CN101883138A - 无线血液冷链及信息化管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线血液冷链及信息化管理系统及方法，ZigBee网络将血袋标签信息经过加密后送入ZigBee网络协调器，经ARM控制器控制GPRS远程传输器将信息传出，网络核心中心血站中GPRS接收模块接收信息后解密并送入数据库服务器储存，数个行政监管部门以相应权限通过互联网远程查看数据库服务器中的信息。此系统是一个低成本、低复杂度、高效率的系统，实现临床输血监督管理规范化、信息化、标准化；实现了包括血液冷链监管的远程实时的信息化精准监管。

Description

无线血液冷链及信息化管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种信息化管理方法，特别涉及一种无线血液冷链及信息化管理系统及方法。

背景技术

血液是救治病人的特殊药品，因来源特殊、保存期短及保存条件受限等原因，所有的血液成分包括全血、红细胞、血浆及血小板等都具有各自限定的运输条件及储存温度。由于对温度的敏感性，血液必须严格遵守和保证运输和储存温度的恒定，以保持血液的生物活性，减少物流损耗。血液冷链是指血液从志愿献血者采血开始到输注给患者为止均保持适当的温度环境，为了保证在此运转过程中的血液质量而装备的储存、运输冷藏设施和设备。它贯穿于采血、运输、成分制备、储存、发放到临床使用的整个过程，每一个环节都需要进行相关的质量检查，并将检查结果做好记录。限于技术和成本等因素，在血液运输和配送过程中因为环境变化较大、车载冰箱因开关次数较多、周围环境温度无法控制、外接电源供电电压不稳定以及冰箱长期颠簸致性能不稳定而造成血液温度的改变，使血液质量变化进而引发输血事故。另外，运输配送过程相对封闭会对后续的事故原因鉴定工作造成困难，不能监控血液温度超过限制范围出现的时间地点，以及其引发原因是环境的突发性因素还是冷藏系统的持续性故障。同时，血液管理具有血液数据量大、血液制品种类多等特点。现场数据信息的及时获取以及每个过程的信息记录是进行现代化精准管理的重要基础，如何快速、有效地获取并存储现场各类数据，实现对血液冷链的监控以及信息化管理已成为目前研究的重要领域。要确保血液成分的安全、有效和质量可靠，就必须做好冷链的管理工作，为此迫切需要一个能够持续记录物品温度并将此温度数据便捷存储和发送到后台管理系统的技术。

经过多年的发展，当前的血液管理已经由以前的纯手工操作转变为基于条形码技术和计算机网络化技术的血液信息化管理系统。这种管理手段主要面向采血机构，在一定时期内推进了血液的信息化管理，但在这样的管理模式中，资源重复利用率低，采血或用血机构的血液信息处于非完整闭环的孤岛状态。由于条码技术的数据存储量低、血液信息编码不统一以及现有计算机网络技术只能进行较为分散的管理而不能实时动态监控血液存储状态，导致各个血液部门之间沟通不好、采供血和输血信息独立、血液及血液制品调度困难，不利于行政部门的监管，容易出现输血时不能有效“溯源”等问题，更谈不上在血液运输和配送过程中的冷链监控。我国现有的冷链温度监测手段相当滞后，手工测量，数据零散，不便管理；实时性差，缺乏预警，损失率大。冷链装备对血液进行远程监控和批量管理时，存在诸多问题。

GPRS无线移动网络技术的发展与成熟，为信息的远程传输提供了有效的途径，即使目标处于移动过程中也能实时传输信息。而近年来出现的ZigBee技术，是一种近距离、低成本、低功耗的双向无线传输技术，同时也支持地理定位功能。

发明内容

本发明是针对目前血液冷链、储存装备及对血液信息进行远程监控和批量管理时，存在诸多问题，提出了一种无线血液冷链及信息化管理系统及方法，以ZigBee和GPRS传输技术为基础提出一种新的血液信息集中管理模式；中心血站服务器可以随时获取每袋血液的血液信息以及存储温度信息，当出现输血反映能快速溯源，同时可以做到各种紧急情况的血液调度。

本发明的技术方案为：一种无线血液冷链及信息化管理系统，包括至少一个现场采血或用血机构、一个中心血站、数个行政监管部门，现场采血或用血机构包括数个血袋标签和路由标签构成的ZigBee网络以及进行信息处理的网络协调器，其中网络协调器包括ZigBee网络协调器、ARM控制器以及GPRS远程传输器；网络核心中心血站包括GPRS接收模块、数据库服务器；ZigBee网络将血袋标签信息经过加密后送入Zi gBee网络协调器后，经ARM控制器控制GPRS远程传输器将信息传出，网络核心中心血站中GPRS接收模块接收信息后解密并送入数据库服务器储存，数个行政监管站通过互联网远程查看数据库服务器中的信息。

