龔國麗曾 建干 峰

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醫(yī)院冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

龔國麗①曾 建①干 峰①

［摘要］目的：研究醫(yī)院冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)，對醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫、濕度變化進行實時監(jiān)控，并結(jié)合醫(yī)院應(yīng)用驗證。方法：基于無線射頻識別（RFID）、物聯(lián)網(wǎng)以及計算機技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)硬件和軟件平臺的搭建，通過系統(tǒng)試運行和分析案例進行系統(tǒng)改進，實現(xiàn)系統(tǒng)的全面推廣與應(yīng)用。結(jié)果：系統(tǒng)經(jīng)過1年的調(diào)試運行，能夠準確有效地監(jiān)控醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫、濕度異常，并及時給出現(xiàn)場聲光提示和遠程報警，有效提高醫(yī)院冷鏈溫度監(jiān)控管理水平。結(jié)論：該系統(tǒng)能確保冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控的精細化管理，可提供安全可追溯的歷史數(shù)據(jù)，為構(gòu)建以溫度為基準的冷鏈設(shè)施全程質(zhì)量安全控制體系提出新的解決方案。

［關(guān)鍵詞］無線射頻識別；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；溫度監(jiān)控；冷鏈設(shè)施；質(zhì)量控制

龔國麗，女，（1984- ），碩士，助理工程師。中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院總務(wù)處設(shè)備科，華南腫瘤學(xué)國家重點實驗室，從事設(shè)備工程采購與管理工作。

［First-author’s address］ Department of Equipment， Sun Yat-Sen University Cancer Hospital， Guangdong，Guangzhou 510060， China.

隨著醫(yī)院腫瘤標本、血液樣本以及藥品數(shù)量逐步上升，醫(yī)院的超低溫冰箱、低溫冰箱及醫(yī)用冰箱等冷鏈設(shè)施的購置數(shù)量日益增多。以往，醫(yī)院對此類設(shè)施的監(jiān)控管理相對滯后，仍然停留在單純的人工記錄、分散的人工管理水平。管理者無從考究冷鏈設(shè)施的性能以及穩(wěn)定性是否符合標本、試劑及藥品等冷鏈物資的存儲要求、日常存取和盤點等操作是否規(guī)范以及操作時引發(fā)的溫度變化是否會對冷鏈物資造成不良影響等問題。因此，及時有效地實現(xiàn)冷鏈設(shè)施溫控的管理，通過智能化管理，進一步改善醫(yī)院冷鏈設(shè)施的管理現(xiàn)狀，避免因人為因素造成管理缺失的風險已成為目前工作中當務(wù)之急需要解決的問題。

隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展得到越來越多人的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是把傳感器嵌入和裝備到各種物體中，按約定的協(xié)議將物體連接起來，進行信息交換和通訊，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理［1-3］。在網(wǎng)絡(luò)中，存在能力超強的中心計算機群，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，管理者可以更加精細化和動態(tài)地管理生產(chǎn)和生活，進一步提高工作效率。

基于射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)，又稱無線射頻技術(shù)的冷鏈監(jiān)控技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的重要方向［4-6］。RFID技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。隨著RFID技術(shù)的成熟性發(fā)展，RFID產(chǎn)品種類更加豐富多樣，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用的行業(yè)逐漸擴大，RFID技術(shù)也廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥冷鏈設(shè)備存儲與物流運輸領(lǐng)域［7］。有相關(guān)研究表明，RFID技術(shù)在食品冷鏈領(lǐng)域的應(yīng)用主要在對冷藏車的實時定位、食品來源追溯、產(chǎn)品溫度記錄以及運輸與倉儲的管理等［8-9］。因此，本研究在醫(yī)院冷鏈設(shè)施中設(shè)計并應(yīng)用溫控智能管理系統(tǒng)，對醫(yī)院冷鏈設(shè)施運行狀況進行專業(yè)化、信息化管理，實現(xiàn)保護冷鏈設(shè)施中存放的藥品、試劑及標本存儲安全的目的。

1 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)需求分析

藥品、試劑以及血樣標本存儲安全對于醫(yī)院日常醫(yī)療活動及科研工作的重要性不言而喻［10］。在存儲過程中，溫度和濕度變化是影響其品質(zhì)變化的主要因素，是質(zhì)量安全追溯的關(guān)鍵因素之一。隨著標本量的日益增多，醫(yī)院的冷鏈設(shè)施數(shù)量不斷上升，超低溫冰箱的數(shù)量累計已達上百臺，傳統(tǒng)的冷鏈設(shè)施溫度管理方式無法滿足實現(xiàn)快速信息實時性和動態(tài)性的監(jiān)測需求，冰箱故障造成標本遭受破壞，使醫(yī)療、科研工作蒙受損失的負面事件屢次發(fā)生。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，RFID技術(shù)以快速、便捷和無線傳輸?shù)臏囟炔杉哂忻黠@的優(yōu)勢，能夠提高冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)測的自動化水平。

