基于北斗定位的智能藥箱

陳誕瑋 謝柳青 姜玉龍 余庭紅 姚敦遠 吳有龍 徐楠

摘 要：智能藥箱是在智能醫療這個大背景下運用Web應用程序、北斗定位、自動控制、網絡通信、RFID等技術研發出來的戶外智能藥箱。Arduino控制板為主控板，通過北斗模塊能獲取智能醫藥箱的實時位置信息，并通過WiFi模塊的聯網功能，將位置信息通過HTTP請求發送到后臺的服務器數據庫中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉換為坐標并展現在地圖上。用戶通過訪問網頁尋找離自己最近的智能藥箱，獲取智能藥箱的位置信息并且了解醫藥箱內的藥品配置，通過RFID識別藥品信息了解藥品針對的癥狀，使得用戶在需要藥品的第一時間在最近的地方獲取藥品。同時，管理員還可以通過射頻識別技術對急救箱中的藥品進行智能管理。該智能藥箱采用現代智能化的設計理念，能夠24 h隨時待命，獲取藥品更加方便快捷，可以廣泛地應用到智能醫療服務當中，極大地提高了人們的醫療水平質量。

關鍵詞：物聯網;北斗定位;WiFi通信;智能醫療;智能藥箱;Arduino控制板

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

據有關部門的數據統計，在突發緊急醫療事件中，有20%的患者還未得到救助就已經死亡，有大約80%是因為沒有盡快進行緊急救助而死亡，造成這樣的事情主要是沒有及時展開緊急醫療處理，120急救車無法立即到場以及醫院方面準備工作來不及等[1]。顯然，第一時間的緊急搶救對突發事件中的患者起著性命攸關的影響。

隨著社會和經濟的飛速發展，國家現有的急救醫療服務體系已經不能保障人民群眾對健康和安全的需求，因此，建立一個科學、專業、現代、智能、規范的急救醫療體系系統已成為一個熱點話題[2]。由于原始的急救箱存在藥品使用麻煩、耗時太久、使用時尋找困難等各種問題，而智能藥箱使用當下較先進的技術手段，實現了對藥物快速便捷的科學管理，同時能通過衛星定位快速獲取離突發事件地點最近的急救醫藥箱。智能醫療的進步必須要有相應的技術手段才能得以實現，應運而生的物聯網作為信息技術的新鮮血液，一定可以幫助推動智能醫療更加完全地融入人們的生活。我國的醫療衛生行業也應該使用這股新生力量，大力推進我國智能化醫療服務的發展，讓其全方位智能化，使民眾都能擁有科技和醫療行業共同發展所帶來的福利。本文主要介紹基于衛星定位的戶外智能藥箱設計的系統方案、調試結果以及最終的實現功能。

1 整體設計

智能藥箱系統整體結構如圖1所示。該智能藥箱設計采用WiFi模塊，通過北斗模塊能獲取智能醫藥箱的實時位置信息，并通過WiFi模塊的聯網功能，將位置信息通過HTTP請求發送到后臺的服務器數據庫中，最后通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉換為坐標并展現在地圖上。使用Tomcat服務器作為搭載網頁的Web服務器，MySQL作為存儲和管理數據的數據庫，阿里云服務器的Ubuntu系統作為搭載整個服務器的系統。通過STS軟件完成后臺服務器的控制代碼編寫以及前端頁面展示的代碼編寫，最終導出WebContent文件夾的內容并發布到Tomcat服務器上，以便外網訪問。通過RFID技術可以對智能藥箱中的藥品進行添加和管理操作，需要向智能藥箱中補充藥品時，管理員只需將帶有RFID標簽的藥品靠近醫藥箱上的RFID閱讀器，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務器發送該藥品的相關信息以及數量，并添加到數據庫中，在顯示屏上顯示。

2 功能闡述

2.1 用戶功能

（1）通過網頁地圖控件定位出離自己和距離自己最近的智能藥箱位置，如圖2所示;

