進行溫度采集，而目前現有的超低溫冰箱沒有這樣的外接接口或者未將接口對外開放，故此方法暫時還不能對超低溫冰箱進行監控。

（2）此方法不能對運輸途中的試劑、藥品等進行監控。出于院內制度的要求，本套監控系統采用基于TCP/IP有線傳輸的網絡架構，監控對象均是靜態的，對于動態的監控對象需要采用另外一種監控機制，因此目前還無法對運輸途中的試劑、藥品等進行實時動態的監控。

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Research and Application of Intelligent Dual-System of Temperature Monitoring Based on APP and PC

LI Jiafeng1, LEI Zizhen1, CHEN Zheng2, LIN Buxin1, LEI Xingju1, HONG Qichao1
1.Department of Equipment, Fujian Provincial Maternity and Children’s Hospital, Fuzhou Fujian 350001, China;2.Market Supervision and Administration Bureau, Gulou District of Fuzhou City, Fuzhou Fujian 350001, China

ObjectiveThis research aimed to discuss the realization of real-time monitoring, alarm, record, storage, and query of data of hospital equipment temperature, for the purpose of accurate, convenient and centralized control of all monitoring data.MethodsTCP/IP network transmission architecture was adopted for the development of monitoring software and mobile phone APP.Comparative analysis was performed between the manually collected data and the results acquired on the software.ResultsThe manually collected data and the results acquired on the software showed no significant statistical difference (P＞0.05).ConclusionThe paper concludes that a dual-system based on APP and PC is a feasible realization of accurate monitoring of the temperature of the refrigerator, which is convenient, conducive to centralized control of data.

automatic temperature monitor; data communication technology; mobile application; intelligent monitor

TP39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.025

1674-1633(2017)11-0104-03

2017-04-06

2017-04-10

作者郵箱：695677688@qq.com

本文編輯 袁雋玲