第三方疫苗冷链物流温度监测物联网平台设计

第三方疫苗冷链物流温度监测
物联网平台设计
王铀/文
根据2016年4月23日<国务院关于修改〈疫苗流通和预防接种管理条例〉的决定》，新的疫苗流通和预防接种管理条例突出了疫苗全程冷链温度记录和监测的要求。

互联网及自动识别技术的高速发展为疫苗冷链全程温度监测提供了技术支撑。

本文从技术路线、网络架构和功能三个方面对疫苗冷链物流温度监测物联网平台的设计进行了介绍，着重阐述了疫苗冷链全程温度监测实现的具体技术途径：即将RFID 标签置入疫苗包装内，基于数据采集终端读取温度信息，然后通过网络通讯、云计算等技术无线传输到云端信息管理平台，并通过专业软件进行数据分析和输出，然后导入疫苗冷链温度监测物联网平台,为疫苗生产、批发、物流、接种点，接种家长和政府主管部门以及行业协会提供信息服务。

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疫苗，是为了预防、控制传染病的发生、流行，用于人体预防接种的预防性生物制品，它的使用对象是健康人群，属于一类特殊的药品。

根据Evaluate Pharman 和Kalorama Information 公司提供的数据，2013年全球疫苗市场规模达到1517亿元，预计2020年将达到2480亿元；2013年国内疫苗市场规模达到110亿，2017年将达到151亿元。

以疫苗为代表的生物制品对储存和运输环节的温度有着苛刻的要求。

研究疫苗冷链温度监测技术和服务平台，加强疫苗冷链储运过程的温度监管，对于保证疫苗品质具有极为重要的意义。

随着互联网及移动终端技术的高速发展，疫苗温度监测方式从传统的记录仪监测方式转件转向基于物联网、云计算等新技术的物联网实时监测平台。

本文研究建立了一个第三方疫苗冷链温度监测物联网平台，这个平台可以实现疫苗冷链物流全过程中的温度实时监测和预警服务，为药品用户、冷链物流企业、政府管理部门以及行业协会对疫苗产品冷链全程温度监测提供服务。

平台的服务
平台服务定位
疫苗冷链温度监测物联网平台（以下简称平台）是以物联网信息平台为基础，面向疫苗生产企业与批发企业、第三方物流企业、疾控中心和政府监管机构以及接种对象，提供信息交互、技术交流和商业交易的第三方监管和服务平台。

其核心是疫苗温度等数据的获取和数据的管理使用两方面，通过建立覆盖疫苗全冷链物联网的冷链检测中心和预警数据平台，对疫苗从生产企业到医院、防疫站等接种单位之间的整个流程，进行全程温度监测、异
常事件预警和事后追溯，如图1所示。

平台服务客户
平台建设主体
平台作为信息平台的一种，具有建设成本高、投资回报周期长、风险大等特点，一般都是由政府进行主导建设，企业为辅。

另外，平台关乎医疗安全这一重大公共服务领域，政府在平台建设中要发挥更多更重要的作用，在
图1平台全程追溯示意图
平台监控中心平台
数据库
疫苗信息疫苗信息
保障平台实现公益性与盈利性平衡的基础上，最大程度的提高企业参与的积极性。

平台服务对象按照疫苗流通的环节来分，参与疫苗流通的主体主要包括监管部门、生产企业、运输企业、接种单位和接种者五类。

由于疫苗冷链是一个全程冷链，不仅仅要求中间物流环节实现温度监测，需要从生产到接种前整个过程都能实现自动监测，故而整个疫苗流通供应链上下游的各类用户都是该温度监测平台的服务对象。

平台的服务对象，个体差异性较大，是平台特殊性的重要体现。

一方面，各类用户对信息需求的差异特征很大。

普通接种者对信息查询的频率较高，且查询信息的类型集中在固定的几个方面、数据结构简单，而监管部门则是定期查询或者出现事故的时候查询，信息量大、种类多、信息结构复杂。

另一方面，不同用户使用平台的积极性不同。

对于疫苗的接种者和监管单位而言，平台的使用能更好的提高安全程度和提升监管效率，对平台的使用积极性最高。

对于疫苗的生产企业、运输企业以及接种单位而言，平台的存在增加了本单位的运营成本和产品风险，使用平台的积极性较差，只有在监管单位和市场的双重约束下，这些企业才有足够的动力使用平台并接受平台的监管。

平台的架构
技术路线
平台的技术实现，即通过引进先进的RFID 技术，革新现有的温度监测手段，在整个疫苗的物流管理以及生产流程管理过程中，将温湿度情况记录在“带有温湿度传感器的RFID 标签”上，然后通过数据采集终端进行实时采集，从而实现对疫苗整个流通过程的实时监管。

同时，
将实时的环境温湿度数据进行严格的监测、记录、分析和决策，并通过无线传输到云管理信息平台，然后通过专业的软件对数据进行分析和输出，具体技术路线如图2所示。

网络架构
整个平台依托Internet 网络，在仓库内架设固定式RFID 温湿度采集终端，可实时采集仓库内货物的RFID 温度标签的温湿度数据，在出货口也架设固定式的RFID 温湿度采集终端可自动采集出货数据，这些数据经过处理后通过Internet 链路可即时传送至数据中心。

通过安装在运输车辆上的温湿度采集终端，可采集
系统应用平台
路由器
防火墙
WEB 服务器应用服务器数据库服务器管理部门厂商
有线/无线网络
固定式数据采集终端便携式数据采集终端车载式数据采集终端
便携式+无线数据固定式+无线数据车载式+无线数据蓄冷箱+无线数据
蓄冷箱
图2平台技术路线图
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车辆的温度标签中的温度数据，采集频率用户可自行设定。