一种无线血液冷链及信息化管理方法，包括无线血液冷链及信息化管理系统，具体包括如下步骤：

1)配置ZigBee网络节点，使用CC2430芯片及外围器件作为血袋标签和路由标签，血袋标签贴于血袋上内部存储血液信息，路由标签贴于保存血袋的冰箱或存储盒上内部存储冰箱信息；

2)网络协调器中的ZigBee网络协调器组建以自己为中心的ZigBee网络；在采血部门通过在ARM控制器的外接口模块外挂键盘以输入血液信息，录入信息后的血袋标签同时激活，寻找ZigBee网络。

3)当血袋标签在路由标签的作用下加入ZigBee网络后，把不包括温度信息的血液信息进行打包后加密，然后发往网络协调器中ZigBee网络协调器，ZigBee网络协调器通过SPI接口同ARM控制器连接，ARM控制器收到信息后通过串口通信方式信息中转到GPRS远程传输模块，GPRS模块再将信息发到血液中心经过解密后以血袋标签的64位全球唯一的物理地址为标识将血液信息存储，并返回给血袋标签以确认信息，此后血袋标签只是定时向网络协调器发送实时温度数据，当血袋标签内的血液信息发生变化后则再次请求发送；

4)行政监管理站可通过互联网以相应的权限访问网络核心中心血站内的数据库，进行数据下载、数据分析、历史查询、实时显示。

本发明的有益效果在于：本发明无线血液冷链及信息化管理系统及方法，是一个低成本、低复杂度、高效率的系统，实现临床输血监督管理规范化、信息化、标准化；实现了包括血液冷链监管的远程实时的信息化精准监管。

附图说明

图1为本发明无线血液冷链及信息化管理系统结构示意图；

图2为本发明无线血液冷链及信息化管理系统中网络协调器节点硬件电路结构框图；

图3为本发明无线血液冷链及信息化管理系统中血袋标签节点控制程序流程图；

图4为本发明无线血液冷链及信息化管理系统中血袋标签节点数据信息中断流程图；

图5为本发明无线血液冷链及信息化管理系统中网络协调器节点软件流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于GPRS和ZigBee传输技术的无线血液冷链及信息化管理系统，一种血液信息集中管理模式，利用ZigBee作为局部的无线组网方式，而GPRS作为远程的无线数据传输方式，以有效覆盖有需求的地域，系统包括至少一个现场采血或用血机构A、一个网络核心中心血站C、多个与血液相关的行政监管部门B，其中现场采血或用血机构A包括多个血袋标签A1和路由标签A3构成的ZigBee网络以及进行ZigBee网络协调、血液信息录入、GPRS远程传输的网络协调器A2构成，网络协调器A2主要由ZigBee网络协调器A2-1、ARM控制器以及GPRS远程传输器A2-2组成，网络核心中心血站C包括GPRS接收模块C1、数据库服务器C2，两者通过串口通讯；ZigBee网络将血袋标签信息经过加密后送入ZigBee网络协调器后，经ARM控制器控制GPRS远程传输器将信息传出，网络核心中心血站中GPRS接收模块接收信息后解密并送入数据库服务器储存，数个行政监管站通过互联网远程查看数据库服务器中的信息。

具体实现如下：

(1)多个现场采血或用血和血液加工机构：如采血车、医院血库、血液制品单位等，主要由多个血袋标签和路由标签构成的ZigBee网络以及进行ZigBee网络协调、血液信息录入、GPRS远程传输的网络协调器构成。使用CC2430芯片附加外围器件作为血袋标签，标签贴于血袋之上，由标签内128KB的flash闪存开辟出32KB专门用于存储血液信息，标签自带温度感测功能，用于感知血袋的储存温度是否符合要求。多个血袋标签节点通过贴置于保存血袋的冰箱或者存储盒上的ZigBee路由节点，在网络协调器的作用下形成网状拓扑的ZigBee无线局域网络。此局域网络通过GPRS网络与中心血站进行信息传输。

血袋标签采用简化功能设备RFD，只能与路由节点或者网络协调器进行通讯，其内部的血液信息主要包括：献血者个人信息(如，姓名、性别、年龄、身份证号等)、血样信息(如，采集时间、采集地点采集方法、采集量、血液各种检测结果、检测所用试剂器材信息等)、血液成分制备信息(如，包含成分、制备方法、制备条件、制备仪器信息等)、成分血保存信息(如，保存条件，成分类型、血型、血量、血袋ID号、有效期等)等。在血液使用之后，血袋标签可以重新初始化后重复使用，直到内置纽扣电池不足以使其正常工作。