2 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院冷鏈設(shè)施的溫控管理系統(tǒng)主要解決標本與藥品保存過程中溫度無記錄或缺失等問題，滿足各級管理部門對溫度追溯的要求，并能夠根據(jù)獲得的實時監(jiān)測信息提示對冷鏈設(shè)備采取及時的維護處理。系統(tǒng)包含硬件以及軟件組成部分，實現(xiàn)溫度和濕度數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)通訊以及數(shù)據(jù)處理等功能。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用ASP.NET開發(fā)工具，使用瀏覽器和（或）服務(wù)器（browser/server，B/S）軟件架構(gòu)，利用SQL SERVER建立數(shù)據(jù)庫平臺，基于Windows的開發(fā)環(huán)境使用C#語言用于系統(tǒng)界面和代碼開發(fā)。系統(tǒng)基于傳感技術(shù)、RFID無線通信技術(shù)及計算機技術(shù)，實現(xiàn)醫(yī)院對冷鏈設(shè)施運行的智能化管理。系統(tǒng)的架構(gòu)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，在感知層通過安置于冷鏈設(shè)施的溫度和濕度有源標簽，采集溫度和濕度數(shù)據(jù)；通過無線和有線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)傳輸層數(shù)據(jù)讀卡器將數(shù)據(jù)上報至服務(wù)器端；在應(yīng)用層通過冷鏈監(jiān)控管理軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)顯示與查詢、分析及處理（如圖1所示）。

圖1 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)框圖

2.2 硬件組成

系統(tǒng)的硬件部分主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)讀寫模塊以及服務(wù)器3部分組成，其中數(shù)據(jù)采集模塊是通過在冷鏈設(shè)施內(nèi)粘附溫、濕度標簽完成數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)讀寫模塊主要使用固定式讀卡器，每個讀卡器具有唯一MAC地址并與指定標簽綁定，兩者是通過無線RFID進行通訊；服務(wù)器負責WEB站點的管理與信息發(fā)布，數(shù)據(jù)讀卡器與服務(wù)器管理系統(tǒng)之間是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接［11］。

目前，冷鏈設(shè)施使用的溫度標簽主要使用固定標簽，又分為固定溫度標簽和固定溫度和濕度標簽。固定溫度標簽主要用于藥品存儲設(shè)備監(jiān)控，如冰箱、冰柜及保溫箱等；固定溫度和濕度標簽主要用于冷庫、庫房、藥房室內(nèi)溫度和濕度監(jiān)測。通過安裝監(jiān)控硬件，自動采集及顯示冷鏈設(shè)施的溫度和濕度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)軟硬件通訊及數(shù)據(jù)存儲。

2.3 系統(tǒng)主要功能

根據(jù)醫(yī)院冷鏈設(shè)施的放置地點、資產(chǎn)歸屬等實際情況，為方便管理對每臺監(jiān)控的冰箱或冷庫進行編碼，該編碼具有唯一性，作為冷鏈設(shè)施的身份識別。系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)查詢、報警預(yù)警、冷鏈驗證及系統(tǒng)分析等模塊實現(xiàn)。

（1）數(shù)據(jù)查詢。系統(tǒng)支持實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)顯示、查詢功能，對超出上限、下限的溫度和濕度數(shù)據(jù)進行標紅和注釋，直觀查看超標情況。

（2）報警預(yù)警。當發(fā)生設(shè)備故障、標簽缺電以及溫度和濕度數(shù)據(jù)超出報警閾值等情況，系統(tǒng)可及時進行靈活的現(xiàn)場聲光預(yù)警及遠程短信預(yù)警。

（3）系統(tǒng)分析。系統(tǒng)維護人員可通過系統(tǒng)運行分析模塊對系統(tǒng)所有溫度和濕度無線標簽的工作狀態(tài)進行檢查與分析，包括檢查標簽電池電量、標簽信號強度、數(shù)據(jù)上傳情況及丟點情況分析等。

3 冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用效果

3.1 溫濕度管理數(shù)據(jù)有效監(jiān)控

在完成前期系統(tǒng)的需求分析以及設(shè)計開發(fā)后，經(jīng)過應(yīng)用推廣，醫(yī)院大部分冷鏈設(shè)備已安裝該系統(tǒng)監(jiān)控硬件，冷鏈設(shè)施溫控管理系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試運行1年表明，運行效果良好，對硬件故障或異常監(jiān)控數(shù)據(jù)均能及時有效地進行現(xiàn)場及遠程報警，有效地幫助醫(yī)院對冷鏈設(shè)施進行智能化監(jiān)管。用戶可通過瀏覽器遠程訪問其冷鏈設(shè)備的溫度和濕度管理數(shù)據(jù)，查詢當前或歷史數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)追溯，并根據(jù)曲線情況分析查找數(shù)據(jù)異常原因，及時提出改造措施，改進技術(shù)方案。

