基于人工智能的智能中藥柜系統設計及應用

劉添慶　莫琦　胡祖威　李天揚　吳潔華

摘要：目前市場上中藥房使用傳統的抓藥方式中，存在著藥劑師取藥時間長，抓藥速度慢，顧客等待時間漫長的問題。針對這一現象，本團隊研發了一套基于人工智能技術的智能中藥管理系統，可實現快捷取藥，精準取藥、智能糾錯、以及人機互動等多方面的智能化管理。

關鍵詞：中藥柜；人工智能；智能化管理

中圖分類號：R28；TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0144-02

1 項目實施的目的及意義

藥品是指用于預防、治療、診斷人的疾病，有目的地調節人的生理機能并規定有適應癥或者功能主治、用法和用量的物質，并且藥品在我國醫療各行業進行使用淵源已久。由于藥品所具有的特殊用途以及藥品本身的特殊地位，因此現如今藥品市場的前景依舊十分光明。

傳統的中藥房傳統中醫取藥的流程繁瑣、藥劑師取藥速度慢。其次，由于中藥處方箋的取藥數目多，藥劑師在上百個中藥柜取用對應藥材時有時會出現取藥錯誤，取用時間長等問題，這樣的取藥方式無非是加重了藥劑師的工作強度。本團隊基于實地對市場上大量鑒于此，本團隊提出了一種基于人工智能技術的智能中藥柜系統的設計方案。運用語音交互、文字識別技術、稱重一體化設計實現了對藥品的智能化管理，能夠縮短藥品取用過程中所耗費的時間以提高顧客或是患者的滿意度，在數量不足時進行提醒補充藥物，能夠極大地提高相關醫務人員的工作效率。與之對應的移動終端APP能極大地提高了該系統使用時的便捷性，給予相關工作人員優質的使用體驗。

2 系統組成

系統由手機APP上位機遠程控制部分以及智能藥柜兩部分組成，如圖1所示。

2.1 硬件部分

硬件部分由中藥柜體組成，每個藥柜采用STC11F04E為獨立控制芯片，控制內部稱重管理電路以及中藥柜外的指示電路，每個藥柜中都有獨立的壓力傳感器，藥柜與藥柜間通過WIFI進行無線通訊，一來便于藥柜的使用，無需改裝用戶原先的中藥柜。二來便于用戶進行使用，運用手機APP進行操作即可對所有的藥柜進行遠程控制取用，如圖2所示。

藥柜采取的稱重傳感器信號處理模塊程序設計采用HX711壓力傳感器。HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設計的24位A/D轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優點。符合我們對藥柜取藥高精度的需求。

2.2 軟件部分

智能中藥柜APP，，主要由一個主Activity，四個Fragment和一個傳輸數據用的Service 組成，如圖3所示。

Activity上有一個ViewPager，ViewPager上嵌套著4個Fragment，這四個Fragment分別實現了“藥材信息管理”、“語音取藥材”、“批量取藥材”、“藥材清單識別”這四個功能。

Service 主要管理硬件WIFI模塊向APP的發出的Tcp連接。在Service中有一個Tcp服務線程，和一個身份驗證線程。服務線程主要是接受APP的連接請求，獲得Socket后，將其傳遞到身份驗證線程；身份驗證線程主要的工作是向WIFI模塊發送指令，讓WIFI模塊返回身份信息，然后根據返回的身份信息，將Socket分類，并為傳送重量數據類的Socket開啟數據接收線程。分類后的Socket會通過回調傳遞到主Activity。

主Activity從接口回調中接收Service 傳遞回來的Socket并根據數量在第一個Fragment上生成相應數量的格子，每個格子可以錄入一種藥材信息（名稱，單個重量，藥材簡述）。同時，每個格子對應著兩個Socket，一個Socket是用于獲取稱重傳感器傳回來的藥材重量，另一個用于控制對應位置的藥材的LED燈。藥材信息的錄入分兩種方式，一種是手動輸入，另一種是二維碼錄入（包含藥材信息的二維碼可在APP的一個小功能上可以獲取）。

第一個Fragment上錄入的信息儲存在兩個全局的map數據結構中，這樣方便了后三個Fragment對這些信息的利用。

第二個Fragment上實現的是“語音取藥材”功能，利用百度的ASR語音識別技術，獲取語音識別結果后，通過關鍵字匹配的方式分解用戶的句意，對于語音的識別檢錯程度，有以下兩種解決方法：方法一：上傳相應的關鍵詞到百度平臺訓練語音識別模型，使語音識別模型優先匹配指定的關鍵詞，APP可以開放接口，讓用戶自主填寫關鍵詞，這樣APP就更能滿足用戶的需求。方法二：讓程序具有模糊音識別的功能，即“當歸”和“當貴”都能匹配，這樣就能提高它的識別能力。

第三個Fragment實現的“批量取用藥材”功能，該頁面將錄入的藥材信息以列表的形式展示出來，用戶點擊列表上想要取用的藥材，該藥材會添加到已選取頁面，用戶選取完成后，可以點擊查看的“您的清單”檢查自己想要的藥材是否完全，點擊“取用”，能控制LED燈亮起；用戶取完藥材后，APP會列出取用量。

第四個Fragment實現的“藥材清單識別”的功能，該頁面實現的功能是運用百度的ASR文字識別技術識別藥材清單，然后根據識別的內容匹配出要取的藥材，匹配完成后，APP會發出相應的指令，控制LED燈亮起，然后用戶可取件。用戶取完后APP同樣能列出取用量。

3 結語

隨著人工智能技術的推廣以及普及應用，智能化的取藥的方式也將取代傳統取藥方式。因此，該智能中藥柜的推出，深受傳統中醫藥店的喜愛，其智能化的取藥方式，也在市場中便于推廣，也實現了高效、快捷、精準性取藥。該項目主要有以下創新點：（1）藥柜內置稱重管理，自動讀取取用量的多少并在手機APP界面顯示，無需另外秤量。（2）應用文字識別、語音交互等人工智能技術于手機APP中，方便用戶取藥、了解藥品當前剩余量以及取用量。（3）界面提示功能，用戶通過手機APP端口便可找到中藥對應的位置，降低人工成本，方便、快捷。（4）二維碼管理，二維碼批量管理藥材錄入信息，便于用戶錄入藥柜信息，取用藥材時，APP界面也會同時顯示藥材名稱以及功效，提供功能和信息比傳統的取藥更加快捷、詳細。

參考文獻

[1]李重根.中藥柜的設計與制作[J].中國醫院建筑與裝備，2013，（12）：88-89.

[2]唐貴堯，萬鑫.語音識別技術的研究及基本實現[J].電子技術與軟件工程，2015，（15）：128.

[3]江波，史鳳波.文字識別領域中模式識別技術的應用[J].科技資訊，2015，（27）：6-7.