物联网下的医院用药监控系统

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摘要：针对病患护理情况不能及时客观反馈的问题，文中提出了一种用药监控系统。系统基于物联网框架，感知层使用UHFRFID读取病人用药信息，数据收集器把药品信息上传服务器，服务器分析、存储药品信息；从开医嘱、配药、给病人注射，到医疗垃圾丢弃，记录了药品的全生命周期，便于医生查阅病人治疗信息，监视病人治疗情况。同时，该系统还能够帮助护士确定用药正确性，在一定程度上提高了护士的工作效率。该系统对物联网在医疗中的应用研究具有一定的参考价值。

关键词：物联网；UHFRFID；药品生命周期；用药正确性；医药供应链；服务器

引言

随着物联网的发展，物联网技术在很多行业得到了广泛应用。RFID能够快捷方便的采集数据，是物联网核心技术之一，可以用于医药供应链追溯及管理[1-2]。当前RFID技术在药品管理[3]、药品物流[4]、医用耗材管理方面都有一定应用[5]。当前医院普遍存在无法实时了解重症病人护理情况、病人用药时间以及用药情况的问题，更无法了解配药时间与用药时间是否合理。为了解决这些问题，我们开发了基于物联网的医院用药电子监控系统，该系统可监测药品的生命周期，方便医生清楚掌握药品注射时间，病人用药时间，最大限度确保用药正确性。

1医院用药监控系统的需求分析与处理技术

1.1医院用药监控电子系统的需求分析

1.1.1系统的可行性规划对医院用药监控系统进行可行性分析使得系统运行更安全、稳定。对系统要做三方面的可行性分析，包括技术可行性、经济可行性、操作可行性。用药电子监控系统需要具备完善的功能，因此要对系统进行可行性规划。

1.1.2系统的业务需求分析系统业务包括如下几方面：（1）自动读取护士标签，获取护士信息；（2）自动读取药品标签，获取药品信息，通过配药时间、用药时间分析病患用药是否规范合理；（3）能够输入医嘱信息，获得用药信息。用药信息、用药时间、护士与病人的护理关系等数据存储在服务器中，在一定时间内可以查询。业务分析见表1所列。

1.2系统处理技术

本系统是基于物联网架构的典型应用系统[6]，涉及物联网感知层、传输层、数据处理层以及应用层。在感知层使用超高频（UHF）射频识别（RFID）进行护士标签以及药品标签识别，数据采集器读取标签数据，在对数据进行处理后，将其发送至后台服务器，由服务器对数据进行存储、分析，并向应用层发送处理信息与控制命令[7-9]。用药电子监控系统示例如图1所示。

2基于物联网架构的用药电子监控系统架构设计

2.1用药监控系统的框架设计

本系统基于物联网架构设计，分为感知层、传输层、数据处理层和应用层。该系统在每一层都有相关的硬件设备支撑，亦有相应软件系统模块完成相关功能。感知层由超高频（UHF）射频识别（RFID）与数据收集设备组成。UHFRFID可非接触读取标签（标签分为护士标签和药品标签）；数据收集设备读取标签信息，并对数据进行初步判断与处理，如判断标签是否为本设备欲读取的标签，判断标签是否处于RFID磁场范围内。数据收集设备设定标签的读取频率，把标签信息及标签状态发给服务器，并确定标签状态传送至服务器所需时间。传输层由数据收集设备、路由器和互联网设备组成。数据收集设备通过WiFi连接路由器，路由器与网络相连接。数据收集设备将RFID传来的数据处理后通过网络传递给后台服务器。数据处理层由服务器和数据库组成。服务器接收所有采集点的数据，对数据进行分析、计算、存储、回显等处理。通过接收的标签信息和设备TID分析患者用药是否正确，分析护士与患者的护理关系是否匹配，提示护士未执行的任务，判断配药与用药时间的合理性与药品生命周期的合理性。关键数据存储到数据库，医生、护士、患者、患者家属等均可实时查询患者用药情况，并在患者康复后的3年里都能够查询患者在治疗期间的用药情况。应用层由手机、PC电脑、数据大屏以及数据收集设备组成。数据收集设备用于完成医嘱回显与药品回显，以便护士核对。手机与PC电脑主要用于用户数据查询，提示护士完成特定任务，安排患者入院等。数据大屏可以实时显示病患的医护状态，科室的病患人数，每个时间段的医护信息等。系统架构如图2所示。

