藥品倉(cāng)庫(kù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

高明亮

（沈陽(yáng)工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136）

在醫(yī)藥行業(yè)，藥品的保存和質(zhì)量關(guān)系到人民的生命安全，而藥房或藥品倉(cāng)庫(kù)的溫濕度是關(guān)系到藥品的質(zhì)量、藥效等至關(guān)重要的問(wèn)題。傳統(tǒng)溫濕度檢測(cè)主要以人為基礎(chǔ)，依靠人工輪流值班，人工巡回查看等方式來(lái)測(cè)量和記錄環(huán)境狀況信息的模式，這樣容易出現(xiàn)重大事故，效率低下，不利于人才充分利用[1-2]。基于以上分析，為了提高藥品倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控的智能化，設(shè)計(jì)一套智能化和精確度高的測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，并使用高精度溫濕度傳感器來(lái)采集倉(cāng)庫(kù)中溫度與濕度數(shù)據(jù)，發(fā)送給集中控制器進(jìn)行分析處理。最后將GSM技術(shù)和RS-485遠(yuǎn)程通信技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)中，可以將報(bào)警信息發(fā)送到控制中心和管理員手機(jī)上，同時(shí)管理員可以通過(guò)手機(jī)與控制中心上位機(jī)發(fā)送控制命令，控制溫濕度調(diào)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)還安放了煙霧傳感器和紅外探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了防火和防盜的功能。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)主要分為終端檢測(cè)與控制裝置和控制中心兩大部分。假設(shè)有若干個(gè)藥品倉(cāng)庫(kù)室，將某個(gè)藥品倉(cāng)庫(kù)室分成若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中安放一個(gè)研制的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、煙霧檢測(cè)電路和溫濕度檢測(cè)電路組成，實(shí)時(shí)采集倉(cāng)庫(kù)中每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，采集后節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)RS-485總線連接將數(shù)據(jù)傳送到本倉(cāng)庫(kù)室中唯一的數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)。每個(gè)倉(cāng)庫(kù)室有一個(gè)數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、紅外探測(cè)器、聲光報(bào)警電路和LCD顯示模塊組成，主要是匯集倉(cāng)庫(kù)中多個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，各個(gè)倉(cāng)庫(kù)室中的數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)通過(guò)RS-485總線進(jìn)行連接，并接入網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，由單片機(jī)、顯示器件、聲光報(bào)警電路和GSM模塊組成，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)倉(cāng)庫(kù)室的超標(biāo)與報(bào)警信息，如果有倉(cāng)庫(kù)室超標(biāo)或是報(bào)警，則啟動(dòng)聲光報(bào)警，同時(shí)，在顯示器件LCDl602上顯示報(bào)警的監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)室編號(hào)，以及超標(biāo)信息和報(bào)警信息，此節(jié)點(diǎn)連接GSM模塊與RS-485模塊，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)和RS-485總線把報(bào)警信息發(fā)送給各個(gè)管理員手機(jī)和控制中心。當(dāng)出現(xiàn)溫度、濕度超標(biāo)情況時(shí)，控制中心可以通過(guò)RS-485總線來(lái)控制外置溫濕度調(diào)控系統(tǒng)，同時(shí)各個(gè)管理員也可以通過(guò)手機(jī)短信控制外置溫濕度調(diào)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)原理

2.1 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)

假設(shè)有若干個(gè)藥品倉(cāng)庫(kù)室，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)室劃分成若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中安放一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本區(qū)域溫濕度及煙霧等信息的采集。單片機(jī)每30 s收集各傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，并且按照各區(qū)域順序，每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分別把收集的最新信息傳輸?shù)酱藗}(cāng)庫(kù)室的數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)。這里應(yīng)用數(shù)字溫濕度傳感器（DHT11）檢測(cè)溫濕度，DHT11與單片機(jī)互相通信使用的是單總線的數(shù)據(jù)方式[3-4]。

2.2 數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)

