醫學微生物實驗室設備預約管理系統設計

張 晨

(蚌埠醫學院 科研中心，安徽 蚌埠 233030)

隨著智能醫療設備管理技術的發展，需要結合信息化管理系統進行智能醫療設備管理，提高醫學微生物實驗室設備預約管理能力，采用智能化的信息管理和監測技術進行醫學微生物實驗室設備的過程監測，建立醫學微生物實驗室設備的監測系統控制模型，提高對醫學微生物實驗室設備的現代化信息管理能力[1]。國內外學者對該領域也進行了研究，陳依松[2]結合日常設備管理工作經驗，研發了一套擁有自主知識產權的醫療設備全生命周期追溯及管理系統。此系統可追溯醫療設備生命全過程的管理、維護、質控檢測以及不良事件上報等工作的功能，整合各項資源，提高醫院對醫療設備的管理、使用效率。但是該方法響應時間較長；高菲等[3]提出基于無線傳感器網絡設計了辦公室設備信息管理系統，系統采用B/S模式，分成三層節點層、傳輸層、服務層，通過布設的傳感器實時采集辦公室設備信息，該系統的應用優化了辦公室設備管理，全面提升了設備管理工作效率，但是該系統可操作性較差。Reza等[4]設計了預約調度系統，該系統可以提高患者滿意度的潛在有用工具。旨在檢查患者的需求以及對門診診所預約計劃系統當前狀態的滿意度。該系統提高了預約管理效率，但是響應時間較長。

針對上述問題，采用物聯網技術進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統網絡節點設計，在物聯網體系結構下實現醫學微生物實驗室設備遠程監測，提高醫學微生物實驗室設備預約管理的智能性。構建醫學微生物實驗室設備預約管理組網分布模型，采用自適應輪換調度方法進行醫學微生物實驗室設備預約管理，首先進行系統的總體設計構架，然后進行系統的功能模塊設計，最后進行仿真測試分析，展示該方法在提高醫學微生物實驗室設備預約管理能力方面的優越性能。

1 系統總體構架和功能模塊分析

1.1 系統的總體設計構架

為了實現醫學微生物實驗室設備預約管理系統設計，首先進行系統的總體設計構架，采用Revit軟件進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的嵌入式開發設計，在ARM模塊下進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的軟件開發，構建醫學微生物實驗室設備的信息處理終端和數據主動檢測模塊，在Visual DSP(Digital Signal Processing)++4.5開發平臺中進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的軟件開發設計，系統主要分為醫學微生物實驗室設備的信息采集模塊、設備信息數據庫管理模塊、數據輸出控制模塊、信息處理終端模塊、上位機通信模塊、人機交互模塊以及網絡總線模塊等。系統的總體設計構架如圖1所示。

根據圖1的總體構架設計，以ADSP-BF537作為核心處理器進行物聯網環境下的醫學微生物實驗室設備預約管理系統開發設計，在集成DSP環境下，建立醫學微生物實驗室設備預約管理的信息采集模塊，采用RFID(Radio Frequency Identification)射頻標簽識別技術進行的醫學微生物實驗室設備預約管理的原始信息采集。采用ARM Cortex-M0 處理器內核實現醫學微生物實驗室設備預約管理系統的AP(Application)開發，在ZigBee物聯網組網模塊中進行嵌入式設計，構建嵌入式醫學微生物實驗室設備預約管理系統的軟件開發環境，在數字轉換器中實現對醫學微生物實驗室設備預約管理信息的集成信息處理[5]。根據上述總體設計構架，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的功能組件分析和軟件開發。

圖1 系統的總體設計構架

1.2 系統功能模塊分析

對醫學微生物實驗室設備預約管理系統進行集中信息控制，在嵌入式的Linux環境中實現對醫學微生物實驗室設備信息管理和集成控制，在操作系統層和應用軟件層分別配置醫學微生物實驗室設備APP控制模塊，結合人機交互控制協議進行醫學微生物實驗室設備管理系統的APP開發。采用物聯網和ZigBee組網技術，進行醫學微生物實驗室設備預約管理的網絡組網設計，在MCU(Microcontroller Unit)控制單元進行醫學微生物實驗室設備APP控制[6]，采用ADSP21160作為核心處理器，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的集成信息處理，在后端控制顯示單元進行交叉編譯和人機交互模塊設計，根據上述分析，構建醫學微生物實驗室設備預約管理系統的功能組件結構體系如圖2所示。

結合ZigBee組網方案構架醫學微生物實驗室設備預約管理系統的網絡通信協議，采用嵌入式的交叉編譯技術進行APP控制，采用物聯網技術進行醫學微生物實驗室設備預約管理的擴展信息融合和RFID組網控制，在智能信息處理終端中進行醫學微生物實驗室設備預約信息的實時數據開發和檢索，在Compact PCI(Peripheral Component Interconnect)總線協議控制環境中進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的時延轉換控制，選擇無線通信網絡作為醫學微生物實驗室設備預約管理系統的網絡模塊，根據上述分析，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的軟件開發設計。

