一些對溫度敏感的特殊產品如細菌，血清，血液，血漿，疫苗，微生物等，
在保存、運輸和使用的各個環節要持續較低的溫度范圍，這一保冷系統稱為冷鏈
系統。由于對溫度敏感，從制造部門到使用現場之間的每一個環節，這些產品都
可能因溫度過高而失效。為了保證這些產品從生產、貯存、運輸、分發到使用的
整個過程有妥善的冷藏設備，使之始終置于規定的保冷狀態之下，保證其合理效
價不受損害，需要配備完整的冷鏈裝備。而這些產品的在冷鏈過程中的溫度監測，
起著及其重要的作用。
本文描述了一個基于 WEB 的醫用冷鏈實時血液監測系統。系統主要分為三
部分：(1) 無線傳感器通過兩種網絡把感知數據傳輸到數據庫：對于室外網絡，
安置在移動設備上的無線傳感器節點通過全球移動通訊系統（GSM）以短信的
形式，向數據接收服務端（短信通訊模塊）傳回感知數據；對于室內網絡，在血
站各個部門科室中安置的無線傳感器節點，把傳感數據發送到對應的中繼器，再
由中繼器把數據通過局域網傳輸到數據接收服務端；(2) 系統根據中繼器的采集
間隔定時向數據接收服務或向短信通訊模塊索取數據，將得到的數據進行寫數據
庫處理，向用戶提供實時數據和歷史數據，通過瀏覽器，被授權的用戶可以進行
必要信息的設置；(3) 實時監控模塊對獲得的異常信息根據用戶的設置進行報警
處理。有四種報警方式可供選擇，電子郵件報警，短信報警，電話報警和彈出網
頁報警（僅含報警信息或內嵌音樂報警）。系統的大特點在于突破 WEB 程序
“拉模式”的限制，采用了“推”（Push） 模式，Pushlet 技術被應用于系統，
可以將各類異常信息以用戶設定的報警方式“推”到客戶瀏覽器端，達到實時監
測的目的。目前，系統已申請軟件著作權一項，并已應用于全國十七個省市的血
站，證明了本系統的先進性和實用性。
3
動強度，通過計時的報警機制，盡可能的避免了冷鏈過程中對溫度敏感產品的消
耗，大幅度地提高了勞動生產效率，降低了企業產品風險，同時也為企業降低了
產品成本，實現了較高的利潤和效益。
1.3 本文研究內容及組織結構
章， 論述了冷鏈監測的應用背景、現狀和意義。
第二章， 描述了系統要實現的各項功能，主要分為報警管理、設備管理、
數據管理和系統管理等。
第三章， 從前臺和后臺兩個部分，對系統需求進行了概要分析和設計。
第四章， 對系統進行了詳細的數據庫設計和模塊設計和劃分，并結合數據
庫闡述了主要模塊功能。
第五章， 結合硬件和軟件介紹了系統的實現過程和部分實現效果圖。
第六章， 重點介紹系統中所用到的一些關鍵技術以及在系統中的實現。
第七章， 介紹了系統在人性化方面所做的一些工作。
第八章， 對本文所做的工作進行了總結，介紹了系統在技術上可以進一步
完善的方向和對系統前景的展望。2
不同地點，信息的高速、準確的傳遞和匯總不借用信息網絡無法實現
[3]
。
另一方面，傳感器網絡技術被普遍認為是跟蹤、定位、測量、理療等領域的
有力解決方案
[4]
。已有的傳感器技術完全可以勝任實時傳感，并將傳感數據傳回
基站的任務。具有代表意義，已經可以投入實際應用的傳感器節點有 Telos 等產
品。支持這些傳感器產品的，現有的開源操作系統有 TinyOS
[5-6]
，開發語言是一
種類 C 語言：nesC
[7]
。國外已經有一些監測應用
[8-9]
。
1.2 冷鏈監測的意義
運用信息化手段建設冷鏈監測系統，對疫苗等溫度敏感產品的流通監管具有
非常重大的意義，可以達到以下社會意義：(1)可以實現省內乃至全國范圍內冷
鏈生產、流通、使用各環節的全過程、全方位的立體動態監測，提高監管工作的
