摘要：在傳統(tǒng)的藥品供應鏈中，供應鏈的不斷加長使得各級管理部門很難獲得藥品銷售的實際需求信息，因此使用信息化的醫(yī)藥庫存管理系統(tǒng)尤為重要。在此研究了基于ZigBee技術(shù)的藥品庫存實時管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。首先介紹了藥品的流通過程及藥監(jiān)碼，然后采用ZigBee技術(shù)和B／S結(jié)構(gòu)，設計并實現(xiàn)了包含數(shù)據(jù)收發(fā)和處理的完整系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，具有一定的實用性。
關鍵詞：ZigBee；藥品庫存管理；B／S結(jié)構(gòu)；藥品電子監(jiān)管碼

    在當今激烈的中國醫(yī)藥市場競爭中，高效率的分銷渠道是醫(yī)藥企業(yè)的重要競爭優(yōu)勢之一。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，國家藥品監(jiān)督管理局提出了對藥品的全新管理模式一藥品電子監(jiān)管碼(簡稱藥監(jiān)碼)，它為每件產(chǎn)品賦予惟一的編碼，好像商品的身份證一樣。基于藥監(jiān)碼的實行，可以將庫存管理落實到對每一個藥監(jiān)碼的管理，使得企業(yè)能夠?qū)⑸a(chǎn)，庫存和銷售有機結(jié)合起來，隨時了解當前新鮮的市場數(shù)據(jù)，正確規(guī)劃藥品的物流走向。本文在研究國內(nèi)外的醫(yī)藥庫存管理系統(tǒng)后，采用新興的短距離無線通信ZigBee技術(shù)，結(jié)合Java開發(fā)語言，運用VPN技術(shù)在公網(wǎng)的環(huán)境下搭建一個安全、有效、低成本的自動化藥品倉庫實時管理系統(tǒng)。

1 ZigBee技術(shù)
    目前大多數(shù)藥品嚴格遵循三級分銷體系流程，即由藥品生產(chǎn)廠家到多級經(jīng)銷商、由多級經(jīng)銷商到零售終端、再由零售終端到最終消費者這3個分銷環(huán)節(jié)。如圖1所示為一件產(chǎn)品的銷售流程。顯而易見，這是一個高重心的營銷模式，從上游到下游呈漏斗型，即上游的分銷客戶總是比下游的分銷客戶規(guī)模要大，實力要強。各節(jié)點分銷商需要根據(jù)下游分銷商訂單來確定未來的需求信息，但是這種預測大多憑直覺和經(jīng)驗，缺乏對歷史業(yè)務數(shù)據(jù)和當前市場狀況的深入分析，造成供應鏈整體庫存增加、生產(chǎn)能力過剩，加重企業(yè)負擔。因此如何優(yōu)化供應鏈成為所有企業(yè)分銷商的一大難題。

    ZigBee技術(shù)是由ZigBee聯(lián)盟開發(fā)的一種面向自動控制的短距離、低復雜度、低成本、低功耗、低速率雙向無線通信網(wǎng)絡技術(shù)，主要應用在短距離，低速率傳輸?shù)碾娮釉O備之間。ZigBee技術(shù)彌補了無線通信市場低成本、低功耗和低速率的產(chǎn)品的空缺，使得在低電能和低吞吐量的應用環(huán)境中使用無線連接成為可能。其成功的關鍵在于大量豐富而便捷的應用。隨著ZigBee技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的注意力和研發(fā)力量將轉(zhuǎn)到應用的設計和實現(xiàn)、互聯(lián)互通測試和市場推廣等方面。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計與實現(xiàn)
2．1 系統(tǒng)總體設計
    本系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。如圖2所示為整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。

    下位機為一個由ZigBee搭建的簡單無線數(shù)據(jù)收發(fā)網(wǎng)絡，實現(xiàn)藥監(jiān)碼數(shù)據(jù)的點對點雙向接收和發(fā)送。上位機采用Java語言開發(fā)庫存信息管理系統(tǒng)。本地PC機接收到藥監(jiān)碼信息后，通過VPN加密隧道傳送到遠端的數(shù)據(jù)服務器上，保存到數(shù)據(jù)庫中以供客戶端查詢統(tǒng)計?？蛻舳瞬捎肂／S架構(gòu)，有利于系統(tǒng)的升級與維護。
2．2 ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊
    在本系統(tǒng)中，手持藥監(jiān)碼采集設備群以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡，并最終將數(shù)據(jù)傳送到與PC鏈接的數(shù)據(jù)基站，然后通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至遠端的數(shù)據(jù)中心。結(jié)合藥房的實際使用情況，手持終端設備可能會有多個，所以ZigBee通信系統(tǒng)采用星形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。星形結(jié)構(gòu)是一個輻射形狀的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)都需要匯聚到中心節(jié)點(ZigBee協(xié)調(diào)器)而其他的節(jié)點之間不能進行數(shù)據(jù)通信，如圖3所示。

