布－加综合征实验室管理系统设计探讨

唐 璐，祖茂衡，庄银苹，卞水荣

（1．徐州医学院医学影像学院，江苏徐州 221002；2．徐州医学院附属医院，江苏徐州 221002）

布－加综合征实验室管理系统设计探讨

唐 璐1，祖茂衡2，庄银苹1，卞水荣1

（1．徐州医学院医学影像学院，江苏徐州 221002；2．徐州医学院附属医院，江苏徐州 221002）

针对布－加综合征实验设备的工作特点和工作要求，应用二维码和远、近距离无线通信技术对不同设备进行自动识别管理，基于智能手机和计算机服务器开发了一套智能管理系统。该系统主要包括设备的引进、借出、归还等信息的记录与追溯，设备的远程操作控制和语音即时通信。该管理系统实现了布－加综合征实验室设备的智能管理，极大地提高了实验设备的管理和使用效率，对布－加综合征的研究具有重要意义。

布－加综合征实验室；远程管理系统；二维码识别

布－加综合征在我国黄淮流域有较高的发病率。该病发病隐匿，病程较长，对该病的发病原因和发病机制的研究仍有待深入［1－2］。徐州医学院附属医院收治了数量较多的布－加综合征患者，并成立了国内首个针对特殊疾病的实验室——布－加综合征实验室。该实验室已完成知识学习与交流网站的建设和图像信息管理系统的建设［3－5］。由于实验室仪器设备种类多、技术资料多、仪器设备的使用时间和频率也有差异，管理难度较大。

为更好地保存实验技术信息和管理实验设备，笔者对布－加综合征实验室管理系统设计进行了探讨，使该系统既能保证实验室设备的安全性，又在很大程度上减轻了实验室管理员的工作负担，实现实验室设备的综合管理。

1 总体设计

1．1 对系统的要求

为更好地对布－加综合征进行实验研究，布－加综合征实验室管理系统应满足以下几方面要求。

（1）目前实验室建立了PCR室、微量元素分析室、细胞培养室等，拥有微量元素分析仪、基因扩增仪、荧光分光光度计、红外光谱仪、原子吸收分光光度计、CO2培养箱、冷冻离心机、低温冰箱、水浴箱、电子天平、超净台等一系列的配套仪器设备。由于实验仪器设备种类较多，一些大型仪器价格昂贵，需要记录与追溯这些实验设备的引进、借用、归还等信息。因此，为了对不同设备进行识别管理，系统应采用二维码技术对设备进行快速识别。

（2）布－加综合征实验室的一些设备的使用方式比较特殊。例如原子吸收分光光度计需要预热和冷却，有些设备需要提前开启和延迟关闭，实验室管理者需要等待一定的时间后才能操作。这样既浪费了管理者的时间，又对教学科研造成不便。因此，需要能够对设备进行远程操控，或者进行定时操控，使管理者在做其他事情时无需守候在实验设备旁边。系统通过提供远程监控的方式，使研究人员可方便地进行远程查询设备状态和提前开启或推后关闭设备。远程监控实现方式主要通过管理系统终端和实验室服务器进行远距离无线数据通信，服务器通过近距离无线通信网络查询设备状态或控制设备运行。

（3）在布－加综合征的实验研究中，要依次连续使用不同的仪器设备，这就要求实验室合理地分配仪器的使用时间，满足多个研究人员的共同使用实验室设备的需求。系统通过增加语音即时通信功能，方便研究人员在使用设备时相互沟通，合理分配设备的使用时间，增加设备的使用效率。

1．2 系统结构

布－加综合征实验室管理系统包括管理系统终端、服务器和无线通信模块。管理系统终端基于智能手机和Android系统实现，可以通过摄像头扫描设备上的二维码，对实验设备进行识别管理。实验室服务器和实验设备通过近距离无线通信模块进行通信，从而服务器可以查询和控制实验设备的工作状态；管理系统终端与安装在实验室服务器上的远距离无线模块之间采取基于TCP／IP的Socket通信方式。系统终端发送的命令经过电信交换网传送到实验室服务器，服务器根据命令并通过近距离无线网络，查询并记录实验设备的状态或控制设备的运行方式，然后给管理系统终端反馈设备的状态信息。系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2 实验室管理系统的设计

