唐 璐，祖茂衡，莊銀蘋，卞水榮

（1．徐州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，江蘇徐州 221002）

布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

唐 璐1，祖茂衡2，莊銀蘋1，卞水榮1

（1．徐州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，江蘇徐州 221002；2．徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，江蘇徐州 221002）

針對布－加綜合征實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作特點(diǎn)和工作要求，應(yīng)用二維碼和遠(yuǎn)、近距離無線通信技術(shù)對不同設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)識別管理，基于智能手機(jī)和計(jì)算機(jī)服務(wù)器開發(fā)了一套智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括設(shè)備的引進(jìn)、借出、歸還等信息的記錄與追溯，設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制和語音即時(shí)通信。該管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的智能管理，極大地提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理和使用效率，對布－加綜合征的研究具有重要意義。

布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室；遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)；二維碼識別

布－加綜合征在我國黃淮流域有較高的發(fā)病率。該病發(fā)病隱匿，病程較長，對該病的發(fā)病原因和發(fā)病機(jī)制的研究仍有待深入［1－2］。徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院收治了數(shù)量較多的布－加綜合征患者，并成立了國內(nèi)首個(gè)針對特殊疾病的實(shí)驗(yàn)室——布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室已完成知識學(xué)習(xí)與交流網(wǎng)站的建設(shè)和圖像信息管理系統(tǒng)的建設(shè)［3－5］。由于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備種類多、技術(shù)資料多、儀器設(shè)備的使用時(shí)間和頻率也有差異，管理難度較大。

為更好地保存實(shí)驗(yàn)技術(shù)信息和管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，筆者對布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，使該系統(tǒng)既能保證實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的安全性，又在很大程度上減輕了實(shí)驗(yàn)室管理員的工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的綜合管理。

1 總體設(shè)計(jì)

1．1 對系統(tǒng)的要求

為更好地對布－加綜合征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾方面要求。

（1）目前實(shí)驗(yàn)室建立了PCR室、微量元素分析室、細(xì)胞培養(yǎng)室等，擁有微量元素分析儀、基因擴(kuò)增儀、熒光分光光度計(jì)、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計(jì)、CO2培養(yǎng)箱、冷凍離心機(jī)、低溫冰箱、水浴箱、電子天平、超凈臺等一系列的配套儀器設(shè)備。由于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備種類較多，一些大型儀器價(jià)格昂貴，需要記錄與追溯這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的引進(jìn)、借用、歸還等信息。因此，為了對不同設(shè)備進(jìn)行識別管理，系統(tǒng)應(yīng)采用二維碼技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行快速識別。

（2）布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室的一些設(shè)備的使用方式比較特殊。例如原子吸收分光光度計(jì)需要預(yù)熱和冷卻，有些設(shè)備需要提前開啟和延遲關(guān)閉，實(shí)驗(yàn)室管理者需要等待一定的時(shí)間后才能操作。這樣既浪費(fèi)了管理者的時(shí)間，又對教學(xué)科研造成不便。因此，需要能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，或者進(jìn)行定時(shí)操控，使管理者在做其他事情時(shí)無需守候在實(shí)驗(yàn)設(shè)備旁邊。系統(tǒng)通過提供遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，使研究人員可方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢設(shè)備狀態(tài)和提前開啟或推后關(guān)閉設(shè)備。遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方式主要通過管理系統(tǒng)終端和實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)通信，服務(wù)器通過近距離無線通信網(wǎng)絡(luò)查詢設(shè)備狀態(tài)或控制設(shè)備運(yùn)行。

（3）在布－加綜合征的實(shí)驗(yàn)研究中，要依次連續(xù)使用不同的儀器設(shè)備，這就要求實(shí)驗(yàn)室合理地分配儀器的使用時(shí)間，滿足多個(gè)研究人員的共同使用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的需求。系統(tǒng)通過增加語音即時(shí)通信功能，方便研究人員在使用設(shè)備時(shí)相互溝通，合理分配設(shè)備的使用時(shí)間，增加設(shè)備的使用效率。

1．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)包括管理系統(tǒng)終端、服務(wù)器和無線通信模塊。管理系統(tǒng)終端基于智能手機(jī)和Android系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，可以通過攝像頭掃描設(shè)備上的二維碼，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行識別管理。實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備通過近距離無線通信模塊進(jìn)行通信，從而服務(wù)器可以查詢和控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作狀態(tài)；管理系統(tǒng)終端與安裝在實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器上的遠(yuǎn)距離無線模塊之間采取基于TCP／IP的Socket通信方式。系統(tǒng)終端發(fā)送的命令經(jīng)過電信交換網(wǎng)傳送到實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)命令并通過近距離無線網(wǎng)絡(luò)，查詢并記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)或控制設(shè)備的運(yùn)行方式，然后給管理系統(tǒng)終端反饋設(shè)備的狀態(tài)信息。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

