高東旗，楊會(huì)鎖，鄧　兵，李金玉，李　宏，宋文靜，甘　露

部隊(duì)疫苗冷鏈隨行實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建

高東旗，楊會(huì)鎖，鄧兵，李金玉，李宏，宋文靜，甘露

目的：運(yùn)用信息化技術(shù)構(gòu)建部隊(duì)疫苗冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)。方法：通過(guò)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、射頻技術(shù)，對(duì)疫苗冷鏈的全流程進(jìn)行全自動(dòng)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，覆蓋整個(gè)疫苗流轉(zhuǎn)過(guò)程，并把溫度數(shù)據(jù)集中傳輸至指定的系統(tǒng)服務(wù)器（冷鏈云平臺(tái)）。結(jié)果：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的不間斷監(jiān)測(cè)及超溫報(bào)警，可以有效地防止斷鏈情況，大大提高了疫苗儲(chǔ)運(yùn)的安全性。結(jié)論：該冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)為平戰(zhàn)條件下的疫苗等需要冷藏物品提供了可靠的技術(shù)保障。

部隊(duì)；疫苗；冷鏈；監(jiān)控

0　引言

疫苗的安全性日益受到重視[1-3]。運(yùn)用信息化手段建設(shè)疫苗冷鏈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是消除疫苗事故隱患、有效監(jiān)控疫苗冷鏈的有效措施[4-6]。目前，國(guó)內(nèi)已有地方疾病控制中心開(kāi)始探索運(yùn)用冷鏈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)存疫苗的冷庫(kù)、冷鏈設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控[7-8]。部隊(duì)目前對(duì)疫苗部分運(yùn)送過(guò)程及末端接種缺乏監(jiān)測(cè)，各個(gè)環(huán)節(jié)均無(wú)溫度失控報(bào)警裝置，也缺乏野戰(zhàn)條件下對(duì)疫苗冷鏈的監(jiān)控。我們建立的平戰(zhàn)時(shí)疫苗冷鏈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸不受地域、距離限制，保證了疫苗儲(chǔ)運(yùn)及接種過(guò)程中的實(shí)時(shí)有效的溫度監(jiān)控，可以提高我軍野戰(zhàn)條件下疫苗等需要冷藏物品的隨行保障技術(shù)。

1　總體構(gòu)建

通過(guò)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、射頻技術(shù)，對(duì)疫苗冷鏈的全流程進(jìn)行全自動(dòng)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把溫度數(shù)據(jù)集中傳輸至指定的系統(tǒng)服務(wù)器（冷鏈云平臺(tái)）。將疫苗從冷庫(kù)儲(chǔ)存、冷鏈冷藏箱運(yùn)輸、接種點(diǎn)冷藏箱存放的全部流轉(zhuǎn)過(guò)程中的溫度納入實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)，有效地防止斷鏈情況，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

2　硬件

2.1冷鏈保溫箱

采用內(nèi)置天線、4層板設(shè)計(jì)。程序采用先進(jìn)先出的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。主芯片為微控制單元（micoro controller unit，MCU）和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（global system for mobile communication，GSM）模塊。北斗模塊的通信方式是串口連接。使用AT命令來(lái)控制GSM模塊和北斗模塊。界面顯示的各種信息可以反映冷藏箱當(dāng)前儀器的狀態(tài)，也可以通過(guò)按鍵設(shè)置查看冷藏箱的一些設(shè)置參數(shù)等。

2.2其他設(shè)備

冷庫(kù)的監(jiān)控采用有線485溫度變送器+局域網(wǎng)的架構(gòu)。冷庫(kù)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控由一臺(tái)設(shè)置在本地的計(jì)算機(jī)與串口服務(wù)器組成監(jiān)控局域網(wǎng)，串口服務(wù)器再通過(guò)RS-485總線獲取若干個(gè)冷庫(kù)中每一臺(tái)溫度變送器的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，在本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示與記錄。其他設(shè)備包括溫度記錄儀JD-Y20智能醫(yī)用冰箱ACM370L、PC服務(wù)器、串口服務(wù)器、2.4GHz射頻中繼器等。