    在此網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中ZigBee協(xié)調(diào)器接收到終端節(jié)點的數(shù)據(jù)信息之后，首先對數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)包解析，確認該信息為數(shù)據(jù)信息后對此信息負載進行提取，并將獲得的數(shù)據(jù)信息通過串口顯示到倉庫PC的系統(tǒng)當中。
    ZigBee終端節(jié)點在網(wǎng)絡組建過程中擔任兩項工作：發(fā)起加入?yún)f(xié)調(diào)器所在的網(wǎng)絡請求；接收協(xié)調(diào)器的廣播信息并向協(xié)調(diào)器傳送藥監(jiān)碼數(shù)據(jù)。
    (1)手持數(shù)據(jù)終端節(jié)點入網(wǎng)設計。終端節(jié)點上電初始化之后向整個ZigBee網(wǎng)絡發(fā)送信標(Beacon)請求，當協(xié)調(diào)器接收到信標響應后，終端節(jié)點再對發(fā)送信標響應的節(jié)點發(fā)送連接請求，協(xié)調(diào)器得到鏈接請求響應正確，那么表示節(jié)點入網(wǎng)成功，負責，節(jié)點入網(wǎng)失敗，并且給出失敗提示。
    (2)手持終端ZigBee節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送設計。設計一個數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，此函數(shù)負責應用測(APL)與下層之間的參數(shù)和數(shù)據(jù)傳遞，數(shù)據(jù)傳輸格式為20位的藥監(jiān)碼。當終端在發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包自頂向下進行幀格式化，各層負責為其數(shù)據(jù)包添加各層數(shù)據(jù)包頭，最后到達PHY層將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
2．3 庫存管理系統(tǒng)模塊
2．3．1 開發(fā)語言及模式
    上位機的庫存管理系統(tǒng)采用java語言編程，使用struts1．2框架，在My Eclipse中開發(fā)調(diào)試，對系統(tǒng)的設計如下：本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用3層B／S結(jié)構(gòu)，前臺用戶顯示層使用JSP和Servlet在瀏覽器上實現(xiàn)，中間使用Java Bean組件實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務邏輯，后臺使用action完成用戶請求及相關操作跳轉(zhuǎn)。為了方便數(shù)據(jù)的存儲查詢，使用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫，通過JDBC建立系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的連接。
2．3．2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
    由系統(tǒng)的需求功能看，本系統(tǒng)主要分為4類用戶和5大模塊。4類用戶為：總管理員，省級管理員，市級管理員，分銷商管理員。5大模塊為：庫存信息管理模塊，分銷商信息管理模塊，藥品信息管理模塊，用戶信息管理模塊以及數(shù)據(jù)傳遞模塊。不同類型的用戶擁有不同的管理權(quán)限和子功能，其中總管理員擁有系統(tǒng)的最高權(quán)限。其中數(shù)據(jù)傳遞模塊為分銷商管理員特有模塊，用于從串口接受下位機傳遞的藥監(jiān)碼數(shù)據(jù)，并進行相關判斷和處理后存入數(shù)據(jù)庫。串口通信應用javax．comm．SerialPort類實現(xiàn)，它用于描述一個RS 232串行通信端口的底層接口，定義了串口通信所需的最小功能集。用戶可以直接對串口進行讀、寫及設置操作。串口通信應用程序采用事件監(jiān)聽模式，實現(xiàn)Serial Port Event Listener接口，當串口有數(shù)據(jù)到達時，可以在serialEvent中接收并處理所收到的數(shù)據(jù)。
    系統(tǒng)中的庫存查詢界面采用級聯(lián)下拉列表形式，通過Java Script實現(xiàn)動態(tài)鏈接。庫存查詢結(jié)果頁面采用Ajax技術(shù)實現(xiàn)實時刷新功能。在Ajax中主要通過XMLHttpRequest對象處理發(fā)送異步請求和回應，創(chuàng)建前要先確定用戶當前使用的瀏覽器類型，然后根據(jù)瀏覽器類型創(chuàng)建合適的XMLHttpRequest對象，調(diào)用指定方法，最終通過Java Script將內(nèi)容設置到指定的顯示區(qū)域。
2．3．3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
    根據(jù)本藥品庫存管理系統(tǒng)需求，圖4所示為數(shù)據(jù)庫信息表的關系結(jié)構(gòu)。各個數(shù)據(jù)表之間通過不同列建立關聯(lián)，實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)表的聯(lián)合查詢。

