物聯網工程案例分析

物聯網工程案例分析——物聯網技術在醫(yī)藥流通中的應用分析學號：姓名：摘要物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息互換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯網重要波及的關鍵技術包括：射頻識別（RFID）技術，傳感器技術、傳感器網絡技術、網絡通信技術等。物聯網技術可以實現對物體進行身份標識以及對物體進行監(jiān)控,通過物聯網技術能迅速而精確的對物品的有關信息進行及時的采集與監(jiān)控。物聯網技術在物品的流通環(huán)節(jié)的應用,對老式的供應鏈模式的變化起著推進作用。它能最大程度實現資源共享,提高整個供應鏈的運行效率。伴隨物聯網技術的引入，不僅能使物品信息的采集更高效,在供應鏈上信息實時共享,更能使整個供應鏈的運轉效率,減少庫存,減少成本。將物聯網技術應用于醫(yī)藥流通環(huán)節(jié)，可實現對藥物信息在其生命周期內全程跟蹤、監(jiān)控，提高藥物的流通安全,同步還可以減少藥物的流通成本。藥物流通重要有流通成本及在流通過程中藥物發(fā)生質變或藥物失效以及假藥混入等兩個方面的問題。醫(yī)藥物流中有效使用物聯網技術，可以通過RFID（無線射頻識別）射頻識別系統對流通過程中的藥物進行識別標志、監(jiān)控、定位及跟蹤等，及時掌握藥物流通的最新信息，為優(yōu)化藥物流通中各環(huán)節(jié)的作業(yè)過程并有效處理流通中的問題奠定了可靠的技術基礎。目前在物聯網技術的基礎上建立的藥物流通應用模型采用是“EPCGlobal”物聯網架構。醫(yī)藥流通中藥物批發(fā)企業(yè)多而小，儲存運送中藥物質量難以保證；藥物缺乏統一原則編碼，物流信息系統嚴重滯后，影響藥物質量監(jiān)管；自動化程度低，人工操作，差錯率高。而在醫(yī)藥流通中應用物聯網技術后，存儲環(huán)節(jié)中，可以實現自動化的貨品存取和庫存盤點等工作；運送過程中，可以實時把藥物信息反饋給供應商，同步便于調配；銷售環(huán)節(jié)，可以有效改善零售商的庫存與管理關節(jié)；在配送與分銷環(huán)節(jié)，可以提高配送效率和精確率并減少成本。目前，物聯網技術雖然處在發(fā)展階段，但其具有廣泛的應用前景。物聯網以其獨特的優(yōu)勢，使得其在醫(yī)藥流通中得到承認和應用，這將極大地增進藥物物流水平，是保證物流成本最優(yōu)化及藥物安全性的關鍵，對實現醫(yī)藥流通的高效性、經濟性與可靠性提供有力的技術保障。關鍵詞：物聯網；醫(yī)藥流通；應用。一、引言醫(yī)藥流通是指藥物市場的流通渠道,它的模式是從藥物的供應地到需求地的一種過程。由于醫(yī)藥產品的特殊性以及醫(yī)藥產品對運送、倉儲等環(huán)節(jié)的特殊規(guī)定，使得醫(yī)藥流通與其他一般的供應鏈有所不一樣。藥物物流的特性【1】：=1\*GB3①藥物物流對環(huán)境敏感度高。溫度、濕度、光照、壓力等環(huán)境原因會影響藥性，而藥性直接決定藥物安全性；=2\*GB3②藥物物流的高防偽規(guī)定。藥物的研發(fā)、生產過程高度復雜且具有專利性，而藥物外觀的差異性較小，醫(yī)生及患者并不能從外觀辨別真假；=3\*GB3③藥物種類多、物流過程復雜、范圍廣；=4\*GB3④藥物需求響應的及時性和有效期的嚴格性。因此，醫(yī)藥流通需要對其過程進行全面的監(jiān)控,要考慮到藥物的流通安全,當然同步也要減少醫(yī)藥的流通成本。物聯網技術可以實現對物體進行身份標識以及對物體進行監(jiān)控,通過物聯網技術能迅速而精確的對物品的有關信息進行及時的采集與監(jiān)控。