一些对温度敏感的特殊产品如细菌，血清，血液，血浆，疫苗，微生物等，
在保存、运输和使用的各个环节要持续较低的温度范围，这一保冷系统称为冷链
系统。由于对温度敏感，从制造部门到使用现场之间的每一个环节，这些产品都
可能因温度过高而失效。为了保证这些产品从生产、贮存、运输、分发到使用的
整个过程有妥善的冷藏设备，使之始终置于规定的保冷状态之下，保证其合理效
价不受损害，需要配备完整的冷链装备。而这些产品的在冷链过程中的温度监测，
起着及其重要的作用。
本文描述了一个基于 WEB 的医用冷链实时血液监测系统。系统主要分为三
部分：(1) 无线传感器通过两种网络把感知数据传输到数据库：对于室外网络，
安置在移动设备上的无线传感器节点通过全球移动通讯系统（GSM）以短信的
形式，向数据接收服务端（短信通讯模块）传回感知数据；对于室内网络，在血
站各个部门科室中安置的无线传感器节点，把传感数据发送到对应的中继器，再
由中继器把数据通过局域网传输到数据接收服务端；(2) 系统根据中继器的采集
间隔定时向数据接收服务或向短信通讯模块索取数据，将得到的数据进行写数据
库处理，向用户提供实时数据和历史数据，通过浏览器，被授权的用户可以进行
必要信息的设置；(3) 实时监控模块对获得的异常信息根据用户的设置进行报警
处理。有四种报警方式可供选择，电子邮件报警，短信报警，电话报警和弹出网
页报警（仅含报警信息或内嵌音乐报警）。系统的大特点在于突破 WEB 程序
“拉模式”的限制，采用了“推”（Push） 模式，Pushlet 技术被应用于系统，
可以将各类异常信息以用户设定的报警方式“推”到客户浏览器端，达到实时监
测的目的。目前，系统已申请软件著作权一项，并已应用于全国十七个省市的血
站，证明了本系统的先进性和实用性。
3
动强度，通过计时的报警机制，尽可能的避免了冷链过程中对温度敏感产品的消
耗，大幅度地提高了劳动生产效率，降低了企业产品风险，同时也为企业降低了
产品成本，实现了较高的利润和效益。
1.3 本文研究内容及组织结构
章， 论述了冷链监测的应用背景、现状和意义。
第二章， 描述了系统要实现的各项功能，主要分为报警管理、设备管理、
数据管理和系统管理等。
第三章， 从前台和后台两个部分，对系统需求进行了概要分析和设计。
第四章， 对系统进行了详细的数据库设计和模块设计和划分，并结合数据
库阐述了主要模块功能。
第五章， 结合硬件和软件介绍了系统的实现过程和部分实现效果图。
第六章， 重点介绍系统中所用到的一些关键技术以及在系统中的实现。
第七章， 介绍了系统在人性化方面所做的一些工作。
第八章， 对本文所做的工作进行了总结，介绍了系统在技术上可以进一步
完善的方向和对系统前景的展望。2
不同地点，信息的高速、准确的传递和汇总不借用信息网络无法实现
[3]
。
另一方面，传感器网络技术被普遍认为是跟踪、定位、测量、理疗等领域的
有力解决方案
[4]
。已有的传感器技术完全可以胜任实时传感，并将传感数据传回
基站的任务。具有代表意义，已经可以投入实际应用的传感器节点有 Telos 等产
品。支持这些传感器产品的，现有的开源操作系统有 TinyOS
[5-6]
，开发语言是一
种类 C 语言：nesC
[7]
。国外已经有一些监测应用
[8-9]
。
1.2 冷链监测的意义
运用信息化手段建设冷链监测系统，对疫苗等温度敏感产品的流通监管具有
非常重大的意义，可以达到以下社会意义：(1)可以实现省内乃至全国范围内冷
链生产、流通、使用各环节的全过程、全方位的立体动态监测，提高监管工作的