效率和層次；(2)可以監測疫苗流通過程，通過記錄疫苗等的數量和分布信息，
防止藥品舞弊行為，保證疫苗，血液等的正確使用。(3)可以對冷鏈的貯存環境
做到實時監測，保證產品貯存的質量。對于產品貯存環境達不到標準要求的，可
以發出報警和記錄，防止由于流通環節導致不合格的產品進入使用環節。(4)從
建立公共衛生應急管理體系的角度考慮，一旦有災情發生，該系統可以作為應急
指揮系統的一部分，提供疫苗血液等產品的購銷記錄、庫存分布、統計查詢等數
量信息，為政府統一調配提供決策依據
[3]
。
運用信息化手段建設疫苗冷鏈監測系統，就是采用科學的方法掌握冷鏈系統
各環節的實際運行狀況，采用網絡信息化手段進行自動監測處理，從而確保疫苗
冷鏈始終處于受控狀態，消除冷鏈失控而帶來的各種隱患。運用信息化手段建設
疫苗冷鏈監測系統，不僅可達到準確、高效方便的目的，而且把管理人員從繁重
的監管事務中解脫出來，將精力更多地用在對特殊情況的處理及更高層次的管理
上。本文在對冷鏈系統做出具體研究分析之后，實現了基于 WEB 的實時冷鏈監
測系統，完成冷鏈中移動設備和血站中醫用冰箱實時溫度的采集和監測。通過簡
單的初始設置，工作人員即可在任意的瀏覽器上查看實時或歷史傳感數據(以曲
線或表格的形式)，導出或打印相應的數據報表，進行數據分析工作；而且，經
過報警設置后的系統提供報警服務，及時把報警信息以短信、電話、彈出網頁、
電子郵件等的方式告知工作人員，以便工作人員做出相應的措施。本實時冷鏈監
測系統把檢測人員從重復繁瑣的手工抄錄中解放出來，極大降低了檢測人員的勞1
1 前言
1.1 冷鏈監測的應用背景和現狀
所謂“冷鏈”，主要是泛指溫度敏感性產品在生產、運輸、銷售、儲存的全
過程中，始終處于規定的低溫環境下，以保證產品質量，減少物流損耗的一項系
統工程。它是隨著物流技術，制冷技術的發展而建立起來的，是以冷凍工藝學為
基礎，以制冷技術為手段的低溫物流過程
[1]
。冷鏈由冷鏈加工，冷鏈儲藏，冷藏
運輸及配送，冷鏈銷售構成。先引進“冷鏈”概念的是食品行業，但現在，在
更多領域都有應用，比如醫學、航天等。早在 1989 年底，全國 30 個省、市、自
治區 95％的縣(區)已基本完成了冷鏈裝備。冷鏈的配套設備包括貯存產品的低溫
冷庫、冰徘速凍器、普通冷庫、專用冷藏車、醫用冰箱、冷藏箱、冷藏背包以及計算機和零配件等。
雖然冷鏈設備已經基本完善，國內也有較為系統的冷鏈設備提供廠商和冷鏈
物流公司，但溫度敏感性產品在冷鏈中的溫度監測一直不盡如人意。目前，從全
國各地的統計情況來看，疫苗的冷鏈流通環節存在著各種問題不容樂觀，存在著
重大的事故隱患。在 2005 年，國內某地發生疫苗注射事故，數百名接受疫苗注
射者出現異常反應。事故調查表明，疫苗貯存倉庫的條件不符合標準，是造成疫
苗質量問題的主要原因。近幾年發生的疫苗事件，幾乎每一例都與疫苗的冷鏈環
節失控有關，集中暴露了傳統的冷鏈系統存在的事故隱患和風險。這種風險，很
大程度是由于冷鏈系統缺乏監控所致。從整體冷鏈體系而言，我國的藥品冷鏈監
測接近空白狀態。目前大約 80%的一般藥品、大量的普通試劑和疫苗基本上是在
幾乎沒有監測的情況下儲運。另有數據顯示，我國試劑和疫苗年產量占總產
量的 33%，但是，由于我國藥品冷鏈系統設施落后，儲運環節缺乏有效的監測，
從而造成試劑和疫苗損毀嚴重。疫苗冷鏈中間環節缺乏有效監測在相當程度上影
響著疫苗產業的發展和老百姓的健康。如果這些問題得不到根本性的解決，將無
法實現對疫苗冷鏈流通的有效監測，也就無法保障疫苗在流通中的質量。與此同
時，我國的藥品冷鏈的監管目前使用了一些系統