3　軟件

軟件部分包括溫度監(jiān)控平臺(tái)軟件和保溫箱程序軟件。編程語(yǔ)言：C語(yǔ)言、IAR Embedded Workbench IDE。運(yùn)行平臺(tái)：Windows平臺(tái)。通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（general packet radio service，GPRS）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在MCU的FLASH里面。主要程序如下：

4　主要功能

軍區(qū)疾控中心冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)分為疫苗冷庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)、冷鏈保溫箱監(jiān)控系統(tǒng)、冷鏈?zhǔn)冶O(jiān)控系統(tǒng)、軟件平臺(tái)四大組成部分?？梢詫?shí)現(xiàn)全覆蓋不間斷的溫度監(jiān)測(cè)、記錄，實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)、多種類(lèi)冷鏈設(shè)備溫度的統(tǒng)一監(jiān)控管理；對(duì)疫苗領(lǐng)取過(guò)程中的溫度、位置、數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

整套冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)分為：（1）本地層：實(shí)時(shí)采集和收集溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至云端層；溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示；本地的聲光報(bào)警。（2）云端層，即遠(yuǎn)程服務(wù)器所在地的系統(tǒng)：可完成數(shù)據(jù)匯總、備份打??；可實(shí)時(shí)查看本地層溫度數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)；短信報(bào)警功能。軟件界面如圖2所示。

圖2　軟件界面

4.1操作界面功能

該界面功能包括：（1）平面圖顯示溫度數(shù)據(jù)，自主控制平面圖上顯示的設(shè)備個(gè)數(shù)、位置、字體等參數(shù)。（2）支持報(bào)警超標(biāo)線顯示，具有曲線的縮放、時(shí)間查詢(xún)、缺數(shù)顯示、曲線保存、曲線打印等功能。（3）支持溫度、時(shí)間查詢(xún)，數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)打印。（4）顯示當(dāng)前所查看時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)最大值、最小值以及平均值。

4.2管理界面功能

支持分組管理與權(quán)限分級(jí)管理。只有系統(tǒng)管理員才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)置，一般用戶(hù)可以查詢(xún)所負(fù)責(zé)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，領(lǐng)導(dǎo)用戶(hù)可以查詢(xún)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，非授權(quán)用戶(hù)不能查看或修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

4.3儀器管理功能

支持通過(guò)管理功能在線設(shè)定溫度變送器工作參數(shù)，支持網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)機(jī)訪問(wèn)主機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)溫度在線監(jiān)測(cè)，支持多用戶(hù)同時(shí)查詢(xún)數(shù)據(jù)、查看實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與總控中心同步。

4.4數(shù)據(jù)修補(bǔ)功能

支持將溫度變送器下載的數(shù)據(jù)導(dǎo)入溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，確保數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的完整性。

4.5自動(dòng)備份

具有定時(shí)自動(dòng)備份功能，防止因系統(tǒng)宕機(jī)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

4.6災(zāi)難恢復(fù)

系統(tǒng)具有恢復(fù)功能。

4.7報(bào)警功能管理

系統(tǒng)提供多種報(bào)警，如聲光、GSM短信、聲卡報(bào)警等。

5　應(yīng)用效果

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)不間斷監(jiān)測(cè)和超溫報(bào)警，大大提高了疫苗儲(chǔ)運(yùn)的安全性。

5.1疫苗冷庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)

當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，溫度變送器可發(fā)出屏閃和蜂鳴報(bào)警，同時(shí)報(bào)警信息由短信報(bào)警器發(fā)送至多個(gè)管理員手機(jī)。同時(shí)本地計(jì)算機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器相連接，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至云端服務(wù)器。

5.2冷鏈保溫箱溫度監(jiān)控系統(tǒng)

