智能藥箱APP的實現

文 昕 杜丹蕾 韋美雁 聶 力 周翔勇

智能藥箱APP的實現

文 昕 杜丹蕾 韋美雁 聶 力 周翔勇

（湖南科技學院信息工程學院，湖南 永州 425199）

智能藥箱APP是基于Android Studio開發平臺設計出的一款藥物管理和智能化服務相結合的APP，與家庭智能藥箱配套使用。APP通過協調Activity和Fragment、Fragment和Fragment之間的通信，以及靈活運用Android四大組件與RecyclerView、ListView等重要控件，實現登錄注冊、基礎功能、特色功能及個人信息四大模塊，貫穿家庭成員安全用藥的全過程，創新實現了用藥提醒、藥品管理、掃碼入庫、藥品回收、緊急求助等特色功能，具有很強的實用價值。

Android；APP；智能家居

引言

隨著社會壓力的增大，人口老齡化形勢日益嚴峻，社會健康水平難以提升。關于藥品服用，一方面，大多數老人的子女無法陪伴其左右，老人忘記服藥的情況時有發生；另一方面，兒童誤食藥品的事件頻發[1]。基于此，設計一款安全、智能、功能健全、且對藥物有足夠保障的居家用藥系統刻不容緩。

20世紀末以來世界范圍內制造業服務化的深刻變革，基于產品與服務相結合的新型產業模式成為制造型企業新的利潤和價值增長點[2]。在這樣的時代背景下，以華為、小米等公司為代表的“智能家居”蓬勃發展。同時，我國移動終端的使用者數量處于爆發式增長，智能化的設備和各類APP應運而生，手機應用幾乎已經融入到人們生活的方方面面[3]。

Android系統的用戶基數龐大、開發市場廣闊，同時其給予了開發者相當高的開發自由度[4-6]。Android應用軟件開發語言是Java，大部分應用程序是用Java語言進行編寫的，從接口到功能，從程序庫到運行庫，都有層出不窮的變化，大大提高了軟件交互的可能性。MySQL數據庫具有體積小、速度快、總體擁有成本低等特點，因此具有廣泛的應用[7]。XML布局文件是Android系統中定義的Layout的常用方式，即能夠在HTML文件之外將數據存儲在XML文檔中，使開發者集中精力使用HTML做好數據的顯示和布局，并確保數據改動時不會導致HTML文件也需要改動，從而方便維護頁面[8]。

因此基于Android平臺，采用MySQL數據庫，研發了一款智能藥箱系統。系統分為軟件和硬件兩大部分，本文重點論述APP的研發。

1 系統方案設計

本系統的功能模塊如圖1所示。該系統的功能模塊組成包括基礎功能模塊、主要功能模塊以及特色功能模塊。系統包含了一鍵開鎖、掃碼入庫、溫濕度監控、服藥提醒、藥品回收、緊急求救等一系列服務功能。

圖1 系統功能模塊設計

2 數據庫表單設計

本系統采用MySQL數據庫管理用戶以及藥箱的數據信息。在用戶信息管理系統中使用到的主要數據表有用戶信息表、藥品信息表、關系表、管理員信息表，每個表分別儲存不同的數據信息。

用戶信息表：用戶信息表中存儲的是用戶的基本個人信息，包含用戶的賬號、用戶的姓名、用戶的性別、用戶的電話號碼、用戶的家庭地址等。用戶信息表如表1所示。

表1 用戶信息表

藥品信息表：藥品信息表主要存儲藥品的基本信息，包括藥品編號、藥品名稱、藥品的保質期、藥品的適宜存儲環境等。藥品信息表如表2所示。

表2 藥品信息表

服藥提醒表：服藥提醒表主要存儲用戶ID、藥品ID、每天服藥次數、第一次用藥時間、用藥間隔等基礎用藥信息。關系表如表3所示。

表3 服藥提醒表

管理員信息表：管理員信息表中存儲的是管理員的基礎信息，包括管理員的ID、管理員的名稱以及管理員的密碼等。管理員表如表4所示。

表4 管理員信息表

3 系統實現與測試

基礎功能模塊主要實現的功能為用戶可以通過APP進行常規的登錄注冊、找回密碼、消息推送、個人信息查詢與修改等操作。當用戶以普通用戶的身份進入到APP時，可進行登錄操作，待賬號密碼匹配后方可進入主界面，從而進行后面的功能使用。