2.2系统工作流程

数据流从采集层开始，通过传输层传递到数据处理层，数据处理层对数据进行处理后，根据数据处理结果向应用层发送控制命令。系统数据流程如图3所示。

3基于物联网架构的医院用药监控系统的实现与应用

3.1用药监控系统的实现

系统传输层仅需使用现有的网络设备将数据进行透传即可。系统使用B/S架构对服务器端数据进行显示与设置。系统开发的重点在于感知层与数据处理层，即数据采集器的实现以及服务器端数据处理的实现。

3.1.1数据采集器的实现数据采集器的主要功能包括向标签的User区写入所需信息，例如护士信息和药品信息等；使用UHFRFID非接触方式读取标签，显示患者信息，并与医护人员交互，将标签数据进行处理后上传服务器。采集器硬件结构如图4所示。

3.1.2服务器端软件系统的实现数据处理功能在服务器端实现。服务器负责数据分析、存储、处理、回显等。数据处理层负责系统逻辑的处理，是系统的核心。用药监控系统结构如图5所示。

3.2用药监控系统的部署应用

本系统的作用是跟踪药品的流向，正确、客观地反应护士的工作状态。配药室安装一个采集器，用于获取药品形成时间以及配药护士的信息；病房安装一个采集器，重症监护室每个病床安装一个采集器，用于获取病患用药时间及用药持续时间；医疗垃圾回收处安装一个采集器，用于获取药品销毁时间。系统可以跟踪药品的全生命周期。系统界面如图6所示。本系统应用于医院，可以大幅减少护士的工作量，提高护理工作的正确性，客观真实地记录病患的护理情况。

3.3用药监控系统的运行测试

标签数据读取成功率（DTRR），即读卡器每次读卡成功的概率；标签识别成功率（LRR），即一定时间内标签在读卡器范围内的识别概率。系统部署之前进行专项测试，在50cm处读取标签时，DTRR为100%；在100cm处读取标签时，DTRR为97.8%，LRR为100%；在120cm处读取标签时，DTRR为89.3%，LRR为100%；在150cm处读取标签时，DTRR为35.1%，LRR为98.5%。通过调查医院护士的工作情况，预计使用该系统后可以节省护士15%的精力，护士按时执行任务率提升8%，关键药品的配药准确率提高20%。系统测试数据统计见表2所列。

4结语

本系统针对医院护士工作量大且任务繁杂，关键药品配药时间不准确，护理工作管理不完善等问题进行研发。系 统可自动读取护士信息及药品信息，为医院的护理工作提供了极大方便，在很大程度上减少了护理工作量，能够客观反应患者的护理情况。本系统还存在不足之处，如读取标签的距离有限，目前无法实现病房和配药室全覆盖。未来可考虑通过人脸识别技术识别护士[11]，使得系统更加智能化与人性化。

参考文献

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[4]周程，李辉.RFID技术简介与发展综述[J].中国西部科技，2015，14（3）：4-5.

[5]杨永，刘婷，贺佳彦，等.RFID技术在医用耗材管理系统中的应用研究[J].物联网技术，2020，10（3）：84-85.

[6]张雨，蔡鑫，李爱民，等.分布式文件系统与MPP数据库的混搭架构在电信大数据平台中的应用[J].电信科学，2013，29（11）：12-16.

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[10]栗华，贾智平，王洪君，等.基于动态位隙分组盲分离的UHFRFID防碰撞算法[J].通讯学报，2012，33（4）：47-53.

[11]郑敏杰.视频监控系统中的人脸识别技术研究[J].集成电路应用，2019，36（9）：37-39.

作者：李学辉 王海峰 刘三荣 单位：枣庄学院