應(yīng)用SQL Server2000設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表［6－7］。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括3類數(shù)據(jù)表。

（1）設(shè)備信息表。記錄設(shè)備總體信息，包括設(shè)備編號、型號、購置人、購置緣由、購置日期、報(bào)廢日期、借用狀態(tài)信息。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室購買新設(shè)備時(shí)，通過管理系統(tǒng)終端軟件輸入的信息發(fā)送至服務(wù)器軟件，經(jīng)過解析處理后添加到這個(gè)表。

（2）設(shè)備使用狀況表。用于記錄設(shè)備的借用情況，包含編號、借用日期、歸還日期、借用人姓名、借用人證件號、借用人電話、用途等字段。在設(shè)備借／還的時(shí)候，通過管理系統(tǒng)終端記錄的信息將添加到此表。

（3）設(shè)備操作信息表。用于記錄設(shè)備控制信息，包含編號、操作指令、操作人、操作時(shí)間等字段。實(shí)驗(yàn)室管理人員通過管理系統(tǒng)終端控制設(shè)備的信息將添加到此表。

2．2 服務(wù)器端設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的服務(wù)器分為 Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器［8］。Web服務(wù)器為此系統(tǒng)增加了以B／S架構(gòu)為基礎(chǔ)的網(wǎng)頁管理系統(tǒng)配置訪問功能以及Web Service接口程序。當(dāng)管理員通過管理系統(tǒng)終端軟件查詢數(shù)據(jù)庫時(shí)，可以通過Web Service接口訪問設(shè)備使用情況、借記狀態(tài)、控制狀況等數(shù)據(jù)庫信息。基于．NET的數(shù)據(jù)庫查詢程序都是用C＃語言編寫，其特點(diǎn)是執(zhí)行效率高，安全性好。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用于接收智能手持端傳來的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)解析后存入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表中?？梢栽诜?wù)器軟件界面查看歷史操作信息和數(shù)據(jù)庫信息。對于需要的信息可以選擇導(dǎo)出或打印。

2．3 設(shè)備信息記錄以及追溯

系統(tǒng)使用二維碼標(biāo)簽作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的標(biāo)志，二維碼的信息包括設(shè)備編號、設(shè)備型號等［9－10］。當(dāng)新購入實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)，以設(shè)備的順序編號和設(shè)備的型號兩個(gè)信息生成該設(shè)備的標(biāo)志二維碼并存入數(shù)據(jù)庫。在設(shè)備管理工作中，通過掃描設(shè)備二維碼就能獲取該設(shè)備的相關(guān)信息并可存入數(shù)據(jù)表中。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或者其他意外情況時(shí)，可以通過掃描設(shè)備的二維碼調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中該設(shè)備的所有歷史信息，以供追本溯源，快速排除故障或解決問題。

2．4 設(shè)備遠(yuǎn)程控制

在布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室，原子吸收分光光度計(jì)等一些設(shè)備的使用需要提前開啟或者延遲關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、冷卻等技術(shù)要求。為此，設(shè)計(jì)了設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能，替代了以往實(shí)驗(yàn)管理員守候設(shè)備等待開關(guān)的情況，使實(shí)驗(yàn)管理員通過管理系統(tǒng)的移動(dòng)終端即可遠(yuǎn)程控制設(shè)備。實(shí)驗(yàn)管理員將需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備控制命令發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的服務(wù)器，服務(wù)器通過近距離無線網(wǎng)絡(luò)向?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)送開關(guān)機(jī)命令。

近距離無線網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸芯片采用nRF24L01，通過SPI與單片機(jī)相連，單片機(jī)通過串口與服務(wù)器或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備相連。當(dāng)服務(wù)器需要向?qū)嶒?yàn)設(shè)備發(fā)送命令時(shí)，先通過串口將命令發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)控制無線芯片通過無線鏈路，由nRF24L01將命令傳送到指定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開、關(guān)或延時(shí)開、關(guān)。這些操作記錄也會(huì)存入數(shù)據(jù)庫中以供以后查詢。

