基于物聯(lián)網(wǎng)的家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計

張濤++劉朝華++夏維曦

摘要：隨著我國人口老齡化程度的加深，空巢老人也越來越多，對于需要長期服藥的老人，一旦忘記服藥、沒有按時服藥或者服錯藥，都是非常危險的事情?；谖锫?lián)網(wǎng)信息技術(shù)設(shè)計一套智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)，包括智能藥箱、智能藥箱管理系統(tǒng)、智能藥箱手機監(jiān)控軟件等。智能藥箱能夠存放藥品，能夠自動給出應(yīng)該服用的藥品，并且提醒老人服藥。當(dāng)老人沒有按時服藥時，智能藥箱能夠及時通過智能藥箱手機監(jiān)控軟件通知老人的監(jiān)護(hù)人，同時能夠發(fā)送報警信息給智能藥箱管理系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，能夠有效幫助老人按時、準(zhǔn)確服藥。

關(guān)鍵詞：智能藥箱；物聯(lián)網(wǎng)；信息技術(shù)

中圖分類號：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2016.02.010

引言

隨著我國人口老齡化程度的加深，空巢老人也越來越多，一旦老年人到了高齡，生活的各個方面就會非常困難。特別是一些靠藥物維持的老人，如患有糖尿病、高血壓等的老人，一旦忘記服藥、沒有按時服藥或者服錯藥，都是非常危險的事情。因此需要開發(fā)一種能幫助老人按時準(zhǔn)確服藥的裝置，該裝置可以存放藥品，在老人應(yīng)該服藥時提醒老人服藥，并且能夠自動給出應(yīng)該服用的藥品，以降低老人忘記服藥、服錯藥的情況出現(xiàn)。當(dāng)多次提醒后，老人仍然沒有按時服藥時，能夠及時通知老人的監(jiān)護(hù)人和醫(yī)療單位可能出現(xiàn)意外情況，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施?；谶@種自動服藥裝置的思想，本文將物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)與家用藥箱相結(jié)合，提出了一種家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)、手機通訊、觸摸顯示屏等信息技術(shù)的發(fā)展為家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計提供了有效的技術(shù)手段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)。傳感器技術(shù)、射頻識別技術(shù)（RFID，Radio Frequency Identification）、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。采用RFID技術(shù)的應(yīng)用通常包括三個部分：應(yīng)答器，RFID標(biāo)簽，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，可以存儲一定量的數(shù)據(jù)信息；閱讀器，讀取RFID標(biāo)簽信息；應(yīng)用軟件，用來處理閱讀器從應(yīng)答器讀取來的信息，并進(jìn)一步完成應(yīng)用需求。手機通訊已經(jīng)非常普遍，正在普及使用和發(fā)展的第三代與第四代移動通訊技術(shù)，能夠提供語音通話、短消息、視頻通訊、移動互聯(lián)網(wǎng)接入等數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。手機通信技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)、生活方方面面。手機通訊技術(shù)為家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)提供了最基本的數(shù)據(jù)傳輸功能。觸摸顯示屏（touch screen），是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。利用這種技術(shù)，用戶只需要用手指觸碰顯示屏上的圖符就能實現(xiàn)相應(yīng)的操作，從而使人機交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂計算機操作的用戶。因此，使用觸摸屏能夠幫助老人獲取更多的提示信息。

2 家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)工作模式

根據(jù)用戶需要和信息發(fā)送方式的不同，該家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)具有智能藥箱+智能手機、智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機兩種工作模式。

2.1 智能藥箱+智能手機模式

智能藥箱+智能手機工作模式如圖1所示。智能藥箱能夠?qū)⒗先朔幍那闆r通過手機短消息的方式發(fā)送給老人監(jiān)護(hù)人的智能手機。老人監(jiān)護(hù)人也能夠通過手機短消息的方式查詢智能藥箱目前的基本運行狀況，比如老人服藥的時間，藥箱中藥品的種類、數(shù)量等信息。由于該模式是通過手機短消息的方式進(jìn)行信息傳輸，因此該模式具有成本低、易于普及的優(yōu)點。