在疫苗裝入箱內(nèi)開(kāi)始直至運(yùn)送到目的地，箱內(nèi)傳感器實(shí)時(shí)收集溫度數(shù)據(jù)、電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)等，操作人員在云端管理平臺(tái)上可以實(shí)時(shí)全程監(jiān)控冷鏈保溫箱的溫度和流轉(zhuǎn)情況。如出現(xiàn)超標(biāo)、斷電等情況，冷鏈保溫箱本身可以進(jìn)行聲光報(bào)警，并且自動(dòng)發(fā)送短信給相關(guān)負(fù)責(zé)人。冷鏈保溫箱上的按鈕具有報(bào)警開(kāi)關(guān)、報(bào)警上下限設(shè)置等功能，方便使用人直接在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行簡(jiǎn)單操作。數(shù)據(jù)傳輸基本不受地域、距離影響，只要有手機(jī)信號(hào)覆蓋地域均可傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

5.3接種點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)部署帶冷鏈的智能醫(yī)用冰箱的方式實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)使用智能醫(yī)用冰箱監(jiān)控系統(tǒng)，能保證溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。智能醫(yī)用冰箱作為接種點(diǎn)儲(chǔ)存疫苗的主要設(shè)備，是進(jìn)行管理的重點(diǎn)，我們采用智能醫(yī)用冷藏箱+中繼器的方案。通過(guò)內(nèi)置在冷藏箱內(nèi)部的2.4 GHz超高頻無(wú)線射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）溫度傳感器，溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線2.4 GHz的方式傳輸?shù)街欣^器，然后中繼器通過(guò)GPRS、互聯(lián)網(wǎng)等多種方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云端。智能醫(yī)用冰箱部署架構(gòu)圖如圖3所示。

圖3　智能醫(yī)用冰箱部署架構(gòu)圖

6　結(jié)語(yǔ)

冷鏈系統(tǒng)是各級(jí)疾病預(yù)防控制中心開(kāi)展免疫規(guī)劃工作不可缺少的保障，冷鏈設(shè)備（包括冷庫(kù)、冰箱、冷鏈保溫箱等）是否充足及處于正常運(yùn)行狀態(tài)，直接影響免疫預(yù)防接種的安全質(zhì)量。世界各地正在加強(qiáng)疫苗冷鏈運(yùn)輸、存儲(chǔ)、末端等環(huán)節(jié)中的監(jiān)控建設(shè)，以保障疫苗的安全使用[9-12]。我軍征兵時(shí)間由原來(lái)的冬季調(diào)整為秋季，也對(duì)疫苗的安全儲(chǔ)運(yùn)提出了更高需求，所以有必要建立科學(xué)有效的疫苗冷鏈溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

該冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、射頻技術(shù)，對(duì)疫苗冷鏈的全流程進(jìn)行全自動(dòng)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效地防止了斷鏈情況，覆蓋了部隊(duì)疫苗流轉(zhuǎn)的全過(guò)程。

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（收稿：2014-11-24修回：2015-03-02）

Real-time monitoring technology for military vaccine cold chain

GAO Dong-qi,YANG Hui-suo,DENG Bing,LI Jin-yu,LI Hong,SONG Wen-jing,GAN Lu
（Center for Disease Control and Prevention,Beijing Military Area Command,Beijing 100042,China）

Objective To construct a military vaccine cold chain monitoring system by using informatization technology. Methods Technologies of Internet of Things,cloud computing and radiofrequency were applied to the automatic,continuous and real-time monitoring of the whole course of the vaccine cold chain,and the data on temperature were transmitted to the appointed system server.Results The system realized continuous temperature monitoring and overtemperature alarm to prevent the chain from breaking so as to enhance the safety during vaccine storing and transporting.Conclusion The system facilitates the refrigeration of vaccine and etc at wartime and peacetime.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：21-23，76]

troops;vaccine;cold chain;monitoring

[中國(guó)圖書(shū)資料分類(lèi)號(hào)]R318；TP311.1；U295.1A

1003-8868（2015）10-0021-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.021

國(guó)家“十二五”科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2013ZX10004203-001-005）；軍隊(duì)“十二五”重點(diǎn)項(xiàng)目（BWS11J060）；部隊(duì)衛(wèi)生與疾病防控應(yīng)用性研究項(xiàng)目（13BJY15）

高東旗（1963—），男，博士，研究員，主要從事傳染病防控方面的研究工作，E-mail：gaodq1217@163.com。

100042北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（高東旗，楊會(huì)鎖，鄧兵，李金玉，李宏，宋文靜，甘露）

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