新型前端检测装置在疫苗信息化系统中的应用

高健哲+张国忠

摘 要：国内外的疫苗冷链的断链问题时有发生，究其原因有对其的重视程度不够，管理意识不强。但更重要的原因是疫苗冷链监测硬件的落后，设施简陋，缺乏疫苗冷链温度实时动态监测。本文从条码扫描与温度监测相结合出发，对冷链运输中疫苗的信息监测系统的新型前端装置作了详细介绍。

关键词：温度检测；条码扫描；前端装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.121

1 疫苗冷链运输现状

目前疾控系统、血站、医院系统普遍采用了信息化管理系统，大大提高了血液、试剂、疫苗的安全性，建立了符合实施细则的操作规范，但冷链设备的温度监控系统却尚未得到足够的重视，曾经发生过的疫苗、血液质量问题触目惊心，如“山西高温暴漏疫苗事件”、“江苏狂犬病疫苗事件”，和 “山东疫苗事件”。疫苗事件大多出现是在二类疫苗的配送和供应上，但其主要原因是冷链设备各个环节的温度监控缺失，冷链温度检测手段相当滞后，手工测量，数据零散，实时性差。如测量疫苗的温度和条形码信息，需要分别检测和存取在二个子系统中。使其效率低，错误概率大。针对此问题，开发同时具有检测疫苗的温度和条形码的新型前端装置势在必行。

2 系统前端检测装置的设计

2.1 条码扫描与温度检测相结合

在设计前端检测装置时要求在获取产品条码信息的同时，能检测产品的温度，具有显示和报警和实时通信功能。基于单片机多任务机制，在不增加扫描器的体积的条件下，将条码扫描与温度检测功能集成在一块的新型装置。在单片机控制、协调下，利用条码扫描器对产品信息进行扫描，获取产品名称、生产时间、厂家等信息；借助于温度传感器检测产品温度等信息。并且能实时地将上述信息显示、存储和报警。扫描产品条码信息和测量温度可同时进行，满足了不仅需要条码信息，还需要温度实时检测需求。此外，数据通信主要完成短消息收发、与单片机或PC机通信、软件流控制功能，具有多种通信功能，是对现有条码扫面器功能的增加，性能的拓展和完善。系统前端检测装置的原理框图如图1所示。它由以单片机为核心，具有温度检测电路、条码扫描器电路、显示电路、按键电路、晶振电路、通信电路、报警电路、电源电路和复位电路等。

2.2 主要模块介绍

具有温度检测功能的模块选用DS18B20；显示电路采用LCD1602显示屏；通信电路选用GSM模块；条码扫描器使用MDI5000模块；报警电路由蜂鸣器和发光二极管电路组成。条码扫描采用的嵌入式二维扫描引擎MDI5000。基于温度传感器DS18B20单总线接口的控制电路实现高精度、多点温度测量系统并通过LCD1602液晶屏直观监测数字化参数，然后通过西门子公司生产的TC35I模块将数据从GSM网络发送至手机或其它通信设备。整个系统采用单片机STC89C52进行控制，能够轻松得到远程温度数据，操作简便效率高[1]。

2.3 外接串口扩展

本设计可以外接条码扫描器，如图2所示，条码扫描器与PS/2输入串口相联，当条码扫描器以中断方式扫描产品条码后，条码输出的串行数据脉冲[2]，也即PS/2的引脚和时钟脉冲，也即PS/2的引脚经过非门CD40106，分别接到串行输入并行输出芯片74HC164的数据端A、B端及时钟输入CLK端，由Clock脉冲的下降沿控制74HC164的位移操作，条码输入设备每输出一个字符的扫描码，由CLK控制在74HC164的输出脚Q0 - Q7上分别输出扫描码的D7 - D0位。这部分转换完成后，接口通知单片机STC89C52将转换完毕的并行扫描码读入。由于Q0 - Q7不能直接和单片机的P2口相连，因此，为了保证单片机准确读取74HC164 的Q0 - Q7 脚上的扫描码， 设计一片74LS245 将它们隔开，74LS245是八位双向3态缓冲电路，在74LS245的与DIR同时为低電平的时候， 74LS245将B0–B7上的数据传送至A0–A7上，为使单片机准确地发出读数命令，接口电路要完成74HC164转换完一个扫描码之后通知单片机接收74HC164的Q0 - Q7数据[1]。设计中采用对Clock脉冲的下降沿记数来实现。条码输入信息，也即PS/2的引脚，至74HC164的CLK脉冲同时又输入至单片机的RO脚。利用RO对CLK脉冲记数，由于条码扫描器输出数据中每9个负脉冲对应一帧扫描码，因此RO每记数9次向CPU发出中断请求，从而保证CPU准确地读取数据。

3 疫苗智能信息化系统发展前景

以上新型检测前端装置通过初步测试和实验表明：成倍提高工效，大幅度减少出错误概率。它与疫苗信息化系统相配合可构成智能疫苗信息系统。

智能疫苗信息系统由智能检测前端和信息系统构成。新型检测前端装置实时采集疫苗温度和身份数据，具有移动式数据采集前端特征和 “黑匣子”功效。通过使用无线射频识别，对疫苗建立电子识别码，记录其种类、生产厂家、生产时间、使用要求、储藏、运输、销售等流通过程中的信息，便于监测中心的动态分析和信息化管理。数据终端采集的数据可通过无线通讯GPRS模块传输到Internet网络，然后将采集的数据汇集到监测数据中心集中存储和管理。建立疫苗的动态监测数据中心，包括产品数据库、使用数据库以及流通数据库。同时通过监测软件进行处理、分析、统计、查询，实现对监测信息动态展示和实时分析预警功能。系统可通过GPRS模块将疫苗存储温度信息发送到管理人员的手机终端，方便管理人员或领导随时了解疫苗存储情况。实时掌握各种生物制品的库存、有效期、去向和使用情况；当发现问题时，及时追溯问题根源，尽早采取解决办法；提高日常工作效率，降低出差错的概率。它具有便捷性、安全性、稳定性、快捷性等特点。

参考文献：

[1]李广第.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社出版发行，1994.

[2]中国物品编码中心.条码技术与应用[M].清华大学出版社，2009 .

作者简介：高健哲（1996-），男，辽宁鞍山人，本科在读，研究方向：计算机控制。