每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)每30 s向數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)發(fā)送最新采集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)按照一定順序接收相應(yīng)數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)與本地設(shè)定的溫濕度以及煙霧濃度閾值比較。當(dāng)某指標(biāo)連續(xù)3次超標(biāo)時(shí)，則認(rèn)為本倉(cāng)庫(kù)該參數(shù)超標(biāo)，同時(shí)通過(guò)RS-485總線把具體超標(biāo)信息傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，本地的聲光報(bào)警模塊立刻進(jìn)入報(bào)警模式。數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)中還接有紅外探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)防盜功能。當(dāng)管理員離開倉(cāng)庫(kù)時(shí)，可以通過(guò)密碼觸發(fā)單片機(jī)模塊，單片機(jī)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，開啟防盜模式，紅外探測(cè)器檢測(cè)有人闖入則認(rèn)為小偷闖入，同時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警并把信息傳輸給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；同理，當(dāng)管理員進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)時(shí)，通過(guò)密碼觸發(fā)單片機(jī)模塊，單片機(jī)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)時(shí)，關(guān)斷防盜模式。

2.3 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)是把所有數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的報(bào)警信息匯總在一起，并通過(guò)RS-485通信模塊和GSM模塊把報(bào)警信息實(shí)時(shí)傳送到控制中心和管理員的手機(jī)上。傳送的信息主要包括哪個(gè)倉(cāng)庫(kù)的哪類報(bào)警信息。這里增加了GSM模塊，可以完成網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與管理員手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2.4 控制中心

控制中心是一臺(tái)PC機(jī)，主要完成接收各個(gè)終端設(shè)備的報(bào)警信息，同時(shí)此PC機(jī)可以發(fā)送命令給外置溫濕度調(diào)控系統(tǒng)。這里需要設(shè)計(jì)人機(jī)界面完成相應(yīng)的操作，上位機(jī)界面如圖2所示。

圖2a中顯示的是各藥品倉(cāng)庫(kù)各個(gè)參數(shù)是否超標(biāo)的情況，PC機(jī)每30 s接收一次網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的信息，這些數(shù)據(jù)根據(jù)傳來(lái)的信息進(jìn)行更新；圖2b中是各個(gè)藥品倉(cāng)庫(kù)中溫濕度調(diào)控系統(tǒng)控制界面，界面中每個(gè)倉(cāng)庫(kù)都有溫濕度調(diào)控系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉按鍵，用來(lái)控制本倉(cāng)庫(kù)溫濕度調(diào)控系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉。

2.5數(shù)據(jù)通信模塊

數(shù)據(jù)通信模塊主要由GSM模塊和RS-485通信模塊組成。GSM模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)把信息發(fā)送到管理員手機(jī)中，同時(shí)管理員可以通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息到溫濕度調(diào)控系統(tǒng)，控制溫濕度調(diào)控系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉。RS-485通信模塊主要實(shí)現(xiàn)各級(jí)節(jié)點(diǎn)之間、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)到控制中心和控制中心到溫濕度調(diào)控系統(tǒng)的有線通信。

這里GSM模塊用的是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的TC35i，它可以安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和短信服務(wù)等，工作電壓是3.3～5.5 V。TC35i電路的組成主要包括基帶處理器、射頻電話、內(nèi)存、供電電路和天線等部分?；鶐幚砥魇窃撾娐返暮诵?，主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)手機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息和語(yǔ)音信息的處理[5-7]。GSM模塊的設(shè)計(jì)原理如圖3所示。

圖3GSM模塊的設(shè)計(jì)原理

RS-485通信模塊主要用到MAX485芯片[8-10]，具體接口電路如圖4所示。

圖4MAX485電路

3結(jié) 語(yǔ)

對(duì)藥品倉(cāng)庫(kù)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，著力開發(fā)一套智能化和精度高的測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集溫濕度和煙霧等信息，同時(shí)紅外探測(cè)電路的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)防盜功能。當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，終端設(shè)備能將信息實(shí)時(shí)發(fā)送到控制中心和管理員手機(jī)上，控制中心和管理員手機(jī)也可發(fā)送控制信息實(shí)現(xiàn)溫濕度的調(diào)節(jié)。監(jiān)控系統(tǒng)已完成實(shí)驗(yàn)室階段的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)能穩(wěn)定工作，大大提高了藥品倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控的智能化。