物聯網技術在物品的流通環(huán)節(jié)的應用,對老式的供應鏈模式的變化起著推進作用。它能最大程度實現資源共享,提高整個供應鏈的運行效率。伴隨物聯網技術的引入，不僅能使物品信息的采集更高效,在供應鏈上信息實時共享,更能使整個供應鏈的運轉效率,減少庫存,減少成本。將物聯網技術應用于醫(yī)藥流通環(huán)節(jié)，可實現對藥物信息在其生命周期內全程跟蹤、監(jiān)控，提高藥物的流通安全,同步還可以減少藥物的流通成本。由此可見，物聯網技術在醫(yī)藥流通領域的具有廣泛的應用前景。二、案例概述藥物流通重要有流通成本及在流通過程中藥物發(fā)生質變或藥物失效以及假藥混入等兩個方面的問題。醫(yī)藥物流中有效使用物聯網技術，可以通過RFID（無線射頻識別）射頻識別系統對流通過程中的藥物進行識別標志、監(jiān)控、定位及跟蹤等，及時掌握藥物流通的最新信息，為優(yōu)化藥物流通中各環(huán)節(jié)的作業(yè)過程并有效處理流通中的問題奠定了可靠的技術基礎。目前在物聯網技術的基礎上建立的藥物流通應用模型采用是“EPCGlobal”物聯網架構，工作過程詳細如下:藥物生產完畢后，醫(yī)藥企業(yè)需貼記錄了藥物保質期、生產日期、制造廠、產品批號以及單位容量等產品信息的有存儲EPC（產品電子編碼）標志的RFID射頻識別標簽在藥物上。EPC代碼是藥物整個生命周期內的唯一標志。連接醫(yī)藥企業(yè)的識讀器在藥物出廠時，會通過當地計算機系統將藥物的EPC代碼傳播至中間件Savant，而當地EPC信息服務器EPCIS在記錄Savant搜集到的藥物有關信息時，會將藥物信息通過網絡注冊到ONS（對象命名服務）對象名解析服務器中，而ONS服務器再將藥物信息轉換成為PML實體標識語言，并生成對應PML文獻后通過PML服務器將其存儲#藥物流通的任一環(huán)節(jié)都由識讀器傳播藥物EPC代碼給Savant，而Savant通過獲取的PML服務器的網絡地址查詢藥物信息并各具實際狀況變化對PML服務器上的信息進行更新。醫(yī)藥倉儲環(huán)節(jié)，通過RFID技術可加強對藥庫等中的藥物管理，運用危險或重要藥物上的RFID標簽，并結合無線傳感器網絡實時獲取藥物存貨架位置、出入庫時間、產品批次、藥物去向以及有關使用人員等各方面的信息，為存儲、分發(fā)、跟蹤及審計藥物提供很大便利，尤其是藥房人員配藥工作隨取藥人流量多而加重，極易出現問題和差錯，但運用RFID技術就能很好地處理這一問題，且RFID系統可以對藥物配置進行檢查，如有問題會發(fā)出警報提醒配藥人員，大大加強了對藥物的管理和配置【2】。醫(yī)藥流通環(huán)節(jié)，采用RFID電子標簽、對應的讀寫裝置及GPRS的綜合應用，可以實時理解到在運送過程中的藥物信息，以及藥物的實際運送路線和所在位置。貼有RFID標簽的藥物進出倉庫時，安裝在倉庫的閱讀器可以自動識別藥物信息，更新數據。藥物配送過程中，射頻識別系統能自動識別藥物真假，實現自動通關，大幅提高物流效率并且保證藥物安全性。藥物銷售環(huán)節(jié)，藥物通過醫(yī)療機構、零售終端進入消費者手中，該過程系統可以自動更新銷售細節(jié)，記錄藥物銷售狀況，并且可以實現藥物庫存短缺、到期預警，保證藥物供應及到期回收。消費者可以通過藥物RFID標簽在系統平臺查詢真?zhèn)危ＷC安全，問題藥物可以及時溯源【1】。三、物聯網簡介3.1物聯網的含義物聯網是一種帶有傳感標識器的智能感知信息網絡系統，增進了世界上物與物、人與物、人與自然之間的對話與交流。它是繼計算機、因特網和移動通信網之后發(fā)展的一門新技術，是全球信息化發(fā)展的新階段，實現了數字化向智能化的過渡與提高【3】。