基于物联网的家用智能药箱应用系统的设计

张涛++刘朝华++夏维曦

摘要：随着我国人口老龄化程度的加深，空巢老人也越来越多，对于需要长期服药的老人，一旦忘记服药、没有按时服药或者服错药，都是非常危险的事情。基于物联网信息技术设计一套智能药箱应用系统，包括智能药箱、智能药箱管理系统、智能药箱手机监控软件等。智能药箱能够存放药品，能够自动给出应该服用的药品，并且提醒老人服药。当老人没有按时服药时，智能药箱能够及时通过智能药箱手机监控软件通知老人的监护人，同时能够发送报警信息给智能药箱管理系统。使用该系统，能够有效帮助老人按时、准确服药。

关键词：智能药箱；物联网；信息技术

中图分类号：TP393

文献标识码：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2016.02.010

引言

随着我国人口老龄化程度的加深，空巢老人也越来越多，一旦老年人到了高龄，生活的各个方面就会非常困难。特别是一些靠药物维持的老人，如患有糖尿病、高血压等的老人，一旦忘记服药、没有按时服药或者服错药，都是非常危险的事情。因此需要开发一种能帮助老人按时准确服药的装置，该装置可以存放药品，在老人应该服药时提醒老人服药，并且能够自动给出应该服用的药品，以降低老人忘记服药、服错药的情况出现。当多次提醒后，老人仍然没有按时服药时，能够及时通知老人的监护人和医疗单位可能出现意外情况，应该采取相应的措施。基于这种自动服药装置的思想，本文将物联网新技术与家用药箱相结合，提出了一种家用智能药箱应用系统。

1 关键技术

物联网、手机通讯、触摸显示屏等信息技术的发展为家用智能药箱应用系统的设计提供了有效的技术手段。物联网技术是新一代信息技术的重要组成部分，其核心仍然是互联网。传感器技术、射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）、嵌入式系统技术是物联网的关键技术。采用RFID技术的应用通常包括三个部分：应答器，RFID标签，每个标签具有唯一的电子编码，可以存储一定量的数据信息；阅读器，读取RFID标签信息；应用软件，用来处理阅读器从应答器读取来的信息，并进一步完成应用需求。手机通讯已经非常普遍，正在普及使用和发展的第三代与第四代移动通讯技术，能够提供语音通话、短消息、视频通讯、移动互联网接入等数据传输服务。手机通信技术的不断更新和发展，已经渗透到人们生产、生活方方面面。手机通讯技术为家用智能药箱应用系统提供了最基本的数据传输功能。触摸显示屏（touch screen），是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。利用这种技术，用户只需要用手指触碰显示屏上的图符就能实现相应的操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂计算机操作的用户。因此，使用触摸屏能够帮助老人获取更多的提示信息。

2 家用智能药箱应用系统工作模式

根据用户需要和信息发送方式的不同，该家用智能药箱应用系统具有智能药箱+智能手机、智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机两种工作模式。

2.1 智能药箱+智能手机模式

智能药箱+智能手机工作模式如图1所示。智能药箱能够将老人服药的情况通过手机短消息的方式发送给老人监护人的智能手机。老人监护人也能够通过手机短消息的方式查询智能药箱目前的基本运行状况，比如老人服药的时间，药箱中药品的种类、数量等信息。由于该模式是通过手机短消息的方式进行信息传输，因此该模式具有成本低、易于普及的优点。

2.2 智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机模式

智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机工作模式如图2所示。该模式不但具有智能药箱+智能手机模式的所有功能，而且能够由医疗单位进行实时监控响应服务，如社区医院等。在该模式下，智能药箱能够将老人服药的情况通过互联网发送给智能药箱管理系统，同时也可以通过手机短消息的方式发送给老人监护人的智能手机。医疗单位可以根据情况通过互联网的方式或者其他方式通知老人监护人。当然也可以只通过互联网，仅由医疗单位提供监控相应服务。由于该模式需要医疗单位提供相应的服务，因此需要投入更多的服务成本。

3 家用智能药箱应用系统的设计

3.1 智能药箱的设计

该家用智能药箱主要包括储药盒、服药盒、RFID读写器、控制器、存储器、显示模块、供电模块、通讯模块、服药提醒与报警模块，如图3所示。该智能药箱采用嵌入式系统，能够完成药箱的各种控制操作。

