基于物联网的临床实验室温湿度实时监控系统的建立及应用*

欧阳能良，黄福达，王伟佳，兰海丽，温冬梅

(中山大学附属中山医院检验医学中心，广东中山 528403)

·数字化临床实验室建设·

基于物联网的临床实验室温湿度实时监控系统的建立及应用*

欧阳能良，黄福达，王伟佳，兰海丽，温冬梅

(中山大学附属中山医院检验医学中心，广东中山 528403)

目的 探讨临床实验室温湿度实时监控系统的建立及应用。方法 采用无线温湿度监测记录仪、中继器等组建温湿度采集网络，按临床实验室温湿度管理标准和实时监控要求开发系统软件(含中间件功能)，与实验室信息管理系统(LIS)实现无缝连接。结果 该实时监控系统将采集的温湿度数据经无线网络发送至中继器后再转发到服务主机；当温湿度超出范围时可以短信或E-mail等方式向管理员发送实时警报；管理员可通过浏览器访问主机，查看系统状态且生成执勤记录，并可导出数据、生成报表。结论 该系统可24 h自动监测临床实验室环境和设备的温湿度，可满足临床实验室温湿度实时监控的各项要求。

临床实验室；温度；湿度；环境；监控

临床实验室通过建立质量管理体系来提高检验质量已成为普通工作。质量管理体系要求临床实验室监测、控制和记录环境条件[1]。仪器运行、试剂和样本保存、微生物实验等均有特定的温湿度要求。人工记录温湿度存在间隔时间长、员工执行力差、伪造数据和异常发现不及时等问题；商品化温控系统功能比较单一，无法满足质量管理要求。本科室在商品化温控系统的基础上进行软件改造与二次开发，实现了24 h自动监测温湿度并跟踪管理，满足了临床实验室温湿度监控的各项要求，现介绍如下。

1 材料和方法

1.1 商品温控系统软硬件及安装要求 无线温湿度记录仪，包括多种型号(电池/外接电源、内置/外接感应器、双温度/温湿度感应器)；中继器，具有ZigBee+ RJ45接口；短信发射器，外插SIM手机卡；ToMonitor/ToClient实时监测软件，配套C/S结构系统软件；以上软硬件由深圳华图测控系统公司提供。冰箱、冷库、水浴箱、培养箱和实验室空间根据位置和要求选择不同型号的温湿度记录仪，每个楼层/实验室设置1个中继器，短信发射器连接服务主机串口。

1.2 系统开发及支撑软件 开发软件为Microsoft Visual Studio 2012，.Net Framework 4.5，Microsoft SQL Server 2012；应用服务器为Internet Information Services 8(IIS)。

1.3 系统软件改造方法 商品温控系统联机调试成功后，由本科室在质量管理平台(实验室信息管理系统，即LIS的组成部分)上开发基于B/S结构的温湿度监控和管理模块，并与商品温控系统无缝对接。

2 实验与结果

2.1 安装调试和初始化监测网络 工程师按图1结构安装、设置商品温控系统软硬件，参照本科室要求，设定每个监测位点的分区、记录间隔、温湿度范围、报警方式和管理员(手机号码及E-mail)等信息。

图1 商品温控系统拓扑结构图

2.2 改造系统管理软件 授权修改商品温控系统数据库，添加执勤记录、失控记录、比对记录等数据库表和字段；基于LIS质量管理软件平台设计可实现执勤管理、失控管理和比对管理等功能的web应用程序[2]。

2.3 改造后系统功能与应用

2.3.1 温湿度数据的采集 温湿度记录仪按设定间隔采集环境或设备的温湿度，自动发射无线信号，中继器将无线信号转换并经局域网传递到服务主机，ToMonitor处理后存储到数据库中。记录仪具有记录存储和自动上载功能，网络或服务器出现故障并排除后，系统自动恢复数据。

2.3.2 系统报警功能与管理 管理员可设置每个记录仪的报警方式、报警类型、温湿度范围和管理员(电话号码及E-mail)等信息。当某个记录仪断电或掉线时，服务主机无法收到其数据，将触发断电/掉线报警；当监测点的温湿度超出设定范围时，将触发超限报警。报警触发后，根据设定报警方式，相应管理员将收到报警短信或E-mail，安装ToClient软件的大屏音箱播放报警音。此外，系统监控界面仪器标签实时温度呈现红色。本科室规定，系统报警后，相关人员需及时通过浏览器查看系统状态，系统自动生成执勤记录。

2.3.3 温湿度比对与失控管理 根据临床实验室质量管理要求，需要定期比对温湿度，处理温湿度失控的异常情况并提交失控报告。温湿度比对与失控管理功能由质量管理平台功能模块实现，当采用校准温/湿度计对监测位点测量后，在同期数据记录上登记真实值，填写比对记录；当温湿度发生超限失控报警时，管理员或执勤人员需及时查找失控原因，必要时采取相应措施，并在失控数据记录上登记失控原因和处理措施等，填写失控报告。