2．5 語音即時(shí)通信

在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了無線環(huán)境下零消費(fèi)的語音通話功能。該通話基于SIP協(xié)議，采用Asterisk作為虛擬交換機(jī)，只要一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，結(jié)合VOIP技術(shù)［11－12］，就能架設(shè)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室大環(huán)境及實(shí)驗(yàn)室外無線環(huán)境下的通話系統(tǒng)。點(diǎn)擊撥號可以是兩個(gè)客戶端之間通話，也可以將座機(jī)連接路由器，并且在語音服務(wù)器注冊一個(gè)地址，實(shí)現(xiàn)客戶端與座機(jī)的通話。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的終端運(yùn)行于Android系統(tǒng)。進(jìn)入系統(tǒng)后需輸入用戶名和密碼登錄。系統(tǒng)主界面共分為6個(gè)功能模塊，分別是新進(jìn)設(shè)備、設(shè)備借用、設(shè)備歸還、設(shè)備信息、工作圈子和設(shè)備控制（見圖2）。點(diǎn)擊“新進(jìn)設(shè)備”按鈕，可以對新設(shè)備進(jìn)行添加、登記；點(diǎn)擊“設(shè)備借用”按鈕，可以對設(shè)備進(jìn)行借用登記；點(diǎn)擊“設(shè)備歸還”按鈕，可以對設(shè)備進(jìn)行歸還登記；點(diǎn)擊“設(shè)備信息”按鈕，可以查詢設(shè)備信息；點(diǎn)擊“工作圈子”按鈕，管理員之間、管理員與非管理員之間可以進(jìn)行語音即時(shí)通信；點(diǎn)擊“設(shè)備控制”按鈕，可以進(jìn)入設(shè)備控制界面。

在設(shè)備控制界面，右上角的“添加設(shè)備”按鈕用來將設(shè)置好的設(shè)備編號添加至軟件中。選擇需要控制的設(shè)備名，點(diǎn)擊需要的操作命令按鈕，即可將操作命令發(fā)送至服務(wù)器軟件。操作命令包括4種簡單操作：開啟、關(guān)閉、延時(shí)開啟、延時(shí)關(guān)閉（見圖2）。

圖2 布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)運(yùn)行界面

系統(tǒng)實(shí)物如圖3所示。當(dāng)服務(wù)器接收到命令并解析后，即將操作命令通過串口A發(fā)送至單片機(jī)B（AT－mega16），單片機(jī)B將數(shù)據(jù)包通過近距離無線模塊上的天線C發(fā)送給近距離無線模塊上的天線D，D由單片機(jī)E控制接收信息，E根據(jù)命令包參數(shù)選擇性控制繼電器F，通過F來控制設(shè)備G（圖中用電機(jī)演示）的啟動(dòng)與關(guān)閉。

圖3 系統(tǒng)實(shí)物圖

4 結(jié)束語

布－加綜合征實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)可對實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的記錄與追溯、實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單的遠(yuǎn)程操作、實(shí)驗(yàn)室管理者間的即時(shí)通信等功能。該管理系統(tǒng)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室管理方式的優(yōu)化。本系統(tǒng)需要改進(jìn)的技術(shù)包括視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控、定時(shí)遠(yuǎn)程控制等更多的移動(dòng)化遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)。

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Discussion on design of Budd－Chiari syndrome laboratory management system

Tang Lu1，Zu Maoheng2，Zhuang Yinping1，Bian Shuirong1
（1．Department of Medical Imaging，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China；2．Affiliated Hospital，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China）

Considering the requirements and features of the experimental equipment of Budd－Chiari syndrome，a set of intelligent management system based on the smart phone and computer server is implemented，which is used to identify and manage different equipment with the help of two－dimensional code and long－distance and short－range wireless communication technology．This system includes the ability of recording and tracing information about adding，borrowing，and returning equipment，remote controlling and instant communication．It realizes the intelligent management of Budd－Chiari syndrome laboratory equipment，and greatly improves the efficiency of managing and utilizing of experimental equipment，and is significant for studying Budd－Chiari syndrome．

Budd－Chiari syndrome laboratory；long－distance management system；two－dimensional code identi－fication

TP393

A

1002－4956（2015）3－0167－04

2014－08－13

江蘇省科技項(xiàng)目臨床醫(yī)學(xué)科技專項(xiàng)（BL2012021）；江蘇省高校自然科學(xué)基金項(xiàng)目（12KJD310007）

唐璐（1982—），女，江蘇徐州，碩士，講師，從事醫(yī)學(xué)信息方面的研究．