[2]
，但大多靠工作人員手工進行。
這需要極大的工作量，且存在很多難以避免的問題：(1)監管工作量十分龐大，
需要管理的人員眾多；(2)監管體系中需要大量的統計、分析的工作和信息，全
部用人工完成，其準確性和真實性難以保證；(3)由于藥品流通、儲存是分布在4
2 需求分析
隨著國內各地醫用產品的需求增加和進一步完善以及一些應對突發事件采
取措施的需要（如汶川大地震），各地血站在需要引進醫用產品的保存設備的同
時，為了確保對醫用產品進行實時、可靠的監測和管理，迫切需要一套醫用實時
冷鏈監測系統。使之配合醫用產品的保存設備，完成醫用產品的保存和監測管理，
保證醫用產品在冷鏈過程中的實時監測，確保醫用產品的安全。
本系統是為某醫用冰箱廠商設計和實現的醫用實時冷鏈監測系統。建設本監
測系統的目的是在于提高對醫用產品的監測水平，健全質量保證體系，提高血站
對醫用產品的管理和監測的能力和質量；為不同權限的用戶提供基于權限的服
務；建立血站數據庫，保存對醫用產品的監測數據，以備分析；對用戶關注的監
測數據提供報表；在發生異常時，為血站工作人員提供實時的報警服務。
本冷鏈監測系統需要實現的主要功能如下：
2.1 報警管理需求描述
為了在發生異常時，給予用戶及時的報警信息，系統提供實時報警服務，包
括郵件/短信/電話報警、音樂報警、彈出報警。所有的報警都要有當以管理員登
陸后，均可以注明產生此報警的原因，以及決定是否刪除此報警設置，用戶可以
選擇使用與否。
2.1.1 郵件、短信、電話報警
2.1.1.1 信息管理
實現對設備管理人員的姓名，部門（組別），手機號，郵箱、詳細設備信息
等進行增、改、刪操作。
2.1.1.2 發送管理
1. 實現根據用戶在報警設置中確定的參數自動通過系統內置郵件和短信平臺
進行郵件、短信的發送功能。
2. 用戶可通過發送清單功能查看已發送郵件、短信、電話的發送原因，內容，
發送時間，接收者等信息。
2.1.2 音樂報警
要求：音樂報警是在連接登錄到服務器后任意頁面下都能進行的。5
該功能除在基本菜單中進行操作外還將在系統界面的顯著位置設置快捷方
式用戶可直接對音樂報警進行靜音、停止控制。
其功能主要功能分為 2 部分：
1. 用戶對音樂報警功能進行設置后，當中繼器返回的設備參數超過閥值后系統
自動播放報警音樂（在設置中加入循環播放次數設置）。
2. 用戶可隨時通過該模塊的靜音和停止功能終止音樂報警。
如選擇靜音功能則在此設備新的采集數據到來之前不再報警，即一旦收到新
的采集數據，針對此設備的靜音功能即失效；用戶如選擇停止報警，系統則不會
進行二次預警（停止功能是需針對某一臺設備單獨設置的）。
2.1.3 彈出式報警
當用戶選擇啟用彈出式報警后，如中繼器返回的溫度超過設定的閥值后將在
當前啟動的系統中自動彈出新的報警窗口以提示用戶某設備出現問題。（此彈出
窗口應具有設置選項，即可以設置此彈出窗口模式，簡單說就是此窗口是彈出即
消失，還是彈出不消失，或是持續多長時間消失，或是否打開此窗口的彈出功能）
2.1.4 報警查詢
該模塊實現多條件報警信息查詢功能。通過該模塊用戶可隨時查詢設備報警
的信息，包括設備信息、時間、溫度值等信息。
要求：以系統管理員登錄后，可以對已經記錄的報警信息進行刪除、修改。
2.1.5 選項設置
用戶可通過該模塊選擇報警的方式以及每種報警方式，并對報警方式的參數
進行設置。
報警方式主要分為音樂報警、郵件/短信/電話、彈出報警四類，用戶可根據
需要進行單選或復選報警方式（其中每一項報警方式均可針對單臺設備生效，簡
