医药疫苗冷链物流监控系统的设计与实现

王进 周鹏飞 邱晓荣

摘 要：近年来，医药疫苗冷链物流的安全和全程可追溯越来越受到人们的关注，但是关于医药疫苗冷链物流过程中的温控和定位相关的研究与应用还比较少。该文研究设计一个医药疫苗冷链物流GPS可追溯系统，系统能够确保疫苗产品的运输安全，保证终端用户安全使用，确保人民的生命财产安全。

关键词：STM 冷链物流 GPS 可追溯

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0005-02

2016年某月，山东警方破获了一起案值5.7亿元非法医药疫苗案，大批医药疫苗未经严格冷链存储运输，被销往全国24个省市。这些医药疫苗包含25种儿童、成人用二类疫苗。至此，医药疫苗的全程物流可追溯监控再度引起了社会的广泛关注。

医药疫苗冷链物流指的是需要冷藏冷冻的医药疫苗从生产开始，在贮藏、运输、销售、直至最终使用前的各个环节中都必须保证在规定的低温环境下，防止因升温产生异变，从而确保医药疫苗的药效的一项系统工程。它是随着现代科学技术，特别是冷冻冷藏技术的成熟，以及现代物流业的发展而建立起来的。

如果医药疫苗冷链物流出现问题，不仅仅会造成巨大经济损失，更会威胁到广大接种疫苗人士的生命健康。但国内关于医药疫苗冷链全程温控和定位方面的研究与应用还比较少。该系统是一个基于STM的冷链物流全程可追溯系统，系统实现了对疫苗运输过程中的温度信息和位置信息进行实时监控，减少疫苗冷链过程中突发的“断链”损失，对保证疫苗产品的质量安全、减少物流成本和货损成本、提高运输效率等方面具有非常积极的现实意义。所采集的数据可以作为疫苗安全监控部门完整的信息依据；疫苗运输的全程定位跟踪，为特殊情况的发生做好应急响应；良好的运输环境，为疫苗的接种者提供安全保障。

1 关键技术

1.1 STM8

STM8S103系列是法国ST公司推出的一款性价比非常高的单片机，具有3级流水线哈佛结构，具有8K Flash、1KRAM、640字节的EEPROM，最多有27个外部中断，3个定时器，同时还具有UART、SPI、IIC通信接口等。STM8S103系列单片机与其他同价格的单片机比较，具有丰富的系统资源和广阔的应用前景。

1.2 GPS技术

全球卫星定位系统，简称GPS，是一种通过美国发射的24颗GPS卫星，可在在全球范围内进行准确定位的系统。它是美国国防部主导建立的一种具有全天候、全方位、全时段、高精度的卫星导航系统，能够给终端用户提供高精度的经纬度、速度以及定时等方面的实时信息，具有导航、定位和定时的强大功能。

目前，GPS导航相关的应用产业在国民经济中已经发挥着越来越重要的作用，己经从最初的军事应用领域逐步渗透到越来越多的行业领域。如应急救援领域，通过GPS，警察和救护人员可以第一时间赶到出事地点，从而提高紧急事件处理的响应效率；在农业种植领域，通过GPS技术实现农田作物信息的实时定位获取，包括农田土样监测、病虫害防治、作物产量监测等，将采集的數据传送给计算机进行处理，决策出农田地块最佳的管理措施；在娱乐消遣方面，利用GPS技术，人们可以在陌生的城市里旅游时避免迷失方向，并且可以找到自己需要到达的目的地等等。

1.3 GPRS技术

GPRS技术，也被称为通用分组无线服务技术，是第二代和第三代个人移动通讯技术之间的一种移动数据业务。它不仅拥有较快的数据传输速度和较低的成本，其应用范围也特别广泛，已经得到了广大用户的认可。通过GPRS，人们可以随时随地浏览网上的信息，可以与朋友进行聊天等等，极大的方便了人们的日常生活。目前在物联网的相关应用中，一般采用GPRS技术作为广域网无线数据传输的主要手段和方法。

2 系统的设计与实现

医药疫苗特殊性和冷链物流全程低温运输的特点决定了系统必须大幅改进传统的单一温度记录仪实现方式，转而建立基于物联网的全程温度监控、GPS定位的实时监控信息平台。在此大背景下，实际动手搭建一个基于STM的医药疫苗冷链物流GPS可追溯系统，系统基于STM8主控芯片、DS18B20温度传感器、UBlox GPS定位模块、GPRS模块和上位机监测模块，实现对冷链物流的温度、位置等信息的全过程实时监控，重点分析医药疫苗冷链物流的全程可追溯，促进医药疫苗在实时监管、冷链物流方面的研究与发展。整个系统的硬件框架如下图所示。

整个系统的实现，即通过成熟的物联网，大幅革新现有的温度监控手段，在整个生产流程管理和冷链物流管理过程中，将温湿度情况记录在带有温湿度传感器的存储模块中，然后通过GPRS模块上传到上位机端，通过上位机的后期存储、加工和处理，最终实现整个疫苗运输过程的实时监管。同时，将过往的环境温湿度数据和GPS数据进行严格的监控、记录、分析和决策，并通过上传到物联网云管理信息平台，最终通过专业的软件对数据进行分析和输出。

通过该监测平台，主要可以实现以下功能：（1）温度曲线监控：可实时监控某一车辆或某一货物（该货物己与温度标签绑定）的温度并通过曲线方式反应在屏幕上；（2）温度自动告警：当某一货物温度超过上限或低于下限时自动告警，并自动发送告警短信至相关人员；（3）历史温度査询：可查询某一车辆或某一货物在一段时间范围内的温度日志；（4）温度告警査询：可查询在一段时间范围内的温度告警记录。（5）对运输车辆进行全方位的定位追踪等等。

3 结语

随着物联网技术的发展和人们对医药疫苗全程可追溯的日趋重视，我国医药疫苗冷链物流的市场潜力巨大。据国家权威部门的调查预测，今后十年内，我国需要冷藏冷冻的医药产品大致能保持10%以上的产销增长，这也为冷链物流的发展带来了较好地商业契机。

从医药疫苗冷链物流系统技术体系分析，我国目前正处于相关技术的培育孵化和上升阶段，许多国际领先的成熟技术在我国还处于空白或尝试起步阶段，譬如新型制冷系统及制冷剂的研制研发，新型低温包装材料、冰温贮藏等技术的推广等。可以预见，不久的将来，随着国内科技的发展和相关政策法规的不断完善，国内医药疫苗冷链物流体系将日趋完善。

参考文献

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[2] 刘顺清.基于RFID技术的医药冷链物流仓储管理系统设计[J].物流技术，2015（2）：130-133.

[3] 陆建美.冷链物流在医药行业的应用研究[D].复旦大学，2009.