一种组合型智能化中药柜系统及控制方法与流程

本发明涉及中药房信息化自动化
技术领域：
，尤其涉及一种组合型智能化中药柜系统及控制方法。
背景技术：
：目前，医院中药房大多处于人工操作阶段。医生开出处方后，通过医院HIS系统流转到中药房，分配给具体的药剂师来进行调配。每个药剂师或单独使用一个工作台，或几个药剂师合用一个工作台，按照处方手工抓药、称重、包装，再由审核员进行审核。中药房还需定期盘存，计算损耗等。手工操作工序繁琐，效率低，还容易出错。部分医院中药房引入了半自动的中药颗粒剂调配系统，该类系统把颗粒状的中药存储在中药罐中，由机器根据处方及电脑提示选取中药罐，装载到操作台，进行称重和调配；操作台配有少量(一般为10个以内)接口，与中药罐对接。若一个处方中的中药品种超过操作台上的接口数，则需要分批次操作。该类系统一定程度上提升了工作效率，但仍然需要大量的人工干预，计算机仅起到了辅助提示的作用。此外，中药柜布局的好坏，会影响到药剂师抓药的速度。比如如果将经常出现在同一个处方中的几味药剂布局在中药柜的相邻位置，则该处方的抓取速度必定会较快。我们希望找到一种中药柜组合布局控制方法，使得对于所有中药处方，都可以有较优的抓取速度。根据调研，我们发现目前对于该问题还没有一种较好的方法。因此，我们发明了一种中药柜组合布局控制方法及智能化系统。技术实现要素：本发明的目的是提出一种组合型智能化中药柜系统及其控制方法，主要解决当前医院中药房信息化、自动化不足，中药处方调配效率低、易出错等问题，可实现中药房免盘存、处方自动调配，提升中药房的工作效率，降低出错率和损耗。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种组合型智能化中药柜系统，包括多个智能化中药柜、网关、应用服务器、数据库服务器，多个智能化中药柜通过485总线联网，并与网关通信，应用服务器与网关相连，通过网关把各种指令下发至智能化中药柜，并获取相关数据，最终数据保存到数据库服务器。进一步的，单个智能化中药柜包含有重量传感器、第一485通信模块、第一单片机、第一供电模块、液晶显示屏；第一供电模块为整个智能化中药柜提供工作电压，重量传感器、第一485通信模块和液晶显示屏均与第一单片机相连。进一步的，所述网关包括第二485通信模块、第二单片机、第二供电模块、网络模块；所述第二供电模块为整个网关提供工作电压，所述第二485通信模块和网络模块均与第二单片机相连，第一485通信模块和第二485通信模块相连，网络模块与应用服务器。本发明的另一目的是提供一种组合型智能化中药柜系统的控制方法，该方法包括如下步骤：步骤(1)对多个智能化中药柜进行布局，并向每个智能化中药柜装入药材；步骤(2)通过应用服务器对每个智能化中药柜进行初始化设置；步骤(3)HIS系统医生端开具的中药处方；步骤(4)应用服务器接收中药处方，并形成处方队列，对处方队列进行预处理，并发产生处方调配指令，即为处方中每一味药材产生称重指令，下发至网关处，由网关负责指令转发；步骤(5)智能化中药柜接收来自网关的指令，对指令进行解析，并完成指令规定的称重量，操作完成后发回反馈指令到网关；步骤(6)应用服务器接收来自网关的反馈指令，并判断是否整个处方都完成调配，若未完成则等待；若完成则更新该处方状态为已完成。进一步的，所述步骤(4)中，预处理过程是按照队列中若干处方中药材冲突来调整处方中药材的顺序；处方调配指令格式为：头+网关段+地址位+功能码+数据位+CRC校验码。进一步的，所述步骤(1)中对多个智能化中药柜进行布局具体方法如下：分为两个阶段，大致布局和精确布局阶段：(1)在大致布局阶段：假设总共有n个中药处方，这些处方总共包含m味药剂，则可以构建一个如下的特征矩阵A：在该矩阵中，每行代表一个中药处方，每列代表一味药剂；由于评价中药处方的相似度只需要看它们是否包含相同的药剂，不需要考虑每味药剂的剂量，因此，上述矩阵A可以看作一个0-1稀疏矩阵，若处方1包含药剂1，则矩阵的第1行第1列a11为1；若处方1不包含药剂2，则矩阵的第1行第2列a12为0，依此类推；有了上述特征矩阵，应用机器学习中的聚类算法k-means来为所有处方聚类，首先采用Manhattan距离计算聚类后各类中所有中药处方两两之间的距离；设定一个比例阈值p，要求聚类后在同一类的处方所包含的相同药剂必须占该