ZigBee路由标签，为全功能设备FFD，作为血袋标签的父亲节点，可与网络中任何类型节点进行通信，标签内部有存储条件、冰箱ID号、冰箱负责人等信息。其作用在于协助网络协调器组网，并作为中继器方便信息的“接力”方式传送。

网络协调器，主要包括ZigBee网络协调器、ARM控制器以及GPRS远程传输器。ZigBee网络协调器，协调ZigBee组网，形成自组织、自愈合的网络，免除网络配置过程，任何新加入网络的节点设备只要处于无线通讯范围内，可自动加入已有网络，并自动形成信息路由路径，各个标签内的信息最终传输到ZigBee网络协调器。ARM控制器模块，作为网络协调器的核心，通过SPI接口同ZigBee网络协调器连接，进行数据和命令的收发，通过串口通信方式将数据和命令中转到GPRS远程传输模块；另外，还要为PC或者其它设备如U盘、鼠标、键盘等留下通用的数据输入输出和控制接口，如USB、SPI、I2C的等；并通过外接LCD显示器，显示网络节点个数工作状况远程GPRS连接状况等信息；并采用比较适合无线传感网络的微型TinyOS实时操作系统进行控制管理。GPRS远程传输器，与中心血站的GPRS传输模块通信，实现数据和命令的收发。

ZigBee局部信息传输，当血袋标签加入ZigBee网络协调器组建的ZigBee网络后，向网络协调器发送一次完整的血液信息，并由网络协调器的GPRS模块发到中心血站以血袋标签的64位全球唯一的物理地址为标识将血液信息存储，然后返回给血袋标签以确认信息，此后血袋标签只是定时向网络协调器发送实时温度数据，当血袋标签内的血液信息发生变化后则再次请求发送。

(2)一个网络核心中心血站，是整个网络核心所有的血液的信息均存储在此处的数据库内，负责对远程传输来的相关数据进行监控并向卫生行政部门提供信息查询，主要由GPRS接收模块、数据库服务器以及运行在数据库服务器上的数据接收存储程序构成；

通过GPRS模块接收从采血或用血机构传输过来的血液信息，经过解密后以串口方式连接到中心血站的服务器，然后由运行在数据库服务器上的数据接收存储程序将数据存数据库服务器平台；当出现输血反应时可以立即通过查询方式得到血液的所有信息(包括加工信息和存储条件即温度情况等)实现完全溯源；通常情况下ZigBee血袋标签处于休眠模式，通过定时器中断按照一定的时间间隔向中心血站发送信息，需要查询时通过更高级的中断将其唤醒；主要由GPRS接收模块、数据库服务器以及运行在数据库服务器上的数据接收存储程序构成；

(3)多个与血液相关的卫生行政监管部门，主要职能是对血液信息进行监管，只需要了解血液的相关状况而不需要和血液直接接触，可通过互联网以相应的权限访问中心血站服务器内的数据库，实现数据的实时显示、历史查询、数据下载和数据分析等综合功能。

如图2所示，放置于现场采血或用血和血液加工机构的网络协调器内部链接关系为：ARM处理器作为网络协调器的核心分别与ZigBee网络协调模块CC2430、GPRS远程传输模块、小键盘、LCD和预留接口模块连接；其中，CC2430ZigBee芯片在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器，包括128kB可编程闪存、AES128安全协同处理器及温度感测功能，只需要少量的外围器件外加集成天线即可实现完整的温度探测、信息存储和RF收发功能。GPRS模块以AT命令实现指令、数据及控制信号的双向传输。ZigBee局域网络的信息通过路由标签的接力传输到ZigBee网络协调，以SPI接口将信息传输到ARM控制核心；再由ARM将信息通过RS-232串口通信方式传输到GPRS远程传输模块，GPRS模块将信息发送到中心血站的GPRS接收模块；同时，控制LCD显示网络状况、网络节点数等信息。小键盘用于作简单界面操作；预留接口模块用于为PC或者其它设备留下通用的数据输入输出和控制接口，比如通过外挂键盘输入信息以对ZigBee芯片内部的闪存进行现场的血液信息录入，通过USB与电脑同步进行数据现场监控和现场处理，通过插入U盘现场采集数据等。

