医疗物联网垃圾信息管理系统的设计与实现_钱国强.pdf

第 39 卷 第 7 期 福 建 电 脑 Vol.39 No.7 2023 年 7 月 Journal of Fujian Computer Jul.2023 本文得到安徽省大学生创新创业训练计划项目“基于物联网的医疗垃圾信息管理系统”（No.S202110368114）、安徽省教育厅自然科学重点项目“癫痫脑网络动力学及图分类模型研究”（No.KJ2020A0618）资助。钱国强，男，2000年生，主要研究领域为医学信息学。E-mail:。卢小杰(通信作者)，女，1987年生，主要研究领域为医学信息学。E-mail:。李碧莲，女，2001年生，主要研究领域为医学信息学。方进，男，1999年生，主要研究领域为医学信息学。医疗物联网垃圾信息管理系统的设计与实现 钱国强1 李碧莲1 卢小杰1,2 方进 1 1(皖南医学院医学信息学院 安徽 芜湖 241002）2(皖南医学院健康大数据挖掘与应用中心 安徽 芜湖 241002)摘 要 为了避免医疗垃圾处理不当而造成的多次污染，提高医疗垃圾处理技术是十分必要的。本文提出了基于物联网中的射频识别技术和 IBA 技术框架而设计的医疗垃圾管理系统，实现全过程跟踪、管理医疗垃圾通道，提高对医疗垃圾管理的安全性、可行性和高效性。该系统可以实现对医疗垃圾的实时监控、统计分析、自动报警和短信提醒的功能，能够实现智能自动化管理，基本实现对医疗垃圾的有效处理。关键词 医疗垃圾；物联网；RFID射频识别技术；IBA技术框架 中图法分类号 TP302.1 DOI:10.16707/ki.fjpc.2023.07.019 Design and Implementation of Medical Internet of Things Garbage Information Management System QIAN Guoqiang1,LI Bilian1,LU Xiaojie1,2,FANG Jin1 1(School of Medical Information,Wannan Medical College,Wuhu,China,241002)2(Health Big Data Mining and Application Center,Wannan Medical College,Wuhu,China,241002)Abstract In order to avoid multiple pollution caused by improper treatment of medical waste,it is necessary to improve the treatment technology of medical waste.This paper proposes a medical waste management system based on RTLS(Real Time Location Systems)real-time positioning system,RFID(Radio Frequency Identification)technology and IBA(Iot,Big data,AI)technology framework in the Internet of Things,which realizes the whole process tracking and management of medical waste channels,and improves the safety,feasibility and efficiency of medical waste management.The system realizes the functions of real-time monitoring,statistical analysis,automatic alarm and SMS reminder of medical waste,realizes intelligent automatic management,and basically realizes the effective treatment of medical waste.Keywords Medical Waste;Internet of Things;RFID Radio Frequency Identification Technology;IBA Technical Framework 1 引言 目前各地区医疗垃圾的处理差距很大，还存在处理设施规模小，收集、转运、处理不规范等情况。