效率和层次；(2)可以监测疫苗流通过程，通过记录疫苗等的数量和分布信息，
防止药品舞弊行为，保证疫苗，血液等的正确使用。(3)可以对冷链的贮存环境
做到实时监测，保证产品贮存的质量。对于产品贮存环境达不到标准要求的，可
以发出报警和记录，防止由于流通环节导致不合格的产品进入使用环节。(4)从
建立公共卫生应急管理体系的角度考虑，一旦有灾情发生，该系统可以作为应急
指挥系统的一部分，提供疫苗血液等产品的购销记录、库存分布、统计查询等数
量信息，为政府统一调配提供决策依据
[3]
。
运用信息化手段建设疫苗冷链监测系统，就是采用科学的方法掌握冷链系统
各环节的实际运行状况，采用网络信息化手段进行自动监测处理，从而确保疫苗
冷链始终处于受控状态，消除冷链失控而带来的各种隐患。运用信息化手段建设
疫苗冷链监测系统，不仅可达到准确、高效方便的目的，而且把管理人员从繁重
的监管事务中解脱出来，将精力更多地用在对特殊情况的处理及更高层次的管理
上。本文在对冷链系统做出具体研究分析之后，实现了基于 WEB 的实时冷链监
测系统，完成冷链中移动设备和血站中医用冰箱实时温度的采集和监测。通过简
单的初始设置，工作人员即可在任意的浏览器上查看实时或历史传感数据(以曲
线或表格的形式)，导出或打印相应的数据报表，进行数据分析工作；而且，经
过报警设置后的系统提供报警服务，及时把报警信息以短信、电话、弹出网页、
电子邮件等的方式告知工作人员，以便工作人员做出相应的措施。本实时冷链监
测系统把检测人员从重复繁琐的手工抄录中解放出来，极大降低了检测人员的劳1
1 前言
1.1 冷链监测的应用背景和现状
所谓“冷链”，主要是泛指温度敏感性产品在生产、运输、销售、储存的全
过程中，始终处于规定的低温环境下，以保证产品质量，减少物流损耗的一项系
统工程。它是随着物流技术，制冷技术的发展而建立起来的，是以冷冻工艺学为
基础，以制冷技术为手段的低温物流过程
[1]
。冷链由冷链加工，冷链储藏，冷藏
运输及配送，冷链销售构成。先引进“冷链”概念的是食品行业，但现在，在
更多领域都有应用，比如医学、航天等。早在 1989 年底，全国 30 个省、市、自
治区 95％的县(区)已基本完成了冷链装备。冷链的配套设备包括贮存产品的低温
冷库、冰徘速冻器、普通冷库、专用冷藏车、医用冰箱、冷藏箱、冷藏背包以及计算机和零配件等。
虽然冷链设备已经基本完善，国内也有较为系统的冷链设备提供厂商和冷链
物流公司，但温度敏感性产品在冷链中的温度监测一直不尽如人意。目前，从全
国各地的统计情况来看，疫苗的冷链流通环节存在着各种问题不容乐观，存在着
重大的事故隐患。在 2005 年，国内某地发生疫苗注射事故，数百名接受疫苗注
射者出现异常反应。事故调查表明，疫苗贮存仓库的条件不符合标准，是造成疫
苗质量问题的主要原因。近几年发生的疫苗事件，几乎每一例都与疫苗的冷链环
节失控有关，集中暴露了传统的冷链系统存在的事故隐患和风险。这种风险，很
大程度是由于冷链系统缺乏监控所致。从整体冷链体系而言，我国的药品冷链监
测接近空白状态。目前大约 80%的一般药品、大量的普通试剂和疫苗基本上是在
几乎没有监测的情况下储运。另有数据显示，我国试剂和疫苗年产量占总产
量的 33%，但是，由于我国药品冷链系统设施落后，储运环节缺乏有效的监测，
从而造成试剂和疫苗损毁严重。疫苗冷链中间环节缺乏有效监测在相当程度上影
响着疫苗产业的发展和老百姓的健康。如果这些问题得不到根本性的解决，将无
法实现对疫苗冷链流通的有效监测，也就无法保障疫苗在流通中的质量。与此同
