一款智能中药材取药系统

一款智能中药材取药系统

李恺威1，刘琪琪2，申浩3，马福萍4，宋涛5，赵延婷6

西北民族大学电气工程学院，甘肃兰州，730000

摘要 论文围绕如何有效提高中药材购药效率问题，提出一款智能中药材取药系统。该系统通过设计上位机、药柜改装、搭建Node-RED物联网技术等，完成对设计系统的联网、中药方的准确录入、药材实时查看及状态检测、语音及显示屏提示等功能，对传统抓药这一问题进行改善。

关键词 ：物联网；Node-RED；上位机

0引言

在中药材日益增长的国际影响力的趋势下，售卖分装成为一大问题。对于抓药而言，用于中成药的中药材品种约1200余种且生产复杂，不同药材不能混杂在一起；各类品种药材比例因人而异，医生需根据病人不同病情的程度及叠加来配药，一般称几十克再分装。由于医生和病人的劳动力和精力有限，本文提出一款智能取药系统，并依次阐述该取药系统的设计方案及利用Node-RED在此系统中发挥重要作用。

1需求分析

1.1功能需求

该一体化取药系统可以说是一款智能化的物联网产品，在这个快节奏的时代，它能够给患者带来更好的就医体验，完全省略病人携带纸质形式的药方而采用类似取件码的验证码取药。一体化取药系统主要有以下功能：人机交互，药材储备，与手机互联及时了解所需信息，自动化，智能化。

1.2系统的特点及功能描述

本系统具有以下特点：开源性，本系统使用的是行业开源的Node-RED平台，具有良好的可移植性与强大的自定义性。不仅能够使用其现有的节点插件，还能通过官方给的自定义API接口根据需要自定义功能设计。实用性，本系统能够适应多种场景，如使用本系统的视频播放功能就能实现广告播放，利用本系统的取物特点也可中西药互换亦或扩展存储模式，十分方便开发。

本系统目前的功能：接驳联网、药方存储、远程控制、语音提示及显示屏的扩展等功能。

2总体设计

2.1设计框架

该系统主要分为三部分：药柜自动取药的硬件设计和面向用户的Node-RED可视化编辑器的联网设计与上位机的搭建。

当病人挂号后，医院系统自动生成病人基本信息，系统联网，医生将所要开具的药方录入系统并编号；当药方由系统读入上位机后，上位机传入STM32使其控制药柜装置开始自动工作，按照药方上药物的种类和数量自动完成取药。该系统由计算机核心控制，通过设计上位机及Node-RED的搭建来完成接驳联网、面向用户的界面设计、药材实时查看、读入药方等功能；依靠一定的算法和电机驱动将药材包通过改进的药柜推进装置取出，再利用灵敏度高的薄膜压力传感器检测药材是否取完并返回上位机显示，同时利用语音模块，显示屏在取药柜和取药处大屏幕上分别对捡药员提示药材状态，对病人进行语音提示，从而实现人机交互功能。

2.2系统的硬件结构

此次项目设计的硬件部分，分别是主控模块、推进装置、传感器、电源、显示屏以及WIFI模块，其中主控模块选用STM32F103C8T6，它控制着整个系统的运行与信息处理，将各个模块所采集的信息进行整合，设计一套能够切实解决问题，方便使用者的多功能一体的智能药柜。

本设计需要设计硬件电路连接原理图进行焊接电路组合模块，有颇多能够满足设计要求的工具，譬如：Protel和Altium Designer以及PowerPCB ，本设计中决定选用Altium Designer绘制电路原理图。该软件具有大量的原理图库和印刷电路板（PCB）库，不仅可以自己绘制原理图库和印刷电路板（PCB）库，还能自动生成PDF文档，使用起来非常方便。

2.3 软件设计

通过设计上位机录入数据，此部分是软件设计中第一部分。数据如何可视化地呈现给用户便是软件设计中的第二部分，此部分我们便要结合Node-RED物联网技术以及设计图形交互界面。

3数据流程分析

用户能够随时通过PC端进入控制平台，通过问诊从而输入每位病人药材需求量并传送至药柜系统进行取药过程。

该过程可分为六个部分：

（1）医生录入数据，上位机将数据传给STM32，STM32接收后控制药柜装置运行；

（2）各模块将数据传给STM32；

（3）STM32通过MQTT协议联网；

（4）STM32将数据传给Node-RED；

（5）Node-RED转发给云服务器，云服务器中用于查看各模块信息；

（6）STM32处理数据，并控制显示屏和语音模块输出。

图3 系统数据流程图

4结语

本文设计的取药系统以当今市场需求现状为背景，结合单片机、传感器、新兴物联网技术等，实现了联网功能及装置自动化。通过该智能系统，使得患者对于中药材购买的方式更加便捷，大大减少了服务成本。项目目前的研究也只是处在一个起步阶段，后续还可以添加更多的功能，例如添加更精密的反馈器件，采用g级高精密的薄膜压力传感器使系统更具备验证性。同时我们也相信智慧药房这一热潮与人机交互技术的结合，并通过物联网技术的支持，将会更好地实现人们所期望的更加便利化的智能化生活。

参考文献

[1]张笑非,曲铭雯,段先华,刘镇.基于Node-RED的窄带物联网教学及实验设计[J].软件,2019,40(10):20-24.

[2]刘琪琪.一款基于Node-RED的分布式中药材一体化取药系统[J].电子技术与软件工程,2021(08):56-57.

基金项目：西北民族大学中央高校基本科研业务费资助本科生科研创新项目（项目编号：XBMU21158）。