更有少量医疗垃圾因管理疏漏流入社会，成为污染扩散的隐患，危及人民群众的健康。医疗垃圾的危害性引起了世界各国的高度重1。在相关法律法规建设方面，许多国家和地区对医疗垃圾的减量化、分类收集、储存、运输和处理处置各个方面、各个环节都有严格明确的规定2，并投入大量人力、物力、财力对医疗垃圾的处理处置进行深入研究。与此相对比，中国在法律法规制定、监管体系完善、社会公众意识增强和科研投2023 年 福 建 电 脑 95 入等方面还存在很大差距3。目前国内外主要处理医疗垃圾使用的方式是焚烧、高压灭菌、化学处理、微波辐射、高温分解、等离子体和电弧炉。该类方式不能及时处理残余的医疗垃圾，反而会使医疗垃圾的产生量年年递增。为了解决这个问题，有必要开发一款医疗垃圾管理系统4。为了帮助各医院更好地管理医疗垃圾，保证医疗垃圾的正常处置，防止造成污染，危害人体健康，该系统基于物联网的医疗垃圾回收管理平台，可以实现对医疗垃圾从“产生”到“焚烧”的整个生命周期的监控跟踪管理5。系统通过对医废的产生、收集、运送、入库、出库、运输环节进行全程跟踪管理，从而有效规范了医废内部管理流程，规范了医废的电子报表台账，实现了医废的可追溯。再次，IBA（Iot、Big data、AI）的Agent 采用 Pipe&Filter 设计模式，可向系统有效屏蔽外设细节，支持多样化 RFID（Radio Frequency Identification）硬件设备。在更新 RFID 标签或读卡设备后，只需修改对应一个 Pipe 环节，不用修改应用系统代码。最后，在 IBA 设计、实现过程中，对复杂事件及交互，采用了统一策略，事件规则定义灵活，符合 IOT 网络“万物”互联理念，并能很好的适应医院业务流程变动6。2 需求分析与实现技术 2.1 需求分析 近年来，国内外的学者应用物联网技术来实现垃圾的管控与处理。例如利用面向物联网的技术架构(Iot、Big data、Ae、IBA)实现“人一物”、“物一物”之间沟通和交互，运用 RIFD 技术建立完善的监控、运输、处理监控系统，可以实现对医疗垃圾的追踪，对其中的数据进行统计，实现数据可视化的办公7。严亮等公开了一种医疗垃圾物联网管理系统和方法8。该系统和方法实现了医疗垃圾处理各个阶段的信息获取，防止了人为因素造成的医疗垃圾丢失或混合现象，并通过物联网实现了对医疗垃圾的动态监控9。2.2 实现技术 2.2.1 开发框架 基于物联网的医疗垃圾管理系统是一项面向企、业面向公司的一款智慧检测的软件，如图 1所示。该系统可实现用户实时监控医疗垃圾的运输过程，短信验证的功能大大增强了系统的安全性，云端存储、数据维护能够使数据库的压力降到最低，实现自动释放内存的功能。基于 spring框架的开发可以使系统的安全性能大大加强。同时，该系统使用 Springboot 来监控后台的系统性能和健康程度，并使用腾讯云的云存储实现对用户的短信验证和回访，还使用 echarts 技术实现了数据可视化便于统计，最后使用 excal 和 pdf 实现对医疗垃圾数据的上传和统计。图 1 开发框架 2.2.2 技术框架 如图 2 所示，在技术方面，该系统使用当下较为流行的 Zookkeeper 分布式框架和 Git 分布式版本控制，使用了持久化技术栈。为了减少系统在加载图片界面出现卡顿、延迟的现象，使用七牛云云端上传和 Git 分布式控制，将系统运行速度加快，同时开发多线程模式，能够解决在大量用户体验时出现系统卡顿、加载慢的问题。图 2 技术框架 96 钱国强等：医疗物联网垃圾信息管理系统的设计与实现 第 7期 2.2.3 设计思路 RFID 即射频识别技术，是一种通信技术，俗称电子标签，即在不建立机械和光学接触的情况下，使用无线电获取目标的信息和数据。