时，我国的药品冷链的监管目前使用了一些系统
[2]
，但大多靠工作人员手工进行。
这需要极大的工作量，且存在很多难以避免的问题：(1)监管工作量十分庞大，
需要管理的人员众多；(2)监管体系中需要大量的统计、分析的工作和信息，全
部用人工完成，其准确性和真实性难以保证；(3)由于药品流通、储存是分布在4
2 需求分析
随着国内各地医用产品的需求增加和进一步完善以及一些应对突发事件采
取措施的需要（如汶川大地震），各地血站在需要引进医用产品的保存设备的同
时，为了确保对医用产品进行实时、可靠的监测和管理，迫切需要一套医用实时
冷链监测系统。使之配合医用产品的保存设备，完成医用产品的保存和监测管理，
保证医用产品在冷链过程中的实时监测，确保医用产品的安全。
本系统是为某医用冰箱厂商设计和实现的医用实时冷链监测系统。建设本监
测系统的目的是在于提高对医用产品的监测水平，健全质量保证体系，提高血站
对医用产品的管理和监测的能力和质量；为不同权限的用户提供基于权限的服
务；建立血站数据库，保存对医用产品的监测数据，以备分析；对用户关注的监
测数据提供报表；在发生异常时，为血站工作人员提供实时的报警服务。
本冷链监测系统需要实现的主要功能如下：
2.1 报警管理需求描述
为了在发生异常时，给予用户及时的报警信息，系统提供实时报警服务，包
括邮件/短信/电话报警、音乐报警、弹出报警。所有的报警都要有当以管理员登
陆后，均可以注明产生此报警的原因，以及决定是否删除此报警设置，用户可以
选择使用与否。
2.1.1 邮件、短信、电话报警
2.1.1.1 信息管理
实现对设备管理人员的姓名，部门（组别），手机号，邮箱、详细设备信息
等进行增、改、删操作。
2.1.1.2 发送管理
1. 实现根据用户在报警设置中确定的参数自动通过系统内置邮件和短信平台
进行邮件、短信的发送功能。
2. 用户可通过发送清单功能查看已发送邮件、短信、电话的发送原因，内容，
发送时间，接收者等信息。
2.1.2 音乐报警
要求：音乐报警是在连接登录到服务器后任意页面下都能进行的。5
该功能除在基本菜单中进行操作外还将在系统界面的显著位置设置快捷方
式用户可直接对音乐报警进行静音、停止控制。
其功能主要功能分为 2 部分：
1. 用户对音乐报警功能进行设置后，当中继器返回的设备参数超过阀值后系统
自动播放报警音乐（在设置中加入循环播放次数设置）。
2. 用户可随时通过该模块的静音和停止功能终止音乐报警。
如选择静音功能则在此设备新的采集数据到来之前不再报警，即一旦收到新
的采集数据，针对此设备的静音功能即失效；用户如选择停止报警，系统则不会
进行二次预警（停止功能是需针对某一台设备单独设置的）。
2.1.3 弹出式报警
当用户选择启用弹出式报警后，如中继器返回的温度超过设定的阀值后将在
当前启动的系统中自动弹出新的报警窗口以提示用户某设备出现问题。（此弹出
窗口应具有设置选项，即可以设置此弹出窗口模式，简单说就是此窗口是弹出即
消失，还是弹出不消失，或是持续多长时间消失，或是否打开此窗口的弹出功能）
2.1.4 报警查询
该模块实现多条件报警信息查询功能。通过该模块用户可随时查询设备报警
的信息，包括设备信息、时间、温度值等信息。
要求：以系统管理员登录后，可以对已经记录的报警信息进行删除、修改。
2.1.5 选项设置
用户可通过该模块选择报警的方式以及每种报警方式，并对报警方式的参数
进行设置。
报警方式主要分为音乐报警、邮件/短信/电话、弹出报警四类，用户可根据
需要进行单选或复选报警方式（其中每一项报警方式均可针对单台设备生效，简