目前較為公認的物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息互換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡【4】。物聯網的泛在五層構造由應用層、支撐層、網絡層、接入層、感知層共同構成，其中應用層重要負責完畢服務的發(fā)現和服務展現的工作；支撐層對網絡資源進行認知，從而實現自適應傳播的目的，本層重要實現對信息的體現與處理，最終實現語義互操作和信息共享；網絡層為原有的互聯網、電信網等，重要完畢信息的遠距離傳播等功能；接入層重要完畢各類設備的網絡接入，重要強調接入網絡的方式；感知層負責完畢對數據的搜集與簡樸的處理，重要由WSN,RFID和執(zhí)行器構成【5】。3.2物聯網的關鍵技術及應用框架物聯網重要波及的關鍵技術包括：射頻識別（RFID）技術，傳感器技術、傳感器網絡技術、網絡通信技術等【6】。1.射頻識別（RFID）技術RFID技術是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別對象并獲取有關數據。RFID為物體貼上RFID標簽，具有讀取距離遠(幾米至幾十米)、穿透能力強(可透過包裝箱直接讀取信息)、無磨損、非接觸、抗污染、效率高(可同步處理多種標簽)、信息量大等特點。RFID技術是物聯網最關鍵的一種技術。一種經典的RFID系統一般由RFID電子標簽、讀寫器和信息處理系統構成。當帶有電子標簽的物品通過特定的信息讀寫器時，標簽被讀寫器激活并通過無線電波將標簽中攜帶的信息傳送到讀寫器以及信息處理系統，完畢信息的自動采集工作。而信息處理系統則根據需求承擔對應的信息控制和處理工作。由于每個RFID標簽都會有一種惟一的識別碼，假如它的數據格式有諸多種且互不兼容，那么在閉環(huán)狀況下，對企業(yè)影響不大；不過在開環(huán)狀況下，使用不一樣原則的RFID產品將不能通用，這對全球化下的物品流通十分不利。因此，要充足發(fā)揮RFID技術的作用，使電子標簽在經濟全球化下的物品流通中得以普及應用，就必須要采用全球統一原則，這樣也有助于物聯網迅速發(fā)展。2.傳感器技術傳感器負責物聯網信息的采集，是實現對現實世界感知的基礎，是物聯網服務和應用的基礎。傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受與檢出功能，并按照一定規(guī)律轉換成與之對應的有用信號的元器件或裝置，一般由敏感元件和轉換元件構成。假如沒有傳感器對被測的原始信息進行精確可靠的捕捉和轉換，一切精確的測試與控制都將無法實現，雖然最現代化的電子計算機，沒有精確的信息或有不失真的輸入，也將無法充足發(fā)揮其應有的作用。物聯網中的傳感器節(jié)點一般由數據采集、數據處理、數據傳播和電源構成。節(jié)點具有感知能力、計算能力和通信能力，也就是在老式傳感器基礎上，增長了協同、計算、通信功能。3.傳感器網絡技術傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，可以通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監(jiān)測、感知和采集多種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳（multihop）中繼方式將所感知信息傳送到顧客終端，從而真正實現“無處不在的計算”理念。一種經典的傳感器網絡構造一般由傳感器節(jié)點、接受發(fā)送器(sink)、Internet或通信衛(wèi)星、任務管理節(jié)點等部分構成。