圖2 系統的功能組件結構體系

2 預約管理系統設計

在上述總體設計構架的基礎上，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的軟件開發設計，以SQLServer數據庫作為物聯網醫學微生物實驗室設備預約管理系統的數據管理引擎，對數據庫模塊、總線控制模塊進行優化控制設計，在人機交互模塊中進行物聯網醫學微生物實驗室設備預約管理系統的總線開發控制[7]。系統主要分為醫學微生物實驗室設備的信息采集模塊、設備信息數據庫管理模塊、數據輸出控制模塊、信息處理終端模塊、上位機通信模塊、人機交互模塊以及網絡總線模塊等，對各個模塊開發設計描述如下。

2.1 設備信息采集模塊

設備信息采集模塊是實現對醫學微生物實驗室設備預約管理信息采集功能，采用MVB總線控制技術在醫學微生物實驗室設備預約管理系統的信息處理終端進行數據信息采樣，采用傳感網設計的方法進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的信息采樣，在AD模塊中進行設備信息采樣后的數據轉換和存儲擴展控制，在智能信息處理終端進行信息交互，在醫學微生物實驗室設備預約管理系統的終端產生幀同步脈沖，配置發送寄存器，實現生物實驗室設備的預約管理，得到設備信息采集的實現流程如圖3所示。

圖3 設備信息采集的實現流程

2.2 設備信息數據庫管理模塊

醫學微生物實驗室設備預約管理系統的數據庫管理模塊是整個系統的數據處理中心，以Linux2.6.32內核為平臺，進行醫學微生物實驗室設備預約管理的數據庫構造，采用Qt/Embedded 4.6創建醫學微生物實驗室設備預約管理系統的數據信息處理傳輸總線，在嵌入式設備上進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的用戶接口設計，實現醫學微生物實驗室設備預約的可視化控制，設置醫學微生物實驗室設備預約管理系統的MXI總線控制D/A轉換速率為200 kHz，采用Make menuconfig 進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統內核的配置[8]，得到設備信息數據庫管理模塊的交叉編譯界面如圖4所示。

圖4 設備信息數據庫管理的交叉編譯界面

在醫學微生物實驗室設備預約管理系統的嵌入式模塊中，使用make menuconfig命令進行系統的交叉編譯配置，配置完成后，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的嵌入式Linux定制，編譯代碼描述為：

Generates Settings ->

equipment database management filesystem ->

[*]downloaded /實驗室設備的預約管理交叉下載

Applets equilibrium configuration (soft-links) ->

(/home/ Communication /nfs) linux-quilibrium configuration Installation prefix

[*]Lash(arm- communication network -linux)// lib目錄下提供內核

2.3 關鍵模塊設計

在上述進行了數據庫模塊設計的基礎上，進行數據輸出控制模塊、信息處理終端模塊、上位機通信模塊、人機交互模塊以及網絡總線模塊等關鍵模塊的設計。設計的醫學微生物實驗室設備預約管理系統建立在軟件開發環境下，以ARM Cortex-M0 處理器內核構建醫學微生物實驗室設備預約管理系統的交叉編譯模塊，在交叉編譯模塊進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的原始數據信息編譯和控制指令加載，通過AD轉換控制模塊進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的信息轉換控制，結合物聯網組網和ZigBee協議，采用PXI觸發總線進行醫學微生物實驗室設備信息的時鐘采樣控制，提高醫學微生物實驗室設備APP控制信息采集的完整性和可靠性，在ROM中實現醫學微生物實驗室設備管理系統APP終端的人機交互接口設計。通過VME總線發送控制指令到醫學微生物實驗室設信息管理系統的上位機中，在狀態監控器中實現醫學微生物實驗室設備信息的主動加載，在程序交叉編譯控制的基礎上，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的時鐘復位控制，通過工業標準級的六線同步串口實現醫學微生物實驗室設備信息寫入，綜上分析，得到醫學微生物實驗室設備預約管理系統的總線傳輸設計如圖5所示。

圖5 醫學微生物實驗室設備預約管理系統的總線傳輸設計

3 仿真測試分析

為了測試本文設計的醫學微生物實驗室設備預約管理系統的應用性能，進行了仿真實驗，在ARM嵌入式微處理器環境下進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統的AD轉換控制，在Matlab環境下進行系統的程序寫入，得到系統的信息采集界面如圖6所示。

圖6 系統的信息采集界面

根據信息采集結果，進行醫學微生物實驗室設備預約管理系統測試，對比陳依松[2]、高菲等[3]傳統系統的時間響應。

本文系統的響應時間最短，具有較明顯的優勢，見圖7。

圖7 系統的響應時間測試

為了驗證測試系統的預約管理準確性，與陳依松[2]、高菲等[3]系統進行了對比，系統預約準確性對比結果如圖8所示。

圖8 系統準確性對比

分析圖8可知，采用本文系統進行醫學微生物實驗室設備預約管理的系統準確性較高，具有較高的實際應用性。

4 結語

建立醫學微生物實驗室設備的監測系統控制模型，提高對醫學微生物實驗室設備的現代化信息管理能力。采用MVB總線控制技術，對信息處理終端進行數據信息采樣，在嵌入式設備上，設計醫學微生物實驗室設備預約管理的用戶接口，實現醫學微生物實驗室設備預約的可視化控制，通過VME總線發送控制指令到醫學微生物實驗室設信息管理系統的上位機中，實現醫學微生物實驗室設備預約管理系統的硬件開發。分析得知，設計系統的響應能力較好，準確率較高。