单说就是每台设备可以分别设置报警选项，互不干扰。其中，邮件报警的同时发
送人数，少能 10 人以上，建议达到和邮箱相同设置 20 人；短信报警的每台设
备可设置报警手机人数上限为 5 人，如假定手机发送不限制手机人数，考虑多线
程可同时实现的话亦可，对于每一个手机都需要有个延时设置，延迟设置即为当
检测到温度超温后多长时间后发送短信，单位为 5min、10min、15min、20min、
25min、依次递增，大为 1h）。8
具有至高权限，可以创建一般管理员和一般普通用户，并可为之分配设备，其中
一般管理员对分配给其的设备具有至高权限，一般普通用户对分配给其对设备登
陆后只能查看数据，不能修改设备的上限、下限、和报警设置，但可以进行超温
信息原因的标注。
一般管理员只能创建修改删除普通用户。
2.4.2 组织结构管理
实现对机构的组织结构进行新建、删除、修改等配置和管理操作。
2.4.3 日志管理
系统将自动记录用户登录，操作的详细日志信息。
要求：超级管理员登录后具备对已记录日志的查看和删除权限。
2.4.4 数据备份管理
系统提供自动本地备份和手动本地备份两种备份模式，并可对备份的频次，
备份类型（数据库文件）、备份文件名、位置等信息进行配置，用户根据业务情
况进行自由选择。7
2.3.2 曲线图展示
实现以下 4 种功能：
1.曲线 Y 轴分为 3 段并通过不同颜色进行区分，不同颜色代表温度所在不同
的状态区间
2.曲线图表能够实现缩放功能
3.实现图表的另存为图片格式（JPG）和打印功能。
4.超温原因的标注
2.3.3 数据列表展示
1.可通过多条件对设备的当前或历史温度数据进行查询，温度数据以列表的
形式进行展示。
2.提供导出 Excel 和打印功能，其中打印功能将自动排版功能以达到纸张
（A4）的大利用率。
要求：打印功能中具备类似的选点打印汇总功能。如下图示，只需要将选中
的时刻采集到的数据以列表形式汇总即可。
超温信息原因的标注
2.3.4 示意图展示
系统以分层示意图的形式对中心监控部门下属的子监控部门设备进行展示。
示意图将分为三层：
层、展示中心下属所有子部门的设备情况
第二层、展示子科室存放设备房间的情况
第三层、展示房间内设备的情况
2.4 系统管理
2.4.1 权限管理
该模块的主要功能是提供完善的权限管理，包括功能授权管理和角色授权管
理。对各个功能可以添加、删除要分配权限的用户或者用户组；对角色可以新建、
删除、修改，并对选中的角色可以添加、删除要分配权限的用户。
用户权限采用下面的 3 级权限设置：
软件 “权限管理”分级功能，具有超级管理员、一般管理员和一般普通用
户。安装完毕后即具备超级管理员用户 admin，初始密码为 123456，超级管理员6
音乐报警设置内容
对是否需要音乐报警，报警音乐（MP3 格式文件）的选择，延迟时间等参数
进行设置。
发送设置内容
通过该模块可对是否需要邮件、短信预警方式，邮件、短信发送的先后顺序，
时段，发送至哪些人员（组别）等参数进行设置。户不
2.2 医用冷柜及监测设备管理
系统提供对监测设备（采集器、中继器）、设备状态等的管理，包括增加、
删除和修改功能，使得用户在页面上完成这些通常需要在 C/S 架构客户端上进行
的操作。
2.2.1 中继器管理
实现对中继器的编号，名称等基本信息进行维护，并通过通讯协议对中继器
的 IP 地址，网关，中继器对应采集器等信息的控制的功能。
2.2.2 采集器管理
对采集器的编号，描述等信息进行管理
2.2.3 状态管理