3.2 提供完整的溫度曲線

醫(yī)院病房標本保存超低溫冰箱，該批標本為臨床試驗標本，溫度保存要求保持在-70 ℃以下，溫度數(shù)據(jù)要求可追溯，必須提供可視化的溫度曲線供有關(guān)主管部門核查。在使用該系統(tǒng)前僅能提供手工記錄溫度數(shù)據(jù)，無法提供完整的溫度曲線；安裝使用該系統(tǒng)后，用戶可以登錄訪問查看設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)并能導(dǎo)出數(shù)據(jù)曲線，滿足數(shù)據(jù)的完整性及可追溯性要求（如圖2所示）。

圖2 超低溫水箱固定標簽溫度曲線圖

固定標簽溫度曲線顯示，該冰箱的溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，在14∶00∶00時監(jiān)控溫度逐漸上升到-63.4 ℃，約20 min后逐漸下降到正常溫度-86 ℃。收到預(yù)警后工程師經(jīng)過現(xiàn)場檢查確認是冰箱除霜引起溫度異常；其原因是由于該冰箱使用年限已超過5年，結(jié)霜較為嚴重，而除霜過度則引起箱體溫差較大；要求使用者在除霜時應(yīng)注意溫差問題，定期進行除霜處理。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用中注意事項

（1）服務(wù)器安全。在項目實施初期，服務(wù)器硬件放置在實驗室公共區(qū)域，在調(diào)試期間，出現(xiàn)因區(qū)域停電后服務(wù)器停電，經(jīng)巡檢及時排除故障，后將服務(wù)器遷入專用機房。服務(wù)器硬件安全運行是軟件系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)條件，必須保證不間斷供電和具備良好散熱環(huán)境，以支持服務(wù)器的正常運轉(zhuǎn)。

（2）溫度驗證。軟件系統(tǒng)設(shè)計時已充分考慮溫度分布驗證，并可對多測點進行分布驗證，但由于缺乏第三方溫度標準對比，容易引起溫度誤差而造成不良影響，該問題可通過超低溫冰箱自帶的溫度顯示模塊或使用校準溫度計記錄溫度與軟件系統(tǒng)驗證模塊進行對比校驗，并通過調(diào)整固定標簽的位置解決誤差問題。

4 結(jié)論

通過設(shè)計開發(fā)冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)并在醫(yī)院范圍內(nèi)安裝應(yīng)用，實現(xiàn)了對全院超低溫冰箱、藥品保存箱及冷庫等冷鏈設(shè)施的全程溫度監(jiān)控。構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了冷鏈設(shè)施的實時溫度監(jiān)測，還獲取到冷鏈設(shè)施質(zhì)量安全變化的連續(xù)動態(tài)信息。冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)提供的溫度信息管理功能，方便各級管理部門與使用科室實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)追溯，提高冷鏈溫度監(jiān)控的透明度，對保證標本存儲以及用藥安全都具有十分重要的意義［12］。

通過對冷鏈設(shè)施溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的測試與運行驗證表明，以RFID標簽技術(shù)作為監(jiān)控手段，將手工記錄溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄鼙O(jiān)控管理模式，可極大提高冷鏈設(shè)施的管理效率，完善冷鏈設(shè)施全程質(zhì)量安全控制體系。

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①中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院設(shè)備科 廣東 廣州 510060

［文章編號］1672-8270（2016）05-0009-03 ［中圖分類號］ R197.324

［文獻標識碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.003

作者簡介

收稿日期：2016-01-13

The research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital

GONG Guo-li， ZENG Jian， GAN Feng

China Medical Equipment，2016，13（5）:9-11.

［Abstract］ Objective: To have a research and application on management system of cold chain facilities temperature control in the hospital and real-time monitor the temperature and humidity changes of cold-chain facilities. Methods: Based on RFID radio frequency， Internet of things and computer technology to realize the construction of the system hardware and software platform， through commissioning and case analysis for system improvement， the system was popularized and applied comprehensively. Results: After one year’s trial run， it showed that the system could accurately and effectively monitor the abnormal temperature and humidity of the hospital’s cold chain facilities and give the acousto-optic hint and remote alarm in time，effectively improving the management level of cold chain temperature control. Conclusion: The system could guarantee the fine management of the cold chain facilities temperature control， provide safe and traceable historical data， and put forward a new solution for building the quality and safety of cold chain facilities temperature control system.

［Key words］Radio frequency identification； Internet of things technology； Temperature monitoring； Cold chain facilities；Quality control