[摘要]目的：设计情景感知型医疗战储物资管理平台，实现医疗战储物资的智能化、精细化管理。方法：采用情景感知技术，通过射频识别、温湿度传感等技术构建平台，动态监控医疗战储物资的状态及其存储环境。结果：该平台解决了医疗战储物资传统仓库管理系统智能化、精细化程度不高的问题，实现了医疗战储物资信息的自动更新及智能报警功能。结论：该平台达到了医疗战储物资管理自动化、智能化的目标，提高了管理效率，增强了卫勤保障力，具有实际应用价值。
[关键词]情景感知；医疗战储物资管理平台；射频识别技术；ZigBee技术；智能报警功能
引言
战储物资是指为防止突发事件的发生而事先准备的作战物品，它是保障部队军事训练的重要支撑，其管理水平直接影响到部队能否完成上级赋予的任务[1]。医院战储物资品种繁多，以医疗战储物资为主，范围涵盖药品、器械等领域，传统的“记账式”仓储管理模式和单一手工录入的数据采集方式已难以满足仓储管理的要求，严重影响了工作效率[2]。本文探索建立情景感知型医疗战储物资管理平台，采用情景感知技术实现医疗战储物资的动态监控、存储环境的智能感知，达到医疗战储物资管理自动化、智能化的目标，以提高保障效率。
1研究背景
随着科技的进步，信息技术在医疗战储物资管理领域得到了广泛应用。当前应用的战储物资管理系统主要有基于J2EE架构的战储物资管理系统[3-4]、野战医疗所战备库房信息化管理系统[5]、基于客户端/服务器（Client/Server，C/S）架构的部队仓库管理系统[6]等。这些信息系统的应用，提升了医疗战储物资的管理水平，但它们仍存有一些不足之处，具体表现在以下2个方面：（1）自动化水平不高。在现有的物资管理系统中，物资信息的录入大部分是采用手工或条码扫描的方式实现，过期报损主要依靠手工采集数据，没有闭合的管理控制机制。（2）智能化程度较低。物资变动的记录、环境监测等主要依靠人工管理实现，无法实现仓储物资情况的动态掌握。
2情景感知技术
情景感知技术源于所谓普适计算（ubiquitouscomputing）的研究，最早由Schilit于1994年提出[7]。情景感知是指通过传感器及其相关的技术使计算机设备能够“感知”到当前的情景，以改进并丰富传统的人机交互方式，提供更好的服务。其核心技术主要包括：射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）技术、ZigBee技术、智能终端技术。
2.1RFID技术
RFID技术是一种非接触式自动识别技术，可通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据[8]。其识别的过程无人工干预和物理接触限制，能对高速运动的物体进行识别并同时识别多个标签，操作快捷方便。
2.2ZigBee技术
ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的局域网协议。该技术是一种短距离、低功耗的双向无线通信技术，其主要特点为近距离、自组织、低复杂度和低数据速率，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。2.3智能终端技术该技术主要是将收集到的底层信息转化为应用可理解的高层信息。由于收集到的数据集是海量复杂的，往往需要综合利用多种处理方法得到最优输出。
3平台设计
3.1平台架构及工作流程
平台由本地管理终端、物资状态感知节点、环境情况感知节点、路由节点、无线网关、远程监控系统、有源RFID标签和手机短信终端组成。在战储物资仓库中，应用ZigBee自组网技术，依托路由节点，构建本地无线局域网络。情景感知型医疗战储物资管理平台架构如图1所示。本地管理终端通过无线网络实时接收由物资状态感知节点及环境情况感知节点传来的监控信息，智能汇总分析后通过无线网关，向用户手机及远程监控系统发送预警信息。
3.2平台功能模块设计
平台应用情景感知技术，通过RFID有源射频、温湿度传感技术动态监测并智能监控医疗战储物资，实时感知存储环境的变化，实现对医疗战储物资的精细化管理。平台从功能上主要可划分为环境情况感知模块和物资状态感知模块。3.2.1环境情况感知模块环境情况感知模块主要依托环境监测节点实现，其功能主要为：实时采集战储物资仓库中的温湿度信息，发送到本地医疗物资管理系统进行比对分析。一旦出现异常，立即向管理员手机及远程监控系统发送报警信息。3.2.1.1硬件配置环境监测节点主要由温湿度传感器及控制器组成。温湿度传感器主要用于仓库温湿度数据的采集，平台采用瑞士SENSIRION公司的SHT11型温湿度传感器，其温度监测范围为-40～123.8℃，精度±0.4℃，湿度监测范围为0～100％RH，精度±3.0％RH。