3.1 登錄與注冊

在登錄點擊事件中，系統需要判斷使用者輸入的賬號或密碼是否為空。若if判斷語句“TextUtils.isEmpty(userId1) || TextUtils.isEmpty(userPwd1)”為真，那么登錄界面將用調用Toast類的makeText方法在登錄界面提醒用戶“各項不能為空”；若判斷語句為假，則調用get方法。

Toast類用于在屏幕中顯示一個消息提示框，該消息提示框沒有任何控制按鈕，并且不會獲得焦點，經過一段時間后自動消失，通常用于顯示一些快速提示信息。

在get方法中，首先要獲取OkHttpClient對象，然后構建Request對象，接著構建call對象，最后異步get請求。

OkHttpClient是OkHttp的客戶端類，該類使用的是構建者模式，用來構建請求發起類Call、設置超時、設置緩存、設置攔截器等。

當用戶多次未能輸入正確的個人登錄信息，為了用戶的個人安全起見，用戶必須要輸入正確的驗證碼才可點擊登錄按鍵。其中，需要將字符串轉換成Bitmap類型，其語法為：

byte[]bitmapArray = Base64.decode(string.split("，")，Base64.DEFAULT);

bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(bitmapArray，0，bitmapArray.length);

系統的登錄與注冊樣式如圖2所示。

圖2 登錄與注冊

3.2 主界面

主界面是連接登錄界面與功能界面的“橋梁”。用戶進入主界面后可以按照提示根據自身的需求選擇APP所提供的各項服務。其中，主界面點擊事件以“跳轉界面”功能為主，該事件使用的是Intent類，首先獲取Intent對象，然后確定需要進行跳轉的兩個相關界面，最后使用Activity類的startActivity方法，當事件的對應按鈕被點擊時，使用該方法啟動進程。

Intent是一種運行時綁定（run-time binding）機制，它能在程序運行過程中連接兩個不同的組件。通過Intent，你的程序可以向Android表達某種請求或者意愿，Android會根據意愿的內容選擇適當的組件來完成請求。

Activity是一種展示型組件，向用戶展示一個界面，并且可以接收用戶的輸入信息從而和用戶進行交互，由Intent啟動觸發。當有多個Activity時，可以在代碼中用Intent（意圖）來啟動，語法為：

Intent intent=new Intent(MyActivity.this，OtherActivity.class);

startActivity(intent);

系統的主界面樣式如圖3所示。

圖3 主界面

3.3 智能開鎖

家庭智能藥箱設有智能開鎖功能，避免家中的小孩子輕易地拿到藥箱中的藥物[9]。當用戶點擊主界面中藥箱樣式的圖片時，將會生成開鎖動畫，與此同時藥箱實體也會彈開藥箱上蓋，從而起到開鎖的功能。該處使用MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協議）技術用來連接硬件，是一種基于發布/訂閱（publish/subscribe）模式的“輕量級”通信協議，該協議構建于TCP/IP協議上。其最大優點在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務[10]。

3.4 溫濕度監控

有的藥物對保存的環境要求非常高，設置溫濕度監控功能有利于實際檢測目前藥箱所處環境的溫濕度情況，溫濕度監控功能能夠妥善地保管藥物，避免暴曬、受潮，以免相關藥物受到不良影響[11]。藥箱實體會將自身所處的溫濕度環境數據情況通過WiFi方式上傳至后臺服務器，前端獲取到數據后會實時更新至APP主界面的頂部溫濕度監測模塊數據。其中，溫度的獲取需要調用Gson類中的fromJson方法，在成功獲取到數據后，使用show方法，通過Activity類中的runOnUiThread方法，將獲取到的溫濕度消息展示在主界面之中；若數據獲取失敗，系統會通過Toast類的makeText方法提醒用戶“溫濕度數據獲取服務異常”。

GSON是Google提供的用來在Java對象和Json數據之間進行映射的Java類庫。可以將一個Json字符轉成一個Java對象，或者將一個Java轉化為Json字符串。

3.5 掃碼入庫

藥品通過藥箱的掃碼口實現藥品的識別與入庫，入庫后的藥品信息將通過服務器傳輸至數據庫，藥品信息的相關數據被經過處理后渲染至用戶的“當前藥品”模塊中。在該模塊，用戶可以在手機上隨時隨地查看智能藥箱中還存有哪些藥品，并判斷家中需不需要對藥品進行添置。

3.6 服藥提醒

用戶可根據醫囑在“服藥計劃”模塊中上傳各藥品的第一次服藥時間、每日服藥次數以及每次服藥劑量等用藥信息，平臺便會按照用戶需求及時提醒家中患者開箱服藥。當前藥品模塊如圖4所示。