單說就是每臺設備可以分別設置報警選項，互不干擾。其中，郵件報警的同時發
送人數，少能 10 人以上，建議達到和郵箱相同設置 20 人；短信報警的每臺設
備可設置報警手機人數上限為 5 人，如假定手機發送不限制手機人數，考慮多線
程可同時實現的話亦可，對于每一個手機都需要有個延時設置，延遲設置即為當
檢測到溫度超溫后多長時間后發送短信，單位為 5min、10min、15min、20min、
25min、依次遞增，大為 1h）。8
具有至高權限，可以創建一般管理員和一般普通用戶，并可為之分配設備，其中
一般管理員對分配給其的設備具有至高權限，一般普通用戶對分配給其對設備登
陸后只能查看數據，不能修改設備的上限、下限、和報警設置，但可以進行超溫
信息原因的標注。
一般管理員只能創建修改刪除普通用戶。
2.4.2 組織結構管理
實現對機構的組織結構進行新建、刪除、修改等配置和管理操作。
2.4.3 日志管理
系統將自動記錄用戶登錄，操作的詳細日志信息。
要求：超級管理員登錄后具備對已記錄日志的查看和刪除權限。
2.4.4 數據備份管理
系統提供自動本地備份和手動本地備份兩種備份模式，并可對備份的頻次，
備份類型（數據庫文件）、備份文件名、位置等信息進行配置，用戶根據業務情
況進行自由選擇。7
2.3.2 曲線圖展示
實現以下 4 種功能：
1.曲線 Y 軸分為 3 段并通過不同顏色進行區分，不同顏色代表溫度所在不同
的狀態區間
2.曲線圖表能夠實現縮放功能
3.實現圖表的另存為圖片格式（JPG）和打印功能。
4.超溫原因的標注
2.3.3 數據列表展示
1.可通過多條件對設備的當前或歷史溫度數據進行查詢，溫度數據以列表的
形式進行展示。
2.提供導出 Excel 和打印功能，其中打印功能將自動排版功能以達到紙張
（A4）的大利用率。
要求：打印功能中具備類似的選點打印匯總功能。如下圖示，只需要將選中
的時刻采集到的數據以列表形式匯總即可。
超溫信息原因的標注
2.3.4 示意圖展示
系統以分層示意圖的形式對中心監控部門下屬的子監控部門設備進行展示。
示意圖將分為三層：
層、展示中心下屬所有子部門的設備情況
第二層、展示子科室存放設備房間的情況
第三層、展示房間內設備的情況
2.4 系統管理
2.4.1 權限管理
該模塊的主要功能是提供完善的權限管理，包括功能授權管理和角色授權管
理。對各個功能可以添加、刪除要分配權限的用戶或者用戶組；對角色可以新建、
刪除、修改，并對選中的角色可以添加、刪除要分配權限的用戶。
用戶權限采用下面的 3 級權限設置：
軟件 “權限管理”分級功能，具有超級管理員、一般管理員和一般普通用
戶。安裝完畢后即具備超級管理員用戶 admin，初始密碼為 123456，超級管理員6
音樂報警設置內容
對是否需要音樂報警，報警音樂（MP3 格式文件）的選擇，延遲時間等參數
進行設置。
發送設置內容
通過該模塊可對是否需要郵件、短信預警方式，郵件、短信發送的先后順序，
時段，發送至哪些人員（組別）等參數進行設置。戶不
2.2 醫用冷柜及監測設備管理
系統提供對監測設備（采集器、中繼器）、設備狀態等的管理，包括增加、
刪除和修改功能，使得用戶在頁面上完成這些通常需要在 C/S 架構客戶端上進行
的操作。
2.2.1 中繼器管理
實現對中繼器的編號，名稱等基本信息進行維護，并通過通訊協議對中繼器
的 IP 地址，網關，中繼器對應采集器等信息的控制的功能。
2.2.2 采集器管理
對采集器的編號，描述等信息進行管理
2.2.3 狀態管理
可對設備的狀態進行變更，包括變更起始時間，結束時間，狀態類型等數據。