控制器主要负责收集温湿度传感器采集的数据并向路由节点发送，由低功耗CC2430芯片和外围电路构成，其结构为CC2430芯片搭配高性能2.4GHz射频收发器核心，配备8位8051控制器、128KB可编程闪存和8KB随机存取存储器（randomaccessmemory，RAM）。节点的结构如图2所示。3.2.1.2技术实现采用ZigBee自组网技术，环境监测节点以5s为周期向路由节点发送单跳广播消息。单跳广播距离内的所有路由节点在接收到该消息后，检测消息的接收信号强度指示（receivedsignalstrengthindication，RSSI）值，并生成带有该RSSI值和相关路由短地址的新多跳广播，发送给附近的本地管理终端。当需启动新多跳广播时，该路由节点先向周边单跳节点广播一条查询本地管理终端地址的信息。若本地管理终端在此广播范围内，其接收到该消息后立即进行回复，收到回复信息的路由节点确认应答有效后，则将RSSI值和路由短地址上报给本地管理终端，并开始进行数据传输；若路由节点未能收到本地管理终端回复的应答消息，则其将继续周期性地持续广播该查询消息。本地管理终端接收到环境监测数据后，立即将当前温湿度值与报警值进行比较，若超过则立即向用户报警。为解决重复报警的问题，设置报警频率为手机端每日重复3次，终端管理系统为实时提醒预警。3.2.2物资状态感知模块物资状态感知模块主要依托物资状态感知节点和本地管理终端实现，其功能主要为：实时监测货架上医疗物资位置的状态（包括物资品名、数量、批次、效期、位置等），相关的监测数据发送到本地管理终端进行比对分析，一旦出现异常，向管理员手机及远程监控系统发送报警信息。物资状态感知模块的工作流程如图3所示。3.2.2.1软硬件配置物资状态感知节点主要由有源RFID标签及读写器组成。有源RFID标签按一定频率主动向读写器发送按一定格式编写的编码，采用某公司生产的有源RFID标签TG230，其工作频率为433.901~439.919MHz，发射功率为10dBm，采用主动式双向工作模式。RFID读写器主要负责识读RFID标签信息，并通过路由发送给本地管理系统。平台采用的是某公司的FR216读写器，通信速率为250Kbit/s，调制方式为MSK。本地管理终端主要装有RFID定位中间件及医疗战储物资管理系统。RFID定位中间件是运行在RFID设备和医疗战储物资管理系统之间的一个中间层软件，其主要功能是实现对RFID设备的管理，进行RFID标签状态和位置的监控及逻辑处理。中间件由业务逻辑处理模块、设备管理模块、标签管理模块及定位处理模块组成，其逻辑结构如图4所示。3.2.2.2技术实现（1）位置报警。安装在医疗战储物资上的RFID标签，每隔10s向RFID读写器发送编码信息，该信息经路由器发送到本地管理终端的RFID定位中间件。RFID定位中间件通过对其所接收的不同读写器收到的同一个标签的RSSI值进行计算，估算标签所在的区域，并将位置区域上报医疗战储物资管理系统。医疗战储物资管理系统将信息进行比对，如果前后2次上报的RFID标签区域位置一样，说明位置情况正常，将新采集的RFID标签存入数据库中，覆盖上一次采集的数据；如果2次采集的区域位置不一样或第2次没有采集到相应RFID标签的区域位置信息，则会发出报警提示。（2）品量效期报警。医疗战储物资管理系统在接收到RFID标签信息后，将其中所包含的物资品量信息与数据库中预先设定的标准值进行比对，如出现品量不一致的现象，则进行报警。同时，也对物资的效期进行核对，若出现过期情况，则以日为报警频率向用户进行报警。
4平台测试
情景感知型医疗战储物资管理平台在我院战储物资仓库进行了部署实施，效果良好。为了更好地评估平台效能，我们应用模拟仿真的方法对平台各功能模块进行了测试。4.1温湿度报警预设温湿度警报点为35℃，湿度为20%RH，模拟超温超湿环境监测，系统运行正常，软件及时报警并向用户手机发送报警短信，如图5所示。4.2物资位置移动报警模拟搬动战救药材箱组1-20-1，登录医疗战储物资管理系统中箱组管理界面后，系统进行了提示报警。提示界面如图6所示。4.3物资品量效期报警模拟战救药材箱组1-20-1中甲硝唑注射液的有效期为2016年5月18日进行测试，效期警报能正常显示，如图7所示。
5结语
情景感知技术作为一项综合性新兴技术，在各个领域特别是智能仓储等方面有着广阔的应用前景。本平台采用情景感知技术，通过对医疗战储物资状态及其存储环境的智能感知，解决了传统仓库管理系统智能化、精细化程度不高的问题，实现了医疗战储物资信息的自动更新及智能报警，具有监控实时、提醒智能、应用方便等特点。该平台的应用将进一步促进部队卫勤保障力的提高。
作者：肖扬 陈大鹏 谭挺