智能药箱根据服药方法，控制储药盒将药品送入服药盒中，老人从智能药箱取下服药盒便可以进行服药。储药盒用来存储药品，能够从智能药箱中取出，并且具有RFID标签。在智能药箱+智能手机模式中，老人或监护人可以取出储药盒后自行进行装药。在智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机模式中，取出储药盒后，老人可以携带储药盒去医疗单位进行装药，医生根据储药盒上的RFID标签识别储药盒身份，根据老人的病情情况开药、装药，并将药品信息、服药方法写入RFID标签。储药盒装入智能药箱后，智能药箱通过RFID读写器读取储药盒上的RFID标签信息，获取药品信息和服药方法等信息。显示模块采用触摸显示屏，可以方便的设置、查询智能药箱各种信息。供电模块具有外接电源供电和内置可充电电池供电两种模式，当外接电源停电时，智能药箱能够维持一定时间正常工作。通讯模块包括互联网通讯和手机通讯。服药提醒与报警模块，当到服药时间时，智能药箱自动控制储药盒将药品送入服药盒，并通过触摸显示屏、语音等方式提醒老人服药。当老人从智能药箱中取下服药盒时，认为老人已经服药，经过一段时间，数次提醒后，服药盒依然没有被取下，则向老人监护人、医疗单位发出报警信息。

3.2 智能药箱信息管理

智能药箱在使用之前需要对应用参数进行设置，智能药箱信息管理模块如图4所示。通过触摸显示屏可以完成设置，把智能药箱接入网络后，使用计算机浏览器连接智能药箱默认网络地址也可以进行管理。网络参数设置：查看并设置智能药箱网络地址，智能药箱管理系统的网络地址，网络验证信息等；手机参数设置：查看智能药箱的手机号码，设置老人监护人的智能手机号码，可以是多个号码等；药品信息管理：查看、设置储药盒中装入应急药品，并记录装入时间，过期时间，药品的服用方法等；服药提醒与报警设置：查看、设置服药提醒的方式、次数、间隔时间等；查看、设置报警的方式；日志管理：查看老人的服药记录；基本参数设置：设置并校准系统时间，设置智能药箱管理密码等基本信息。

3.3 智能药箱手机监控软件的设计

在智能药箱+智能手机模式中，老人监护人能够使用智能手机通过手机短消息的方式了解老人的服药情况以及智能药箱的基本运行情况，同时在智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机模式中，老人监护人还能够通过互联网的方式了解老人的服药情况以及智能药箱的基本运行情况。因此，在老人监护人的智能手机中需要安装智能药箱手机监控软件，该软件主要功能模块如图5所示。

手机短消息监听模块能监听智能手机收到的手机短消息，如果短消息是从家用智能药箱发送来的，则由信息分析模块解析短消息内容。手机短消息的内容需要按照一定的格式发送，信息分析模块才能准确解析，如“SN：验证码；TIME：服药时间；DRUG：药品1，药品2；”，当“服药时间”为“NULL”时表示没有服药，则由报警模块发出报警提示信息，以提醒老人监护人采取其他措施。信息查询模块能够按照一定的手机短消息格式给家用智能药箱发送询问信息。系统参数设置模块可以设置短消息监听的智能药箱手机号码、智能药箱管理系统的网络地址、验证码、报警方式等基本系统参数。

3.4 智能药箱管理系统的设计

在智能药箱+智能药箱管理系统+智能手机模式中，医疗单位通过互联网的方式了解老人的服药情况以及智能药箱的基本运行情况，同时可以对智能药箱进行控制，并且通过互联网的方式通知老人监护人异常情况。老人监护人也可以使用智能手机通过互联网主动查询老人的服药情况以及智能药箱的基本运行情况。智能药箱管理系统功能模块如图6所示。

智能药箱管理系统同时能够管理多个家用智能药箱，为多个老人服务。用户信息注册模块能够对需要管理的家用智能药箱信息进行管理维护。服务内容管理模块能够对不同需求的老人进行不同的服务内容选择设置，如行动方便的老人可以自己来医疗单位对智能药箱装药，对行动不方便的老人可以主动派人为智能药箱装药。当老人没有按时服药时，可以打电话再次提醒或者派人上门查询等。信息监听分析模块能够监听、分辨来自不同家用智能药箱的信息，并对收到的信息进行分析，如果出现异常情况，立即通过报警管理模块进行报警。报警管理模块能够设置不同的报警方式，当出现异常时进行报警，并查看警报来源和警报信息。用户药品信息管理模块，能够主动请求查看家用智能药箱中药品的基本信息，查看老人服药的基本情况，在特殊情况下，也能够控制提醒老人服用药品的时间、种类、数量等。

4 结论

老人的健康服务越来越受到社会的重视，该基于物联网的家用智能药箱应用系统，在智能药箱存放老人服用药品的同时，能够自动给出应该服用的药品，帮助老人按时、准确的服用药品。通过智能药箱手机监控软件和智能药箱管理系统也能够及时的了解智能药箱的基本运行情况和信息，比如老人服药的时间，药箱中药品的种类、数量等信息。该基于物联网的家用智能药箱应用系统，能够有效降低老人忘记服药、服错药的情况出现，将会极大的促进老人的健康服务水平。