可对设备的状态进行变更，包括变更起始时间，结束时间，状态类型等数据。
并且实现状态自动转换的功能。
如某日9点需对设备进行检修用户通过状态管理功能对该设备的状态进行变
更后，自 9 点开始直至用户选择检修结束前采集的所有数据都将被标注为检修状
态。
2.3 数据处理与分析需求描述
为了把采集数据展示给用户，系统以冷藏室房间为单位实现曲线、数据的显
示、操作和管理，软件提供针对不同用户房间分布及冷藏室房间拥有的不同冰柜
种类进行软件界面自动配置功能，以满足不同用户需求。
2.3.1 数据采集
系统实现通过通信接口对中继器中的数据进行定时采集功能。3 系统概要设计
设计原则
1）技术的先进性原则
立足于先进的系统设计思想，在投资一定的前提下，用可能的先进的软硬
件技术和开发工具，以达到使系统的先进性。
2）实用性原则
构造方案基本框架时也应考虑到目标系统对应用系统终操作者培训的要
求，这在系统运行期间产生的运行成本中也将是一个很重要的因素，从系统设计
和系统实现两个方面都应考虑到必须尽量降低对操作者在计算机操作，对系统本
身熟悉程度，甚至对行业本身的业务能力等各方面要求，否则不仅意味着对其进
行基本培训费用的增加，也意味着为此而必须储备的熟练操作人员人数的增加。
不仅要做到技术先进、成熟，还需技术支持广泛、开发工具通用，价格合理，方
案能够实现资源高度共享；用户界面做到直观、丰富、友好性强。把目标系统建
成一个结构合理、功能齐全、界面友好、实用好用的系统。
3）强伸缩性的系统体系结构原则
一个适应性强的应用系统应该有较远的前瞻能力和预见能力。所以，在系统
体系结构允许和时间、成本的增长在可以接受的前提下，应该给系统的伸缩性给
予大程序的考虑。系统的设计从开始就应该考虑尽可能多的任务的需要，以
在未来变化的环境和需求下减少尽可能多的工作量。
4）保护用户已有投资原则
保护用户已有的投资，包括软件系统，硬件资源，人力投资等，是系统开发
者必须考虑的因素。
3.1 系统结构设计
冷链监测系统的系统结构分为中心监控和子系统两部分，图如图 3-1 和图
3-2。各个子系统由传感设备、中继器等组成，这些子系统又组成了整个中心监
控系统。

13
便发生异常时，系统根据具体设置，给予不同的报警方式。
3.4.4 状态设置
授权用户可以对每台设备的状态(检修、停用)进行设置，方便用户对设备进
行检修，在检修时间内，系统将不再提示本台设备的异常。
3.4.5 权限管理
本系统是基于权限的，即根据不同的权限，提供给用户不同的服务。系统的
权限分为三种：超级用户、一般管理员、一般用户。不同的用户享有不同的服务。
超级用户拥有所有的权限，系统在初始状态只有一个超级用户，由这个用户
来完成系统的初始配置。超级用户可以查看系统的日志，对系统进行维护。
超级用户为其它用户分配不同的单位、部门、科室或房间。单位、部门、科
室、房间属于包含关系，即房间∈科室、科室∈部门、部门∈单位，整个组织系
统构成树状结构。超级用户可为不同的单位、部门、科室、房间分配指定用户，
即管理员和一般用户的权限细化到单位、部门、科室、房间。父级的用户可以对
子级的设备进行管理、设置，反之则不被允许。
一般管理员，可以管理被分配的设备，可以修改但不可删除硬件信息，可以
管理本级和下级的用户。
一般用户不具有用户管理功能，只能对实时或历史数据进行查看，对异常(如
超温)进行标注，另外可修改本用户的个人信息，如密码修改等。
3.4.6 实时数据查询
系统提供两种方式的实时传感数据查询方式：
实时列表：系统把新的采集数据以表格的形式呈现给用户。实时列表页面