傳感器節(jié)點散布在指定的感知區(qū)域內，實時感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中的信息，并通過“多跳”網絡把數據傳送到接受發(fā)送器，接受發(fā)送器也可以用同樣的方式將信息發(fā)送給各節(jié)點。接受發(fā)送器直接與Internet或通信衛(wèi)星相連，通過Internet或通信衛(wèi)星實現任務管理節(jié)點與傳感器之間的通信。在節(jié)點損壞失效等問題出現的狀況下，系統可以自動調整，從而保證整個系統的通信正常。4.網絡通信技術傳感器的網絡通信技術為物聯網數據提供傳送通道，而怎樣在既有網絡上進行增強，適應物聯網業(yè)務需求(低數據率、低移動性等)，是目前物聯網研究的重點。傳感器的網絡通信技術分為兩類：近距離通信和廣域網絡通信技術等。在近距離通信方面，以IEEE802.15.4為代表的近距離通信技術是目前的主流技術，802.15.4規(guī)范是IEEE制定的用于低速近距離通信的物理層和媒體介入控制層規(guī)范，工作在工業(yè)科學醫(yī)療（ISM）頻段，免許可證的2.4GHzISM頻段全世界都可通用。在廣域網路通信方面，IP互聯網、2G/3G移動通信、衛(wèi)星通信技術等實現了信息的遠程傳播，尤其是以iIPv6為關鍵的下一代互聯網的發(fā)展，將為每個傳感器分派IP地址發(fā)明也許，也為傳感網的發(fā)展發(fā)明了良好的基礎網條件。傳感網絡有關通信技術，常見的有藍牙、IrDA、Wi-Fi、ZigBee、RFID、UWB、NFC、WirelessHart等。物聯網的三類應用框架【5】:1）基于RIFD的應用框架,重要應以電子標簽、EPC碼為基礎,在互聯網的基礎上形成實物互聯網,實現對多種物品的跟蹤和管理。其系統構造由信息采集系統,PML信息服務器,產品命名服務器,應用管理系統共同構成。2）基于傳感網絡的應用框架,由一組無線傳感器構成,共同協作完畢對設定好的周圍環(huán)境狀況等進行監(jiān)控。3）基于M2M的應用框架,即物對物應用框架,它包括了EPCGlobal和WSN的部分內容,通信的方式重要有無線通信和有限通信兩種方式。四、物聯網技術在醫(yī)藥流通中的應用分析4.1醫(yī)藥流通現實狀況分析目前在醫(yī)藥產品流通中面臨的重要問題有兩個，第一是供應鏈的效率問題，第二是藥物假冒偽劣問題。效率問題重要波及到供應鏈上各方的經濟效益，目前許多醫(yī)藥企業(yè)效益不佳并且時有產品發(fā)生質量問題。而假冒偽劣藥物不僅會帶來各方經濟上的損失，還也許導致患者錯過最佳治療時機甚至生命危險。詳細來說，醫(yī)藥流通中出現的問題重要有如下幾點【7】：1、藥物批發(fā)企業(yè)多而小，儲存運送中藥物質量難以保證。由于物流量小，多數藥物采用第三方物流托運，運送周期長，環(huán)境、條件差，藥物損壞，變質，污染嚴重。由于批發(fā)企業(yè)過多，藥物流通渠道復雜，假冒、異地調貨現象頻發(fā)，藥物監(jiān)管困難，銷售假冒偽劣藥物的案例時有發(fā)生，嚴重影響藥物的安全使用。2、藥物缺乏統一原則編碼，物流信息系統嚴重滯后，影響藥物質量監(jiān)管。我國目前藥物編碼尚未實現原則化，醫(yī)藥生產企業(yè)，商業(yè)批發(fā)企業(yè)生產、銷售的藥物沒有一種合法的惟一的識別標志，各個領域分別制定了自己的物流編碼，其成果是不一樣領域之間信息不能傳遞，阻礙了系統物流管理的有效實行，導致信息處理和流通效率低下。沒有統一的標識編碼，無法及時查詢與跟蹤商品的流向，無法盡快確定某一藥物的身份，在某些藥店，醫(yī)院常常碰到的買真退假，為假藥、劣藥查處帶來極大的困難。更無法滿足在訂單處理、藥物效期管理、貨品按批號跟蹤等現代質量管理的規(guī)定，也為藥物質量監(jiān)管帶來了巨大的困難。3、自動化程度低，人工操作，差錯率高。