2．1 系统数据库设计

应用SQL Server2000设计数据表［6－7］。系统数据库主要包括3类数据表。

（1）设备信息表。记录设备总体信息，包括设备编号、型号、购置人、购置缘由、购置日期、报废日期、借用状态信息。当实验室购买新设备时，通过管理系统终端软件输入的信息发送至服务器软件，经过解析处理后添加到这个表。

（2）设备使用状况表。用于记录设备的借用情况，包含编号、借用日期、归还日期、借用人姓名、借用人证件号、借用人电话、用途等字段。在设备借／还的时候，通过管理系统终端记录的信息将添加到此表。

（3）设备操作信息表。用于记录设备控制信息，包含编号、操作指令、操作人、操作时间等字段。实验室管理人员通过管理系统终端控制设备的信息将添加到此表。

2．2 服务器端设计

系统的服务器分为 Web服务器和数据库服务器［8］。Web服务器为此系统增加了以B／S架构为基础的网页管理系统配置访问功能以及Web Service接口程序。当管理员通过管理系统终端软件查询数据库时，可以通过Web Service接口访问设备使用情况、借记状态、控制状况等数据库信息。基于．NET的数据库查询程序都是用C＃语言编写，其特点是执行效率高，安全性好。数据库服务器主要用于接收智能手持端传来的数据，将数据解析后存入系统的数据库表中。可以在服务器软件界面查看历史操作信息和数据库信息。对于需要的信息可以选择导出或打印。

2．3 设备信息记录以及追溯

系统使用二维码标签作为实验室设备的标志，二维码的信息包括设备编号、设备型号等［9－10］。当新购入实验设备时，以设备的顺序编号和设备的型号两个信息生成该设备的标志二维码并存入数据库。在设备管理工作中，通过扫描设备二维码就能获取该设备的相关信息并可存入数据表中。当设备出现故障或者其他意外情况时，可以通过扫描设备的二维码调用系统数据库中该设备的所有历史信息，以供追本溯源，快速排除故障或解决问题。

2．4 设备远程控制

在布－加综合征实验室，原子吸收分光光度计等一些设备的使用需要提前开启或者延迟关闭，以实现预热、冷却等技术要求。为此，设计了设备远程控制功能，替代了以往实验管理员守候设备等待开关的情况，使实验管理员通过管理系统的移动终端即可远程控制设备。实验管理员将需要的实验设备控制命令发送到实验室内的服务器，服务器通过近距离无线网络向对应的实验设备发送开关机命令。

近距离无线网络的无线传输芯片采用nRF24L01，通过SPI与单片机相连，单片机通过串口与服务器或者实验设备相连。当服务器需要向实验设备发送命令时，先通过串口将命令发送给单片机，单片机控制无线芯片通过无线链路，由nRF24L01将命令传送到指定的实验设备，实现设备的开、关或延时开、关。这些操作记录也会存入数据库中以供以后查询。

2．5 语音即时通信

在系统中实现了无线环境下零消费的语音通话功能。该通话基于SIP协议，采用Asterisk作为虚拟交换机，只要一台联网的电脑，结合VOIP技术［11－12］，就能架设整个实验室大环境及实验室外无线环境下的通话系统。点击拨号可以是两个客户端之间通话，也可以将座机连接路由器，并且在语音服务器注册一个地址，实现客户端与座机的通话。

3 系统实现

布－加综合征实验室管理系统的终端运行于Android系统。进入系统后需输入用户名和密码登录。系统主界面共分为6个功能模块，分别是新进设备、设备借用、设备归还、设备信息、工作圈子和设备控制（见图2）。点击“新进设备”按钮，可以对新设备进行添加、登记；点击“设备借用”按钮，可以对设备进行借用登记；点击“设备归还”按钮，可以对设备进行归还登记；点击“设备信息”按钮，可以查询设备信息；点击“工作圈子”按钮，管理员之间、管理员与非管理员之间可以进行语音即时通信；点击“设备控制”按钮，可以进入设备控制界面。