自动刷新。
实时曲线：系统把近 1 小时内的采集数据绘制成曲线图，给用户以更直观
的感受。超温等异常部分以红色绘出。
3.4.7 历史数据查询
系统提供两种方式的历史传感数据查询方式：
历史列表：通过选择查询条件(商标、设备号、规格型号、设备名称、起始时
间等)，系统把历史数据以表格的形式呈现给用户。
历史曲线：通过选择查询条件(商标、设备号、规格型号、设备名称、起始时12
传感器来采集，通过无线发送到所属的中继器，并由中继器定时通过局域网
Intranet 传送给服务器。
3.3.2 数据接收模块设计
在 WEB 服务器端，安装有一个服务程序，和其它服务程序一样，它随主机
开机开始，持续运行，直到服务器关闭。由此服务接收中继器或短信猫发来的传
感数据。根据中继器版本的实际情况，在新协议中，服务程序除了接收数据，还
可以向中继器发出命令，进行硬件参数的改写。
3.3.3 数据处理模块设计
系统在完成中继器、传感器、设备、报警设置之后，即进入数据处理状态。
数据处理采用了多线程技术，在 WEB 服务器开启之时，系统即与数据接收服务
建立连接。根据新旧协议的不同，数据的接收处理也分为两种。在旧协议中，系
统在与数据接收服务建立连接之后，便进入等待状态，等待数据接收服务传入数
据流。而在新协议中，系统在与数据接收服务建立连接之后，根据中继器的采集
间隔，定时向数据接收服务发出索取数据的命令。
在接收到数据接收服务返回的数据流后，数据处理线程根据数据的具体内
容，进行格式化后写入数据库。如果在所处理的数据流中发现异常，比如超温，
数据处理线程在完成写数据库工作之后，关闭自己之前，开启一个新的报警处理
线程。由报警处理线程根据用户设置，进行短信、电话、邮件或弹出窗口等报警，
通知监测人员异常情况，以便监测人员采取相应措施。
3.4 系统提供的 WEB 接口
3.4.1 组织设置
超级用户可以根据实际情况，创建组织信息：添加单位、部门、科室、房间，
并管理它们的详细信息。
3.4.2 硬件设置
通过 WEB 页面，用户可以对传感器、中继器、设备等(属于不同的单位、部
门、科室、房间)的基本信息进行设置。
3.4.3 报警设置
对于每台设备，可以对其进行报警设置(电话、短信、邮件、弹出窗口)，以11间等)，系统把采集数据绘制成曲线图，给用户以更直观的感受。超温等异常部
分以红色曲线绘出。
3.4.8 记录报表生成
通常，血站必须在规定时间点，查询血浆、血液、疫苗等所处环境的温度情
况。系统提供两种方式的报表：用户可以选择所在房间内所有设备在某些时间点
的温度值，把这些数据导出为 Excel 文件，或直接打印；也可以选择单个设备，
选择其某天或某几天在某些时间点的历史温度值，把这些数据导出为Excel文件，
或直接打印。
3.4.9 报警历史查询
超级用户和一般管理员可以查看历史报警记录。超级用户可以看到所有的报
警记录，而一般管理员只能看到本单位、部门、科室或房间的报警记录。
 

4 系统详细设计
4.1 数据存储设计
4.1.1 数据库应用结构说明
如图 3. 1 所示，数据库采用三层结构。客户端浏览器不直接访问位于服务
器上的后台数据库，而是通过位于中间层的 WEB 服务器和支持 WEB 的应用服
务器访问数据库。中间层程序使用 Servlet、JSP、JavaBean 来实现，通过数据库
连接池技术访问数据库。在 B/S 三层体系结构下，表示层、功能层、数据层被分
成三个相对独立的单元，客户端不能直接对数据库进行操纵，提高了系统的安全
性。
 

以一内容略。如有需要请与客服联系。