2.3.4 数据管理和报表功能 系统具有完善的数据管理和报表功能，方便普通员工和管理层使用。在系统状态界面，记录仪标签实时显示最新的温湿度数据；系统能以数据和图形方式显示一段时间的记录，并可导出Excel、BMP和PDF文件。系统还能汇总统计报警记录、执勤记录、失控记录和比对记录等数据，并可导出Excel和PDF文件。

3 讨论

人工填写纸质表格监测温湿度，员工依从性难以统一，记录经常缺漏；记录间隔一般较长，存在监测盲点；不易及时发现异常情况，容易影响检验质量甚至造成损失；出现异常不易跟踪，责任不易明确；数据可以修改和伪造，不能达到监测效果。本系统自动定时监测温湿度，记录不会缺漏，实现了连续监测，几乎没有盲点；发生异常自动报警，确保检验质量并避免损失；查看系统自动记录执勤，责任清晰可查；记录数据自动生成并带有校验功能，杜绝修改和伪造。

自行研制和组建监测系统[3]涉及电子电路、网络和编程等多种技术，技术门槛高，不适合推广；数据采集设备多通过RS232串口与计算机连接，系统安装与维护较麻烦；数据采集设备自身不能存储数据，出现故障无法恢复数据。本系统源自商品温控系统，综合了多种技术，临床实验室应用门槛较低；系统采用无线信号混合以太网组网，安装维护简便、快捷；记录仪具有记录存储和自动下载功能，多种故障排除后会自动恢复数据。

商品温控系统设计为环境监测领域通用系统，软件功能比较单一，只具有数据采集、报警和简单管理功能，无法满足临床实验室温湿度管理要求；软件采用C/S结构，用户需要安装客户端才能使用。本系统改造了商品温控系统的软件，生成新的管理软件(含中间件功能)，与LIS无缝连接，功能全面和完善，新增执勤记录，有利于追踪责任、避免推诿，新增失控记录与比对记录等以满足质量管理要求；质量管理平台上新增温湿度监控和管理模块为B/S结构，免安装客户端，方便远程用户使用；同时保留C/S结构客户端软件，适合监控大屏使用。

大中型临床实验室因监测位点多且分散，工作量较大，虽然商品温控系统成本较高，但综合成本较低，单纯改造和开发软件的技术门槛相对较低，易于推广普及。尽管本系统具有诸多优点，但小型临床实验室监测位点较少，经济压力普遍较大，暂不适宜在小型临床实验室推广。

[1]ISO15189.Medical laboratories-Requirements for quality and competence[S].International Organization for Standardization,2012.

[2]欧阳能良,温冬梅,黄福达,等.临床实验室电子化记录管理软件模块的建立与应用[J].临床检验杂志,2016,34(4):305-306.

[3]杨大千,徐根云,陈瑜.临床实验室温湿度监测系统的研制和应用[J].中国数字医学，2011, 6(11):75-77.

(本文编辑：王海燕)

Establishment and application of a real-time monitoring system for temperature-humidity in clinical laboratory based on the Internet of things

OUYANGNeng-liang,HUANGFu-da,WANGWei-jia,LANHai-li,WENDong-mei

(ClinicalLaboratoryCenterofZhongshanHospitalAffiliatedtoSunYat-senUniversity,Zhongshan528403,Guangdong,China)

Objective To research the establishment and application of real-time monitoring system of temperature-humidity in clinical laboratories. Methods The collection net for temperature-humidity data was set up using wireless temperature-humidity recorders and repeaters, and a management software which connected to LIS seamlessly was developed according to the management standard for temperature-humidity in clinical laboratories and the requirements for real-time monitoring. Results The real-time monitoring system sent the collected data of temperature-humidity as needed to repeaters by wireless signal and then transferred to host computer. As long as the data was out of the allowable range, the monitoring system could trigger alarm by sending message or E-mail to administrator who accessed the host through web browser to view the status of system, save attendance records, export data and generated reports. Conclusion The automatically monitoring for temperature-humidity of circumstances and instruments in the laboratories was achieved for 24-hours of every day by the developed system and met with the relevant requirements of real-time monitoring for temperature-humidity in clinical laboratories.

clinical laboratory; temperature; humidity; circumstance; monitor

中山市医学科研基金(2017J035)。

欧阳能良，1986年生，男，主管技师，大学本科，研究方向为临床实验室信息化，E-mail: lab_computer@live.com。

10.13602/j.cnki.jcls.2017.06.03

R446

A

2016-11-17)