采集到的数据通过GPRS/CDMA/4G 等无线网络传送至数据中心。

货物到达目的地后，用户可通过RFID 温湿度采集终端查验货物的温度曲线是否在允许范围内，以确定货物的品质，并可在终端上完成收货操作。

收货记录通过GPRS/CDMA/4G 等无线网络传送至数据中心，具体网络架构如图3所示平台的主要功能设计平台主要包括硬件和软件两部分，硬件主要为RFID 冷链温度电子标签、温监器，软件为温度监测报警软件。

各部分的功能如下：RFID 冷链温度电子标签平台所研发的RFID 冷链温度电子标签主要用于记录疫苗冷链过程中温度，可实现无人监守、无线传感、智能记录，产品具备高稳定性和抗干扰性，全部按照工业等级标准进行设计生产。

RFID 标签提供了ID 码，同时可以关联记录冷藏车车牌号和货物标识，可连续记录温度数据、有准确时间记录、容易责任界定，方便信息追溯，可以快捷把握疫苗冷链运输途中的温度状况。

温监器功能
温度显示模块、温度报警模块、断电报警模块和网络
通讯模块以及电源模块，这些构成FTSS 的硬件产品，其中：
温度本地显示屏：实时显示冷链设备内部的温度。

温度本地报警模块：实时监测冷链设备的温度状况，出现异常温度，本地报警模块自动触发声光报警，通知周
边的相关人员，提醒人员尽快采取措施。

报警的机制可以根据
客户要求设置。

断电报警模块：监测冷链设
备的外接电源是否正常，如果断
电，本模块将第一时间把断电工
况发送给相关负责人。

并且保
证终端在断电情况下，继续完成
工作2小时。

通讯模块：该模块是整个产
品的通讯和数据传输枢纽，冷链
设备的温度数据通过通讯模块
实时传输到云端冷链温度监测
报警软件，从而实现冷链温度的
实时监测（WIFI,485,以太网，GPRS 等）。

温度监测报警软件功能
参数设置功能（权限通常由地、市、区一级疾控中心管理）：报警温度上下限设置、本地报警延时设置、短信报
警设置（含3个用户手机号码）；
实时温度监测功能：温度曲线监测：可实时监测某一车辆或某一货物（该货物已与温度标签绑定）的温度并通过曲线方式反应在屏幕上；温度自动告警：当某一货物温度超过上限或低于下限时自动告警，并自动发送告警短
信至相关人员；历史温度查询：可查询某一车辆或某一货物在一段时间范围内的温度日志；温度告警查询：可查询在一段时间范围内的温度告警记录；
应用服务器数据服务器W e b 服务器
数据通信服务器图3平台网络架构图
数据导出功能：生成不可修改的PDF 文件格式；内部设置管理功能：工作人员可以对终端进行设置，主要是与温度标签的绑定等功能。

平台数据库表设计平台的数据库表包括用户表（CDC_Users ）、用户权限管理表（CDC_UserPermission ）、功能模块表（CDC_Function ）、市区级联表（CDC_CityCascade ）、单位(点)表（CDC_UserUnit ）、冰箱和单位（点）关联表（CDC_DeviceCity ）、平台冰箱参数设置表（CDC_Fridge⁃ParameterSet ）、仓库设备位置表(CDC_DeciceSeat)、冰箱报警原因表（CDC_ALarmContent ）、报警测试记录表（CDC_ALarmText ）、设备探头错误报警(CDC_ProbleEr⁃ro)、温度整点取值记录表（CDC_WholeTemperature ）、冷链温度表（CDC_FridgeTemperature ）、最后温度记录表（CDC_LastTemperature ）、报警所有表（CDC_ShortA⁃larm ）、报警所有临时表（CDC_ShortAlarmTemp ）等多个相关表。

平台安全策略设计
RFID 数据传输安全：为保证RFID 传输信号不被窃
取及干扰，采用了独特的多信道传输及国家认定的加密
技术，只有授权的设备才能解码。

FTSS 系统与终端的数据传输安全：为保证温监器
（FTSSH-200）与系统软件（FTSSS-100）之间的数据传输安全，采用了随机令牌及des 加密技术。

每次授权的终端连接后，系统会随机生成一个128位的令牌并下发给终端，终端使用此令牌对传输的数据加密。

每30分钟终端必须重新申请一次令牌，否则将被系统拒绝。

数据存储安全：采用云存储的方式，将数据分步部署，并有异地备份。

数据访问安全：只有授权的用户（复杂）才能访问系统，初期使用用户名和密码，并限制每个用户名只能同时登录1次。

随着用户的增加可考虑使用vpn 方式连接。

温度监测的云接入服务，云计算，云存储完全采用中国电信的通道和加密手段，确保大容量温监器的接入可靠、冗余和数据的安全。

该平台不仅可以应用在所有的疫苗生产企业、疫苗
批发企业，第三方物流企业、疾控中心和政府监管机构，还可以应用于其他的医药冷链物流管理。

通过该平台不仅仅可以实现正向的冷链追踪，即对所有仓库和车辆的温度实行全程实时监测预警，可以进一步提高疫苗质量清理水平，而目前随着微信和移动终端的发展，疫苗全程冷链监测预警已经通过掌上APP 和微信平台实现，使得疫苗冷链的监测应用更加便利与经济。

但是，以上介绍仅仅是疫苗冷链的自动监测解决方案，真正解决疫苗问题，是需要建立疫苗的全社会与全生命周期的疫苗追溯与全程的温度记录系统，关键是这个系统需要开放与老百姓，让每一个接种家长均可以通过手机等工具，方便的查询疫苗的真伪、全程温度记录等信息，才能彻底杜绝“疫苗事件”的发生，保障疫苗接种安全。

（作者单位：上海亿识电子信息有限公司）
参考文献：
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