2.2 智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機模式

智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機工作模式如圖2所示。該模式不但具有智能藥箱+智能手機模式的所有功能，而且能夠由醫(yī)療單位進(jìn)行實時監(jiān)控響應(yīng)服務(wù)，如社區(qū)醫(yī)院等。在該模式下，智能藥箱能夠?qū)⒗先朔幍那闆r通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給智能藥箱管理系統(tǒng)，同時也可以通過手機短消息的方式發(fā)送給老人監(jiān)護(hù)人的智能手機。醫(yī)療單位可以根據(jù)情況通過互聯(lián)網(wǎng)的方式或者其他方式通知老人監(jiān)護(hù)人。當(dāng)然也可以只通過互聯(lián)網(wǎng)，僅由醫(yī)療單位提供監(jiān)控相應(yīng)服務(wù)。由于該模式需要醫(yī)療單位提供相應(yīng)的服務(wù)，因此需要投入更多的服務(wù)成本。

3 家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 智能藥箱的設(shè)計

該家用智能藥箱主要包括儲藥盒、服藥盒、RFID讀寫器、控制器、存儲器、顯示模塊、供電模塊、通訊模塊、服藥提醒與報警模塊，如圖3所示。該智能藥箱采用嵌入式系統(tǒng)，能夠完成藥箱的各種控制操作。

智能藥箱根據(jù)服藥方法，控制儲藥盒將藥品送入服藥盒中，老人從智能藥箱取下服藥盒便可以進(jìn)行服藥。儲藥盒用來存儲藥品，能夠從智能藥箱中取出，并且具有RFID標(biāo)簽。在智能藥箱+智能手機模式中，老人或監(jiān)護(hù)人可以取出儲藥盒后自行進(jìn)行裝藥。在智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機模式中，取出儲藥盒后，老人可以攜帶儲藥盒去醫(yī)療單位進(jìn)行裝藥，醫(yī)生根據(jù)儲藥盒上的RFID標(biāo)簽識別儲藥盒身份，根據(jù)老人的病情情況開藥、裝藥，并將藥品信息、服藥方法寫入RFID標(biāo)簽。儲藥盒裝入智能藥箱后，智能藥箱通過RFID讀寫器讀取儲藥盒上的RFID標(biāo)簽信息，獲取藥品信息和服藥方法等信息。顯示模塊采用觸摸顯示屏，可以方便的設(shè)置、查詢智能藥箱各種信息。供電模塊具有外接電源供電和內(nèi)置可充電電池供電兩種模式，當(dāng)外接電源停電時，智能藥箱能夠維持一定時間正常工作。通訊模塊包括互聯(lián)網(wǎng)通訊和手機通訊。服藥提醒與報警模塊，當(dāng)?shù)椒帟r間時，智能藥箱自動控制儲藥盒將藥品送入服藥盒，并通過觸摸顯示屏、語音等方式提醒老人服藥。當(dāng)老人從智能藥箱中取下服藥盒時，認(rèn)為老人已經(jīng)服藥，經(jīng)過一段時間，數(shù)次提醒后，服藥盒依然沒有被取下，則向老人監(jiān)護(hù)人、醫(yī)療單位發(fā)出報警信息。

3.2 智能藥箱信息管理

智能藥箱在使用之前需要對應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，智能藥箱信息管理模塊如圖4所示。通過觸摸顯示屏可以完成設(shè)置，把智能藥箱接入網(wǎng)絡(luò)后，使用計算機瀏覽器連接智能藥箱默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)地址也可以進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置：查看并設(shè)置智能藥箱網(wǎng)絡(luò)地址，智能藥箱管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)驗證信息等；手機參數(shù)設(shè)置：查看智能藥箱的手機號碼，設(shè)置老人監(jiān)護(hù)人的智能手機號碼，可以是多個號碼等；藥品信息管理：查看、設(shè)置儲藥盒中裝入應(yīng)急藥品，并記錄裝入時間，過期時間，藥品的服用方法等；服藥提醒與報警設(shè)置：查看、設(shè)置服藥提醒的方式、次數(shù)、間隔時間等；查看、設(shè)置報警的方式；日志管理：查看老人的服藥記錄；基本參數(shù)設(shè)置：設(shè)置并校準(zhǔn)系統(tǒng)時間，設(shè)置智能藥箱管理密碼等基本信息。