（2）遠程查看該急救醫藥箱內藥品配置，并根據地圖找到醫藥箱后使用該醫藥箱。

2.2 管理員功能

在后臺，管理員能快速進行藥品的添加、管理操作[3]。

3 硬件設計

3.1 Arduino控制板

Arduino控制板上電之后首先初始化北斗模塊，之后打開北斗模塊電源，通過串口接收WiFi模塊發來的北斗信息;接收到北斗信息時進行判斷，若該北斗信息判斷為無效信息，則繼續接收北斗信息，并通過串口發送到Arduino主控板;若該信息為有效信息，則關閉北斗電源，同時根據北斗信息格式解析該北斗信息，提取出其中的經緯度數字，將經緯度數字通過HTTP請求發送到服務器存儲在數據庫中，之后控制板將進入睡眠，等待下一次定位。Arduino控制板硬件部分如圖3所示。

3.2 北斗定位技術

北斗衛星導航系統可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具有短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力[4]，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度[5]10 ns。

該智能急救醫藥箱設計首先通過北斗模塊獲取智能醫藥箱的實時位置信息;然后，基于WiFi模塊的聯網功能，將位置信息通過HTTP請求發送到后臺的服務器數據庫中;最后，通過百度地圖API提供的功能將該位置信息轉換為坐標并展現在地圖上[6]。智能藥箱北斗定位流程如圖4所示。

3.3 RFID技術

在該醫藥箱設計中，通過RFID技術管理員可以對智能藥箱中的藥品進行添加和管理操作，用戶也可通過自己的癥狀知曉自己需要什么藥，裝有RFID閱讀器的主控芯片即可直接向服務器發送該藥品的相關信息以及數量，并添加到數據庫中[7]。

3.4 顯示屏

顯示器安裝在此藥箱表面，用來顯示識別到的藥品名稱與價格。其外圍電路如圖5所示。

4 軟件設計

4.1 網絡通信技術

該智能藥箱使用網絡通信技術中常用的HTTP協議（超文本傳輸協議），通過模塊上的手機卡訪問服務器并將數據存入數據庫中。一般情況下，由用戶端發起一個HTTP請求，搭建一個到網站指定端口的TCP連接[8]。網站可以從這個端口接收到用戶發過來的請求，當接收到請求時，網站（向用戶端）發回一個命令行和響應短消息。

4.2 數據庫服務器技術

數據庫是一個根據數據結構來存放和管理數據的虛擬倉庫，把智能藥箱的相關數據存放在數據庫中。當多個用戶進行數據庫的訪問操作時，數據庫服務器可以支持并行運行機制，來處理同時發生的多個事件。與此同時，把智能藥箱數據放在數據庫中，擁有編程量少、安全性好、管理可靠、資源利用充分、性能好和易擴展的優點。

4.3 WiFi通信技術

該設計主要使用WiFi通信和北斗模塊實現定位和發送HTTP請求功能。WiFi模塊通過串口通信向Arduino控制板發送北斗模塊獲取到的位置信息，Arduino控制板會解析該數據。當出現有效的北斗信息時，Arduino控制板通過串口控制WiFi發送HTTP請求到服務器，并將新的坐標更新到數據庫中[9]。

5 結 語

當前我國智能醫療仍處在發展的起步階段，智能藥箱作為院前急救的必要組成部分，是實現智能醫療的一個重要環節。通過使用本文的智能藥箱，能夠大大提高院前急救的搶救成功率，實現查詢醫藥箱位置、遠程查看醫藥箱的藥品配置、共享使用智能藥箱以及智能管理藥品的配置等功能;在此基礎上可以添加呼叫附近醫護人員、自動計算用戶使用藥品情況等功能，使急救醫藥箱更加智能和高效，提高了院前急救的成功率，應用范圍更加廣泛[10]。本智能藥箱可以廣泛地應用到智能醫療服務當中，極大地提高了人們的醫療水平質量。

參 考 文 獻

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