类所有处方总药剂数量的p以上，即可通过实验尝试来确定k值；当聚类完成后，就可以大致布局，将同类处方所包含的所有药剂布局在中药房的一块区域中；不过，在每块区域中，各味药剂具体的位置依然没有确定，需要进一步精确布局；(2)精确布局阶段：在该阶段，需要考虑两个特征，第一个特征是这些药剂出现的频数c(即在该类所有处方中这些药剂出现的次数)；第二个特征是药剂师每次抓取各味药剂所需时间t；根据这两个特征，计算药剂师花费在抓取每味药剂上的总时间T＝c*t；根据T，可以对这些药剂从高到低排序，即可确定各味药剂的具体位置，排在最高的药剂安排在区域最中心的位置，排在最低的几味药剂分布在区域的边缘。进一步的，步骤(2)中初始化设置包括：智能单柜与中药的对应信息设置。进一步的，所述步骤(5)中完成指令相应的操作包括触发重量传感器完成称重。本发明的有益效果是：针对传统中药柜占地面积大、布置不灵活的问题，本发明采用组合式布局，可根据中药房大小和形状灵活组合布置，提升中药房的空间利用率，所提出的组合布局控制方法有利于提升处方调配效率。本发明采用称重传感器完成中药自动称重，能够克服传统中药处方调配中称重不准确、调配速度慢、效率不高的问题，避免了人工操作错抓、漏抓的问题。通过自动称重，实时记录药材余量，实现了中药房免盘存。附图说明图1为系统结构图；图2为单个智能化中药柜的电路图；图3为网关的电路图；图4为智能化单柜状态迁移图；图5为总体流程图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。如图1所示，本发明提供的一种组合型智能化中药柜系统，包括多个智能化中药柜、网关、应用服务器、数据库服务器，多个智能化中药柜通过485总线联网，并与网关通信，应用服务器与网关相连，通过网关把各种指令下发至智能化中药柜，并获取相关数据，最终数据保存到数据库服务器。多个智能化中药柜以适应不同大小、形状的中药房布局，故称为组合型智能化中药柜系统。单个智能化中药柜(简称为智能化单柜、单柜)至少具有自动称重功能，当然也可以温湿度监测、信息输出(显示屏、指示灯)等功能，若干个智能化中药柜联网构成的系统具有根据处方辅助药剂师中药调配的功能，以确保中药调配安全和中药质量。如图2所示，在本申请的一实施方式中，单个智能化中药柜包含有重量传感器、第一485通信模块、第一单片机、第一供电模块、液晶显示屏；第一供电模块为整个智能化中药柜提供工作电压，重量传感器、第一485通信模块和液晶显示屏均与第一单片机相连。实现485通信协议和网络通信协议的实时转换，其中，单个智能化中药柜通过网络模块与服务器通信，将数据打包传送到服务器且接收服务器的控制命令，通过第一485通信模块与第一单片机进行通信，通过STM32单片机模块完成中药柜网关模块的数据处理，通过供电电路模块为其他模块提供电源。本实施例单个智能化中药柜可以参见公告号为CN206671831U的实用新型专利，当然不限于此。如图3所示，在本申请的一实施方式中，所述网关包括第二485通信模块、第二单片机、第二供电模块、网络模块；所述第二供电模块为整个网关提供工作电压，所述第二485通信模块和网络模块均与第二单片机相连，第一485通信模块和第二485通信模块相连，网络模块与应用服务器。如图4所示，本实施例中每个智能化单柜有4种状态：初始、正常待机、药量不足、正在配药。4个状态之间的转移过程如图3所示，未经任何配置的智能化单柜处于初始状态，进行初始化配置并完成装药后进入正常待机状态；若检测到药量低于预警值则进入药量不足状态，重新补充药材后，返回正常待机状态；在正常待机状态若接收到处方调配指令，则开锁进入正在调配状态，调配完成后，关锁返回正常待机状态。如图5所示，与前述装置的实施例相对应，本申请还提供了一种组合型智能化中药柜系统的控制方法，该方法包括如下步骤：步骤(1)对多个智能化中药柜进行布局，并向每个智能化中药柜装入药材；步骤(2)通过应用服务器对每个智能化中药柜进行初始化设置；进一步的，步骤(2)中初始化设置包括：智能单柜与中药的对应信息设置。步骤(3)HIS系统医生端开具的中药处方；步骤(4)应用服务器接收中药处方，并形成处方队列，对处方队列进行预处理，并发产生处方调配指令，即为处方中每一味药材产生称重指令，下发至网关处，由网关负责指令转发；其中，预处理过程是按照队列中若干处方中药材冲突来调整处方中药材的顺序；处方调配指令格式为：头+网关段+地址位+功能码+数据位+CRC校验码，例如：0x150x010x010x770x000x320x0F0x2D，其中，数据位和CRC校验码各2字节，其他部分各1字节。