    (1)藥品-庫存-分銷商。PC機串口接收藥品信息后，系統(tǒng)在藥品信息表中查詢對應的產(chǎn)品信息，并檢索庫存信息表，修改相應庫存狀態(tài)，或添加新記錄。
    用戶查詢庫存信息時，系統(tǒng)根據(jù)所選用戶的編號檢索庫存信息表，按照藥品產(chǎn)品編號分類，統(tǒng)計各包裝級別的庫存數(shù)量。
    (2)用戶一分銷商。用戶表中存儲用戶的類型及管理范圍，登錄時，系統(tǒng)根據(jù)用戶類型進入不同的主界面，根據(jù)用戶的管理范圍顯示不同的管理功能。其中分銷商和管理員之間為一對一關系。
    (3)分銷商-市-省。分銷商信息表，市信息表，省信息表通過編號相互關聯(lián)，構(gòu)成一個3級下拉列表菜單。
2．3．4 VPN部署
    虛擬專用網(wǎng)(Virtual Private Network，VPN)是一種化公為私的技術(shù)，是將物理分布在不同地點的網(wǎng)絡通過公共網(wǎng)絡基礎設施，用一定的技術(shù)手段，達到類似私有專網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全傳輸。VPN具有專線連接的專用、安全、保密、高性能等特點，通過對數(shù)據(jù)包的頭部信息和有效的封裝加密來保證數(shù)據(jù)包安全性，通過散列功能的處理保證數(shù)據(jù)的完整性。部署模式是指設備以什么樣的工作模式部署到客戶網(wǎng)絡中去，具體方式需要綜合客戶具體的網(wǎng)絡環(huán)境和客戶的功能需求而定。結(jié)合本系統(tǒng)的應用環(huán)境選擇網(wǎng)關單線路部署模式，如圖5所示。

    網(wǎng)關模式時SSL設備工作層次基本與路由器或包過濾防火墻相當，具備基本的路由轉(zhuǎn)發(fā)及NAT功能。
    (1)網(wǎng)關模式配置：確定設備外網(wǎng)口(WAN1口)是固定IP或者是ADSL撥號方式，取得相應運營商給的IP地址信息或者是撥號的帳號密碼；確定內(nèi)網(wǎng)口(LAN口)的IP地址信息；
    (2)上網(wǎng)配置：代理上網(wǎng)(NAT)，確定內(nèi)網(wǎng)是否多網(wǎng)段網(wǎng)絡環(huán)境，如果是的話需要添加相應的回包路由回指給設備下接的核心交換機。

3 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析
    模擬藥監(jiān)碼掃描設備從計算機的串口助手發(fā)送一個20位的藥監(jiān)碼，服務器的數(shù)據(jù)庫中會接收到相同的20位藥監(jiān)碼，并更改庫存狀態(tài)。用戶進入系統(tǒng)的登錄界面后，輸入用戶名，密碼登錄，即進入主界面，選擇相關分銷商或藥品進行庫存查詢。
    從測試結(jié)果中，可以看出此套系統(tǒng)可以將ZigBee數(shù)據(jù)節(jié)點采集的20位藥監(jiān)碼數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡和VPN加密隧道流暢的傳送到數(shù)據(jù)服務器上并進行相應的數(shù)據(jù)處理。庫存管理系統(tǒng)界面美觀，操作方便，具有很好的管理性。

4 結(jié)語
    信息化的醫(yī)藥庫存管理系統(tǒng)是所有醫(yī)藥企業(yè)的必經(jīng)之路。本文結(jié)合低成本、低功耗的ZigBee技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)了一個信息化藥品的實時庫存管理系統(tǒng)，實現(xiàn)藥品的全面電子管理。實驗表明該系統(tǒng)操作方便，準確率高，具有一定的應用價值。