并且實現狀態自動轉換的功能。
如某日9點需對設備進行檢修用戶通過狀態管理功能對該設備的狀態進行變
更后，自 9 點開始直至用戶選擇檢修結束前采集的所有數據都將被標注為檢修狀
態。
2.3 數據處理與分析需求描述
為了把采集數據展示給用戶，系統以冷藏室房間為單位實現曲線、數據的顯
示、操作和管理，軟件提供針對不同用戶房間分布及冷藏室房間擁有的不同冰柜
種類進行軟件界面自動配置功能，以滿足不同用戶需求。
2.3.1 數據采集
系統實現通過通信接口對中繼器中的數據進行定時采集功能。3 系統概要設計
設計原則
1）技術的先進性原則
立足于先進的系統設計思想，在投資一定的前提下，用可能的先進的軟硬
件技術和開發工具，以達到使系統的先進性。
2）實用性原則
構造方案基本框架時也應考慮到目標系統對應用系統終操作者培訓的要
求，這在系統運行期間產生的運行成本中也將是一個很重要的因素，從系統設計
和系統實現兩個方面都應考慮到必須盡量降低對操作者在計算機操作，對系統本
身熟悉程度，甚至對行業本身的業務能力等各方面要求，否則不僅意味著對其進
行基本培訓費用的增加，也意味著為此而必須儲備的熟練操作人員人數的增加。
不僅要做到技術先進、成熟，還需技術支持廣泛、開發工具通用，價格合理，方
案能夠實現資源高度共享；用戶界面做到直觀、豐富、友好性強。把目標系統建
成一個結構合理、功能齊全、界面友好、實用好用的系統。
3）強伸縮性的系統體系結構原則
一個適應性強的應用系統應該有較遠的前瞻能力和預見能力。所以，在系統
體系結構允許和時間、成本的增長在可以接受的前提下，應該給系統的伸縮性給
予大程序的考慮。系統的設計從開始就應該考慮盡可能多的任務的需要，以
在未來變化的環境和需求下減少盡可能多的工作量。
4）保護用戶已有投資原則
保護用戶已有的投資，包括軟件系統，硬件資源，人力投資等，是系統開發
者必須考慮的因素。
3.1 系統結構設計
冷鏈監測系統的系統結構分為中心監控和子系統兩部分，圖如圖 3-1 和圖
3-2。各個子系統由傳感設備、中繼器等組成，這些子系統又組成了整個中心監
控系統。
13
便發生異常時，系統根據具體設置，給予不同的報警方式。
3.4.4 狀態設置
授權用戶可以對每臺設備的狀態(檢修、停用)進行設置，方便用戶對設備進
行檢修，在檢修時間內，系統將不再提示本臺設備的異常。
3.4.5 權限管理
本系統是基于權限的，即根據不同的權限，提供給用戶不同的服務。系統的
權限分為三種：超級用戶、一般管理員、一般用戶。不同的用戶享有不同的服務。
超級用戶擁有所有的權限，系統在初始狀態只有一個超級用戶，由這個用戶
來完成系統的初始配置。超級用戶可以查看系統的日志，對系統進行維護。
超級用戶為其它用戶分配不同的單位、部門、科室或房間。單位、部門、科
室、房間屬于包含關系，即房間∈科室、科室∈部門、部門∈單位，整個組織系
統構成樹狀結構。超級用戶可為不同的單位、部門、科室、房間分配指定用戶，
即管理員和一般用戶的權限細化到單位、部門、科室、房間。父級的用戶可以對
子級的設備進行管理、設置，反之則不被允許。
一般管理員，可以管理被分配的設備，可以修改但不可刪除硬件信息，可以
管理本級和下級的用戶。
一般用戶不具有用戶管理功能，只能對實時或歷史數據進行查看，對異常(如
超溫)進行標注，另外可修改本用戶的個人信息，如密碼修改等。
3.4.6 實時數據查詢
系統提供兩種方式的實時傳感數據查詢方式：
實時列表：系統把新的采集數據以表格的形式呈現給用戶。實時列表頁面
自動刷新。
實時曲線：系統把近 1 小時內的采集數據繪制成曲線圖，給用戶以更直觀