步骤(5)智能化中药柜接收来自网关的指令，对指令进行解析，并完成指令规定的称重量，操作完成后发回反馈指令到网关；完成指令相应的操作包括触发重量传感器完成称重。步骤(6)应用服务器接收来自网关的反馈指令，并判断是否整个处方都完成调配，若未完成则等待；若完成则更新该处方状态为已完成。在本申请的一实施方式中，所述步骤(1)中对多个智能化中药柜进行布局具体方法如下：分为两个阶段，大致布局和精确布局阶段：(1)在大致布局阶段：假设总共有n个中药处方，这些处方总共包含m味药剂，则可以构建一个如下的特征矩阵A：在该矩阵中，每行代表一个中药处方，每列代表一味药剂；由于评价中药处方的相似度只需要看它们是否包含相同的药剂，不需要考虑每味药剂的剂量，因此，上述矩阵A可以看作一个0-1稀疏矩阵，若处方1包含药剂1，则矩阵的第1行第1列a11为1；若处方1不包含药剂2，则矩阵的第1行第2列a12为0，依此类推；有了上述特征矩阵，应用机器学习中的聚类算法k-means来为所有处方聚类，其中，聚类算法k-means中最重要的参数k的选择非常重要。对于不同的问题，不同的数据集，k值选择往往不同。在我们的问题中，如果k值过小，聚类总数较小，会使每类中的处方差别较大，不利于布局；如果k值过大，聚类总数较大，也不利于布局。因此，我们需要确定一个合适的k值。为了确定k值，首先采用Manhattan距离计算聚类后各类中所有中药处方两两之间的距离；manhattan距离越小则说明两个处方越相似，当manhattan距离为0，说明两个处方的药剂配方完全相同；并且，manhattan距离可以表示两个处方之间不同药剂的数目。因此，我们可以设定一个比例阈值p，要求聚类后在同一类的处方所包含的相同药剂必须占该类所有处方总药剂数量的p以上，即可通过实验尝试来确定一个较合适的k值。当聚类完成后，就可以大致布局，将同类处方所包含的所有药剂布局在中药房的一块区域中；不过，在每块区域中，各味药剂具体的位置依然没有确定，需要进一步精确布局；(2)精确布局阶段：在该阶段，需要考虑两个特征，第一个特征是这些药剂出现的频数c(即在该类所有处方中这些药剂出现的次数)；第二个特征是药剂师每次抓取各味药剂所需时间t；根据这两个特征，计算药剂师花费在抓取每味药剂上的总时间T＝c*t；根据T，可以对这些药剂从高到低排序，即可确定各味药剂的具体位置，排在最高的药剂安排在区域最中心的位置，排在最低的几味药剂分布在区域的边缘。该部分的实施例：假设总共有20个中药处方，这些处方总共包含50味药剂，则每个处方可以表示为一个50维的向量，构成的特征矩阵为：处方编号药剂1药剂2药剂3……药剂50123…20根据这些特征向量，我们采用k-means算法将它们聚类。我们可以设定一个比例阈值p＝0.8，即表示聚类后在同一类的处方所包含的相同药剂必须占该类所有处方总药剂数量的80％以上。然后，通过实验使k从2开始，每次加1做尝试来确定其中合适的k值。假设实验发现k＝5时，可以满足阈值条件。我们即可确定将所有处方归为5类，并将中药柜大致划分为5个互不重叠的区域。假定聚类后处方1，3，6，15归为同一类。这四个处方包含10味相同的药剂，药剂2是其中最难抓取的一味。因此，根据对T值得统计排序可以得到，药剂2的T值最大，被布局在一个区域的中心位置；其它药剂根据T值大小，围绕中心位置布局，T值越小，离中心位置越远。需要说明的是，当然，在一些情况下，某几味药剂对应的T值非常大，可能是其它药剂的几倍甚至十几倍。对于这种情况，我们可以增设1个或多个药柜用于存放这一种药材。使得不同药剂师抓取处方时可以并行处理，这样可以大大提升处方抓取的整体效率。另外，需要说明的是本实施方式中所提到的“第一”、“第二”并不代表结构或者功能上的绝对区分关系，而仅仅是为了描述的方便。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本申请未公开的本
技术领域：
中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页1 2 3