如图3所示，血袋标签节点控制程序流程为：在将血液信息写入血袋标签后将标签自动激活，然后自主侦听ZigBee网络状况，当发现ZigBee网络后向ZigBee协调器节点请求加入该网络，请求成功后由网络协调器分配给其相应的16位网络地址，随即打开各种中断并进入休眠状态以降低其功耗，并等待中断的到来。中断主要分为管理信息中断、数据信息中断和底层硬件中断三类。系统判断出不同的中断类型，转去执行对应的工作，执行完后又进入“休眠”状态。当血袋标签加入ZigBee网络后，首先将不包括温度值的所有血液发送给网络协调器，并由网络协调器远程传输储存后返回给相应的标志，之后通过定时器中断每隔三分钟向监控中心发送一次血液温度信息，通过这样的通信方式，大大减少了网络信息传输量。

如图4所示，当网络协调器或者中心血站需要查询具体的血液信息是，通过数据信息中断将血袋标签唤醒，血袋标签节点数据信息中断执行流程为：被数据信息中断唤醒后血袋标签首先读取温度感测器的感测的温度值，读值成功后读取血液信息，如果进一步读取成功则将所读取的全部信息打包后经过加密发送给自己的父亲路由标签节点，然后清中断标志位，血袋标签再次进入休眠状态。

如图5所示，网络协调器节点软件流程为：系统上电或复位，首先初始化所有的硬件和软件，并组织以自己为中心的ZigBee网络，初始化ZigBee网络的深度等网络有关的信息，给出网络的ID号、频道号等网络信息；然后定时发送信标帧进入无线监听状态，即进入对中断的循环检测和处理过程，此时TinyOS内核循环扫描一个为空的任务队列。

(1)管理信息的中断，例如，一个节点申请加入到该网络当中，则立即执行路由更新，根据整个网络的容量，给该加入网络的节点分配网络号和ID。

(2)数据信息中断，则先后执行ZigBee数据处理任务和GPRS接收和发送任务，即将此数据通过SPI接口发到ARM控制器核心模块进行整理，然后由ARM以串口通信方式用AT命令集把数据发送给GPRS模块，通过GPRS网络发送到远程的服务器端，并且给网络中源节点确认信息。

(3)若温湿度信号超出范围，产生底层硬件中断，则先后执行ZigBee数据处理任务和错误信息处理任务。即对接收的数据进行处理，将错误信息通过LCD显示，同时将数据通过GPRS模块远程传送到中心血站服务器上的运行数据库进行保存。

Claims (2)

1.一种无线血液冷链及信息化管理系统，其特征在于，包括至少一个现场采血或用血机构、一个中心血站、数个行政监管部门，现场采血或用血机构包括数个血袋标签和路由标签构成的ZigBee网络以及进行信息处理的网络协调器，网络协调器包括ZigBee网络协调器、ARM控制器以及GPRS远程传输器；网络核心中心血站包括GPRS接收模块、数据库服务器；ZigBee网络将血袋标签信息经过加密后送入ZigBee网络协调器后，经ARM控制器控制GPRS远程传输器将信息传出，网络核心中心血站中GPRS接收模块接收信息后解密并送入数据库服务器储存，数个行政监管站通过互联网远程查看数据库服务器中的信息。

2.一种无线血液冷链及信息化管理方法，包括无线血液冷链及信息化管理系统，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)配置ZigBee网络节点，使用CC2430芯片及外围器件作为血袋标签和路由标签，血袋标签贴于血袋上内部存储血液信息，路由标签贴于保存血袋的冰箱或存储盒上内部存储冰箱信息；

2)网络协调器中的ZigBee网络协调器组建以自己为中心的ZigBee网络；在采血部门通过在ARM控制器的外接口模块外挂键盘以输入血液信息，录入信息后的血袋标签同时激活，寻找ZigBee网络；

3)当血袋标签在路由标签的作用下加入ZigBee网络后，把不包括温度信息的血液信息进行打包后加密，然后发往网络协调器中ZigBee网络协调器，ZigBee网络协调器通过SPI接口同ARM控制器连接，ARM控制器收到信息后通过串口通信方式信息中转到GPRS远程传输模块，GPRS模块再将信息发到血液中心经过解密后以血袋标签的64位全球唯一的物理地址为标识将血液信息存储，并返回给血袋标签以确认信息，此后血袋标签只是定时向网络协调器发送实时温度数据，当血袋标签内的血液信息发生变化后则再次请求发送；

4)行政监管理站可通过互联网以相应的权限访问网络核心中心血站内的数据库，进行数据下载、数据分析、历史查询、实时显示。

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