3.3 智能藥箱手機監(jiān)控軟件的設(shè)計

在智能藥箱+智能手機模式中，老人監(jiān)護(hù)人能夠使用智能手機通過手機短消息的方式了解老人的服藥情況以及智能藥箱的基本運行情況，同時在智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機模式中，老人監(jiān)護(hù)人還能夠通過互聯(lián)網(wǎng)的方式了解老人的服藥情況以及智能藥箱的基本運行情況。因此，在老人監(jiān)護(hù)人的智能手機中需要安裝智能藥箱手機監(jiān)控軟件，該軟件主要功能模塊如圖5所示。

手機短消息監(jiān)聽模塊能監(jiān)聽智能手機收到的手機短消息，如果短消息是從家用智能藥箱發(fā)送來的，則由信息分析模塊解析短消息內(nèi)容。手機短消息的內(nèi)容需要按照一定的格式發(fā)送，信息分析模塊才能準(zhǔn)確解析，如“SN：驗證碼；TIME：服藥時間；DRUG：藥品1，藥品2；”，當(dāng)“服藥時間”為“NULL”時表示沒有服藥，則由報警模塊發(fā)出報警提示信息，以提醒老人監(jiān)護(hù)人采取其他措施。信息查詢模塊能夠按照一定的手機短消息格式給家用智能藥箱發(fā)送詢問信息。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊可以設(shè)置短消息監(jiān)聽的智能藥箱手機號碼、智能藥箱管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址、驗證碼、報警方式等基本系統(tǒng)參數(shù)。

3.4 智能藥箱管理系統(tǒng)的設(shè)計

在智能藥箱+智能藥箱管理系統(tǒng)+智能手機模式中，醫(yī)療單位通過互聯(lián)網(wǎng)的方式了解老人的服藥情況以及智能藥箱的基本運行情況，同時可以對智能藥箱進(jìn)行控制，并且通過互聯(lián)網(wǎng)的方式通知老人監(jiān)護(hù)人異常情況。老人監(jiān)護(hù)人也可以使用智能手機通過互聯(lián)網(wǎng)主動查詢老人的服藥情況以及智能藥箱的基本運行情況。智能藥箱管理系統(tǒng)功能模塊如圖6所示。

智能藥箱管理系統(tǒng)同時能夠管理多個家用智能藥箱，為多個老人服務(wù)。用戶信息注冊模塊能夠?qū)π枰芾淼募矣弥悄芩幭湫畔⑦M(jìn)行管理維護(hù)。服務(wù)內(nèi)容管理模塊能夠?qū)Σ煌枨蟮睦先诉M(jìn)行不同的服務(wù)內(nèi)容選擇設(shè)置，如行動方便的老人可以自己來醫(yī)療單位對智能藥箱裝藥，對行動不方便的老人可以主動派人為智能藥箱裝藥。當(dāng)老人沒有按時服藥時，可以打電話再次提醒或者派人上門查詢等。信息監(jiān)聽分析模塊能夠監(jiān)聽、分辨來自不同家用智能藥箱的信息，并對收到的信息進(jìn)行分析，如果出現(xiàn)異常情況，立即通過報警管理模塊進(jìn)行報警。報警管理模塊能夠設(shè)置不同的報警方式，當(dāng)出現(xiàn)異常時進(jìn)行報警，并查看警報來源和警報信息。用戶藥品信息管理模塊，能夠主動請求查看家用智能藥箱中藥品的基本信息，查看老人服藥的基本情況，在特殊情況下，也能夠控制提醒老人服用藥品的時間、種類、數(shù)量等。

4 結(jié)論

老人的健康服務(wù)越來越受到社會的重視，該基于物聯(lián)網(wǎng)的家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)，在智能藥箱存放老人服用藥品的同時，能夠自動給出應(yīng)該服用的藥品，幫助老人按時、準(zhǔn)確的服用藥品。通過智能藥箱手機監(jiān)控軟件和智能藥箱管理系統(tǒng)也能夠及時的了解智能藥箱的基本運行情況和信息，比如老人服藥的時間，藥箱中藥品的種類、數(shù)量等信息。該基于物聯(lián)網(wǎng)的家用智能藥箱應(yīng)用系統(tǒng)，能夠有效降低老人忘記服藥、服錯藥的情況出現(xiàn)，將會極大的促進(jìn)老人的健康服務(wù)水平。