圖4 藥品登記模塊

當用戶在“服藥計劃”模塊上傳服藥的相關信息后，該模塊會根據這些信息生成服藥計劃。到達用戶預先設定好的時間后，手機端與智能藥箱會同時響起蜂鳴聲，提醒用戶按時用藥，培養良好的用藥習慣。

舉例：若某用戶設定的第一次服藥時間為早上6時整，每日需服藥3次，用藥劑量為一次2粒，則該天第二次、第三次的服藥時間分別為下午2時整與晚上10時整，每次服用2粒藥。由此發揮最大藥效。

計算公式：

24 H/每日服藥次數T=每日服藥間隔N

每日第一次用藥時間T0+（T-1）*N=當日第N次服藥時間

（當累加的每日用藥時間＞24 H，累加時間需進行重置）

舉例說明：

每日服藥間隔：24 H/3次=8 H/次

當日第二次服藥時間：6 H+（2-1）次*8 H/次=14 H

同理，當日第三次服藥時間：6 H+（3-1）次*8 H/次=22 H

另，第四次服藥時間：6 H+（4-1）次*8 H/次=30 H

由于30 H＞24 H，累加時間進行重置。

30 H-24 H=6 H，即6 H為新的一天第一次用藥時間。

服藥提醒模塊如圖5所示。

圖5 服藥提醒模塊

3.7 藥品回收

在“藥品回收”模塊，系統會在藥品過期前向用戶發送藥品過期消息告知用戶需要及時將過期藥物進行妥善處理。過期藥品信息會從“當前藥品”模塊中清除，并轉移到“失效管理”模塊中，用戶可以通過該模塊查看過期藥品信息。

緩解過期藥品對環境的污染，促進環保事業的發展[12]。平臺為用戶提供了藥品回收功能，從而鼓勵人們進行藥品回收。用戶通過該模塊可以就近與當地部門的藥品回收辦進行聯系，將已經過期的藥品進行回收服務。藥品回收模塊如圖6所示。

圖6 藥品回收模塊

該功能模塊上方使用了輪播圖，以圖片的形式向用戶宣傳藥品回收對環境帶來的好處，引起用戶共鳴。輪播圖采用的是Object類的instantiateItem方法，為了達到輪播的效果，采用取余與無限循環的方法，如下所示。

取余：

container.addView(list.get(position%list.size()));

return list.get(position%list.size());

解釋說明：假設有3張照片，當放映到id=2的圖片時，接下來將放映id=0的圖片。

無限循環：

viewPager.setCurrentItem(viewPager.getCurrentItem() + 1);

sendEmptyMessageDelayed(1, 2000);

解釋說明：每次都把所有相片，放到后面查看。

在“藥品回收”模塊的填寫回收地址功能中使用了三級聯動，三級聯動可以簡單地理解為兩個二級聯動，只有點擊省才能出現下一級的市，只有點擊市才能出現下一級的區。該功能使用了數據庫和一種輕量級的數據交換格式JSON。JSON是獨立于任何語言的文本格式。易于程序員閱讀和編寫，同時也易于計算機解析和生成。

為了完成省市聯動和市區聯動，要先獲取到省市區三個的下拉列表。為了確保能夠動態地獲取到省份信息，首先要得到服務器返回的數據，然后將JSON字符串轉換為JSON對象，最后更新并顯示數據。

JSON是一種文本形式的數據交換格式，它比XML更輕量、比二進制容易閱讀和編寫，調式也更加方便；解析和生成的方式很多。

在“消息推送”模塊中，系統會不定期向用戶推送一些常規消息和溫馨小貼士。添加一條推送消息的語法是：

MedicineSevice medicine = new MedicineSevice("這是條消息");

medicineServiceList.add(medicine);

當有新的消息需要被用戶接收時，在主界面的“消息推送”按鈕元件上會顯示小紅點，小紅點要顯示在元件上，當元件被點擊后，小紅點消失。判斷小紅點是否顯示的方法是：

public void setBadgeEnable(boolean enable){

setVisibility(enable?VISIBLE:INVISIBLE);}

3.8 SOS一鍵求救

通過“SOS一鍵求救”模塊，用戶只需點擊對應的事件按鈕，平臺就會立即發送緊急求助信息給用戶所綁定的緊急聯系人，避免用戶因求助不及時而錯過最佳的搶救時間[13]。

該模塊的實現，首先需要準備一個URL類的對象，緊接著連接服務器，得到連接對象，然后獲取加載數據的字節輸入流is，將is裝飾為能一次讀取一行的字符輸入流，加載一行數據并顯示，最后釋放資源。