的感受。超溫等異常部分以紅色繪出。
3.4.7 歷史數據查詢
系統提供兩種方式的歷史傳感數據查詢方式：
歷史列表：通過選擇查詢條件(商標、設備號、規格型號、設備名稱、起始時
間等)，系統把歷史數據以表格的形式呈現給用戶。
歷史曲線：通過選擇查詢條件(商標、設備號、規格型號、設備名稱、起始時12
傳感器來采集，通過無線發送到所屬的中繼器，并由中繼器定時通過局域網
Intranet 傳送給服務器。
3.3.2 數據接收模塊設計
在 WEB 服務器端，安裝有一個服務程序，和其它服務程序一樣，它隨主機
開機開始，持續運行，直到服務器關閉。由此服務接收中繼器或短信貓發來的傳
感數據。根據中繼器版本的實際情況，在新協議中，服務程序除了接收數據，還
可以向中繼器發出命令，進行硬件參數的改寫。
3.3.3 數據處理模塊設計
系統在完成中繼器、傳感器、設備、報警設置之后，即進入數據處理狀態。
數據處理采用了多線程技術，在 WEB 服務器開啟之時，系統即與數據接收服務
建立連接。根據新舊協議的不同，數據的接收處理也分為兩種。在舊協議中，系
統在與數據接收服務建立連接之后，便進入等待狀態，等待數據接收服務傳入數
據流。而在新協議中，系統在與數據接收服務建立連接之后，根據中繼器的采集
間隔，定時向數據接收服務發出索取數據的命令。
在接收到數據接收服務返回的數據流后，數據處理線程根據數據的具體內
容，進行格式化后寫入數據庫。如果在所處理的數據流中發現異常，比如超溫，
數據處理線程在完成寫數據庫工作之后，關閉自己之前，開啟一個新的報警處理
線程。由報警處理線程根據用戶設置，進行短信、電話、郵件或彈出窗口等報警，
通知監測人員異常情況，以便監測人員采取相應措施。
3.4 系統提供的 WEB 接口
3.4.1 組織設置
超級用戶可以根據實際情況，創建組織信息：添加單位、部門、科室、房間，
并管理它們的詳細信息。
3.4.2 硬件設置
通過 WEB 頁面，用戶可以對傳感器、中繼器、設備等(屬于不同的單位、部
門、科室、房間)的基本信息進行設置。
3.4.3 報警設置
對于每臺設備，可以對其進行報警設置(電話、短信、郵件、彈出窗口)，以11間等)，系統把采集數據繪制成曲線圖，給用戶以更直觀的感受。超溫等異常部
分以紅色曲線繪出。
3.4.8 記錄報表生成
通常，血站必須在規定時間點，查詢血漿、血液、疫苗等所處環境的溫度情
況。系統提供兩種方式的報表：用戶可以選擇所在房間內所有設備在某些時間點
的溫度值，把這些數據導出為 Excel 文件，或直接打印；也可以選擇單個設備，
選擇其某天或某幾天在某些時間點的歷史溫度值，把這些數據導出為Excel文件，
或直接打印。
3.4.9 報警歷史查詢
超級用戶和一般管理員可以查看歷史報警記錄。超級用戶可以看到所有的報
警記錄，而一般管理員只能看到本單位、部門、科室或房間的報警記錄。
4 系統詳細設計
4.1 數據存儲設計
4.1.1 數據庫應用結構說明
如圖 3. 1 所示，數據庫采用三層結構。客戶端瀏覽器不直接訪問位于服務
器上的后臺數據庫，而是通過位于中間層的 WEB 服務器和支持 WEB 的應用服
務器訪問數據庫。中間層程序使用 Servlet、JSP、JavaBean 來實現，通過數據庫
連接池技術訪問數據庫。在 B/S 三層體系結構下，表示層、功能層、數據層被分
成三個相對獨立的單元，客戶端不能直接對數據庫進行操縱，提高了系統的安全
性。
以一內容略。如有需要請與客服聯系。
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