在设备控制界面，右上角的“添加设备”按钮用来将设置好的设备编号添加至软件中。选择需要控制的设备名，点击需要的操作命令按钮，即可将操作命令发送至服务器软件。操作命令包括4种简单操作：开启、关闭、延时开启、延时关闭（见图2）。

图2 布－加综合征实验室管理系统运行界面

系统实物如图3所示。当服务器接收到命令并解析后，即将操作命令通过串口A发送至单片机B（AT－mega16），单片机B将数据包通过近距离无线模块上的天线C发送给近距离无线模块上的天线D，D由单片机E控制接收信息，E根据命令包参数选择性控制继电器F，通过F来控制设备G（图中用电机演示）的启动与关闭。

图3 系统实物图

4 结束语

布－加综合征实验室管理系统可对实验设备进行综合管理，实现设备信息的记录与追溯、实验设备简单的远程操作、实验室管理者间的即时通信等功能。该管理系统促进了实验室管理方式的优化。本系统需要改进的技术包括视频远程监控、定时远程控制等更多的移动化远程智能控制技术。

（References）

［1］汪忠镐，韩新巍．布－加综合征介入治疗与研究进展［M］．郑州：郑州大学出版社，2009：128－258．

［2］汪忠镐，李春民，卞策，等．布－加综合征的发展与展望［C］／／第六届国际布加综合征学术大会暨汪忠镐血管论坛、首届中国布加综合征与静脉疾病介入治疗大会论文集．2010：701－703．

［3］庄银苹，祖茂衡，唐璐，等．布－加综合征实验室建设探讨［J］．实验技术与管理，2011，28（3）：176－177，180．

［4］赵淳，祖茂衡，庄银苹，等．布－加综合征专题知识学习与交流网站建设探讨［J］．实验技术与管理，2013，30（4）：78－80．

［5］庄银苹，王权，唐璐，等．布－加综合征图像信息管理系统的设计探讨［J］．实验技术与管理，2014，31（1）：117－119．

［6］严冬梅．数据库原理［M］．北京：清华大学出版社，2011．

［7］何玉洁，数据库原理与应用教程［M］．北京：机械工业出版社，2011：1－100．

［8］求是科技．SQL Server2000数据库开发技术与工程［M］．北京：人民邮电出版社，2004：1－80．

［9］姜海．手机二维码在网络媒体中的应用及发展前景［J］．出版发行研究，2013（5）：19－21．

［10］庞明．物联网条码技术与射频识别技术［M］．北京：中国财富出版社，2011．

［11］王笑妍，崔超．基于路由队列管理提高通话质量的方法研究［J］．北京理工大学学报，2013，33（7）：754－758．

［12］卢燕飞，刘云．VOIP综合实验平台设计［J］．实验技术与管理，2010，27（1）：54－57．

Discussion on design of Budd－Chiari syndrome laboratory management system

Tang Lu1，Zu Maoheng2，Zhuang Yinping1，Bian Shuirong1
（1．Department of Medical Imaging，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China；2．Affiliated Hospital，Xuzhou Medical College，Xuzhou 221002，China）

Considering the requirements and features of the experimental equipment of Budd－Chiari syndrome，a set of intelligent management system based on the smart phone and computer server is implemented，which is used to identify and manage different equipment with the help of two－dimensional code and long－distance and short－range wireless communication technology．This system includes the ability of recording and tracing information about adding，borrowing，and returning equipment，remote controlling and instant communication．It realizes the intelligent management of Budd－Chiari syndrome laboratory equipment，and greatly improves the efficiency of managing and utilizing of experimental equipment，and is significant for studying Budd－Chiari syndrome．

Budd－Chiari syndrome laboratory；long－distance management system；two－dimensional code identi－fication

TP393

A

1002－4956（2015）3－0167－04

2014－08－13

江苏省科技项目临床医学科技专项（BL2012021）；江苏省高校自然科学基金项目（12KJD310007）

唐璐（1982—），女，江苏徐州，硕士，讲师，从事医学信息方面的研究．