4 性能測試

對系統進行性能測試，監測系統的可用性。主要測試系統在使用時對用戶是否友好、操作難易程度、系統穩定程度等幾大方面。本系統的具體測試方面如表5所示。

表5 系統可用性測試表

該系統充分利用了對射式光電傳感器采集及傳輸、信息實時傳遞、關系型數據庫、Java線程實現數據的異步請求功能、OkHttp獲取數據、TCP/IP通信技術、分布式數據庫相結合的優越性，共同攻克在智能醫藥箱系統、智能醫藥箱系統設計、客戶端請求服務器流程、服務器架構、TCP/IP通信技術上的難題，使用戶能夠享受到家庭智能藥箱所起到的實際性作用。

5 結束語

物聯網技術下的網絡經濟及網絡服務發展迅速，在醫療行業源遠流長，本項目以發展創新醫療行業和造福人民群眾兩個目標為主旨，以期將家庭智能藥箱遍布家家戶戶、人們信賴的新型醫療服務行業。該APP充分利用人機交互的優勢，使用戶能夠及時地遠程控制與管理家中的藥品。同時，用戶對藥箱進行的一系列操作也能向手機進行實時反饋。用戶端、硬件平臺、后臺服務器的交互，給健康用藥提供了科學方案。

[1] 俞昊，杜丹蕾，韋美雁，等. 家庭智能管理藥箱的設計與實現[J]. 計算機時代，2021(9): 63-65.

[2] 鄭茂寬. 智能產品服務生態系統理論與方法研究[D]. 上海: 上海交通大學，2018.

[3] 李向輝. 基于Android的智慧社區App的設計與實現[J].技術與市場，2022，29(1): 50-51.

[4] 席潤潤，陶炎炎，張慧，等. 基于Android系統的智能藥箱設計[J]. 中外企業家，2020(4): 155-156.

[5] 王曙光，張躍飛. 基于手機APP控制的家用智能藥箱研究[J]. 浙江工貿職業技術學院學報，2018，18(2): 60-62.

[6] 黃蓉，陳健，李佳眙，等. “服藥提醒”手機App軟件交互設計[J]. 科學技術創新，2021(18): 35-36.

[7] 何志. 藥品電子監管碼相關系統在某院的應用實踐[J]. 中國現代醫生，2018，56(11): 140-143.

[8] 陳舒益. 嵌入式智能云藥箱的設計[J]. 遼寧師專學報(自然科學版)，2019，21(3): 76-80.

[9] 李晶，盧立新. 危險品的兒童安全包裝[J]. 包裝工程，2008(11): 193-195.

[10] 胡金通，楊淼，李詩鷗，等. 智能用藥管家系統設計[J].淮海工學院學報(自然科學版)，2019，28(4): 16-22.

[11] 沈信希，陳偉，莊梓升，等. 智能共享藥箱發展現狀分析研究[J]. 營銷界，2019(39): 141-142.

[12] 姜玉琴，付曉娟，徐宏. 鄉村居民過期藥品多方治理回收模式的構建[J]. 中國醫藥導報，2022，19(17): 193-196.

[13] 張紅燕，石曉慧. 基于Android的安心行程APP[J]. 電子制作，2021(18): 51-53.

Implementation of Smart Medicine Kit APP

The smart medicine kit APP is an APP designed based on the Android Studio development platform that combines drug management and intelligent services. It is used together with the home smart medicine kit. By coordinating the communication between Activity and Fragment, Fragment and Fragment, and flexibly using the four components of Android and important controls such as RecyclerView and ListView, APP realizes four modules, including login and registration, basic functions, featured functions and personal information. It runs through the whole process of safe medication for family members, and innovatively realizes the featured functions, such as medication reminder, drug management, code scanning and warehousing, drug recycling, and emergency help. It has strong practical value.

Android; APP; smart home

TP29; TN919

A

1008-1151(2022)11-0021-05

2022-04-29

湖南省大學生創新創業訓練計劃項目（湘教通〔2021〕197-3588）；湖南省教育科學“十三五”規劃2018 年度課題“基于教育大數據的湖南農村留守兒童學業預警研究”（XJK18BFZ002）；湖南科技學院計算機應用特色學科項目；永州市科技創新指導性計劃項目（2019-yzkj-09）。

文昕（2001－），女，湖南衡陽人，湖南科技學院信息工程學院學生，研究方向為軟件工程。

杜丹蕾（1981－），女，湖南永州人，湖南科技學院信息工程學院講師，碩士，研究方向為信息安全、區塊鏈、智能信息處理。