当标签进入磁场时，如果接受到一种特殊的信号，RFID就可以凭借所获取的能量得到存储在其中的产品信息。或者通过某一频率的信号，获得数据，然后存入数据库。通过 RFID 实现对医疗垃圾的监控、运输问题，以确保每个医疗垃圾都能够被监控并能够安全处理。通过可视化的图形监控，最大效率地实现对垃圾车重量的监管。IBA 是人工智能大环境下的产物，通过基于 IBA 框架的研究来实现对网络的控制，以及对子网参数的控制管理。IOT 的目标是把所有的“物”进行联网。把各类 IOT 对象之间的交互整合到一个统一层面是IBA 的设计思想，重点是将每个独立的 IOT 联网对象通过简单、统一的数据接口进行交互和沟通，实现 IOT 联网对象之间的松藕合，保证 IOT网络的开放性和规模可扩展性，提升系统的性能和稳定性。2.2.4 系统实现 如图 3 所示，RFID 是物联网技术的重要基础设施,同时物联网技术的实现也需要部署 RF1D 设备。医疗垃圾运输车需要安装远距离的有源 RFID标签，垃圾运输人员也要佩戴远距离的有源 RFID标签，并在所经过的栈道上标志 RFID 的标签。当医疗垃圾运输车通过相关的栈道时，运输人员会通过 RFID 识别出运输车的信息，同时将所获得的数据回传给总数库台。在垃圾车的起始点与终点，使用智能电子称重系统对医疗垃圾废物的重量进行监管。图 3 RFID监控系统组成图 根据 IBA 的理念设计，每一个垃圾车是一个独立的联网对象。垃圾车根据自身支持的属性、方法及服务进行设计。图 4 表述了与垃圾车的一个交互过程，主要流程为：医疗废物电子联单生成、派车任务单生成、出车、收取医疗废物、医疗废物周转桶称重、废物装车、运输、中转中心、进入医疗废物周转桶重量比对环节、流程结束。图 4 IBA客户端向垃圾车询问位置 3 界面设计与模块功能 3.1 首页功能模块 如图 5 所示，首页功能模块包括医废报表、报警记录、医废追捕、扫码入库等四个方面。图 5 首页功能模块 2023 年 福 建 电 脑 97 3.2 扫码入库功能模块 扫码入库功能模块如图 6 所示。当医废垃圾入库时，则需要使用当时值班人员的工号进行登录才能够入库，同时后台数据库监控此次操作时间并记录进数据库。图 6 扫码入库功能模块 3.3 医废报表功能模块 如图 7 所示，该系统进行医废垃圾回收后会进行记录留存生成记录。从软件中能够得知当天回收医废垃圾的总量、由哪位医护人员进行核对等信息，形成一条规范的报表并进行记录。图 7 医废报表功能模块 4 结语 本文查阅并分析了大量的研究资料，充分了解了国内外利用物联网技术来实现垃圾的管控与处理的发展现状与趋势。医院医疗垃圾信息管理系统利用物联网技术建立医疗垃圾监测预警系统，实时动态监测医疗垃圾数据，使用 java 等技术实现数据的可视化、自动化。通过 RFID、IBA等框架实现对医疗垃圾的监管处理，实时监控医疗垃圾的运输处理过程，并在起始点和终点使用智能电子称重系统来确保医疗垃圾是否被丢失。在医疗垃圾的危害性引起世界各国高度重视的情况下，本系统的设计应该会产生良好的经济效益和具备一定的推广价值。参 考 文 献 1 张瑾,张海楠,高瑞,高田田,赵艳,李夏青.中小门诊医疗垃圾处理现状的调查及思考.临床医药实践,2018,27(04):301-303 2 卢冰原,黄传峰.物联网下的城市医疗废弃物多级协作处理模式研究.物流技术,2014,33(01):310-313,327 3 卢晓红.浅谈基层医疗机构医疗废弃物管理的现状与对策.求医问药(下半月),2012,10(03):628-629 4 赵权,刘溦.安徽省医疗废物管理与处置利用现状研究.中国资源综合利用,2020,38(09):64-66 5 王冬梅.天津市医疗垃圾管理体系及对策研究硕士学位论文.河北工业大学,天津,2005 6 孙秀彬.对物联网的认识和思考.金融电子化,2011(06):34-36,38 7 蔡凤翔,李群,李英浩.物联网技术发展现状浅析.信息系统工程,2021(01):25-26 8 严亮,李志成,刘磊.一种医疗废弃物物联网管理的系统和方法,中国,2016 9 刘锦,顾加强.我国物联网现状及发展策略.企业经济,2013,32(04):114-117