目前我國醫(yī)藥企業(yè)所采用的基本上是分散型物流體系，在運作上重要依托人力。由于目前醫(yī)藥產品普遍使用的是條碼，導致醫(yī)藥流通過程中的物流作業(yè)效率低，與此同步輕易導致貨品摔碎，擠壓的機率增大。人工掃碼，導致揀選、分揀的差錯率高、效率低。而物聯網技術應用于醫(yī)藥流通過程中可以很好的處理上述問題。以RFID技術為基礎構建的RFID物流信息管理系統可以涵蓋醫(yī)藥產品的生產、配送、運送、倉儲及銷售全過程，能提高商品在物流供應鏈各環(huán)節(jié)處理過程中的識別率，可不開箱檢查，并同步識別多種物品，提高物流作業(yè)效率。在生產過程可以實時掌握生產狀況，縮短醫(yī)藥產品作業(yè)周期；在配送過程可以提高揀選與分發(fā)過程的效率與精確率，減少運行成本；在運送過程可以實時監(jiān)控藥物的動向，防止被盜或者被替代；在倉儲過程中，可以高效管理藥物的庫存量以及在庫狀態(tài)；在銷售過程可以追溯商品的流向，為突發(fā)性事件做好準備【8】【9】【10】。4.2物聯網技術在醫(yī)藥倉儲中的應用分析在存儲環(huán)節(jié)中，物聯網技術最廣泛的應用就是實現自動化的貨品存取和庫存盤點等工作。物聯網技術中一項感知技術就是RFID技術，應用RFID標簽的藥物通過運送到達倉庫，由于RFID標簽的存在，操作員使用閱讀器即可對藥物進行盤點和收貨，然后把藥物的到貨信息上傳至管理信息系統中，這樣可以實時查看商品的信息以及存貨量。使用RFID標簽就可以實現對貨品的自動化存取，可以將供應鏈中的收貨、取貨、裝運計劃進行有機的結合，這樣便可以高效的完畢各類任務，提高服務質量，節(jié)省成本，節(jié)省庫存空間與勞動力，也可以有效減少物流過程中由于商品損害、送錯、盜竊等原因帶來的損失。RFID標簽最大的一種優(yōu)勢就是可以減少人力的使用量，在進行盤點的過程中可認為管理人員提供精確的信息，管理人員可以通過閱讀器迅速找到需要的商品，詳細流程如圖1所示。圖1物聯網技術在倉儲過程中的應用4.3物聯網技術在醫(yī)藥運送過程中的應用分析在醫(yī)藥產品運送過程中，采用積極式RFID標簽、對應的讀寫裝置及GPRS的綜合應用，實時把藥物地點反饋給供應商，首先可以防止商品被偷盜或者被調換，另首先若運送過程中出現緊急狀況，可以進行實時調度，把藥物發(fā)送到最需要的地方，此外再加送藥物到被調走的地方，這樣藥物經營者可以在銷售區(qū)域范圍內進行全盤管理，更好地經營調配醫(yī)藥，詳細流程如圖2所示。圖2物聯網技術在運送過程中的應用4.4物聯網技術在醫(yī)藥銷售過程中的應用分析物聯網技術中應用于銷售環(huán)節(jié)的技術重要是RFID標簽技術。RFID標簽可以有效改善零售商的庫存與管理關節(jié)，藥物通過倉庫到達銷售點，零售商通過讀寫器可以以便快捷的獲取抵達的藥物的種類、數量等詳細信息，而無需人工手動登記，這樣便提高了作業(yè)效率，并減少了由于人為搬動導致的藥物包裝破損等。當藥物銷售后，裝有RFID閱讀器的貨架可以實時地給銷售商上位機軟件發(fā)送貨架上的商品狀況,當商品銷售到一種程度，上位機軟件及時告知零售商需要補充商品，與此同步在銷售商品時，運用RFID技術對商品銷售狀況進行登記，這樣可以對商品進行追溯，以便商品出現問題及時追回，把危害減少最小，詳細流程如圖3所示。圖3物聯網技術在銷售過程中的應用4.5物聯網技術在醫(yī)藥配送及分銷環(huán)節(jié)的應用分析在配送與分銷環(huán)節(jié)中應用RFID技術和GPRS技術可以提高配送效率和精確率，減少成本費用。將RFID標簽貼于藥物包裝上，就可以使用閱讀器讀取有關的信息，再將RFID標簽進行更新，這樣即可對庫存進行科學合理的控制，協助管理人員理解獲取的詳細信息。詳細流程是工作人員將要配送的藥物送至門禁系