鄉(xiāng)村智能云藥柜的設(shè)計與應(yīng)用

  在改革開放持續(xù)推進(jìn)的今天,人民醫(yī)療水平逐步提高,城市地區(qū)醫(yī)療體系基本完善,城市百姓能夠享受高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù)。然而,城鄉(xiāng)發(fā)展差距大、藥品價格上漲、醫(yī)療服務(wù)價格上升、東西部發(fā)展不均衡、農(nóng)村交通措施不完善等眾多因素,導(dǎo)致了鄉(xiāng)村看病難、用藥難、購藥貴等一系列問題,本文針對購藥難問題設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一款基于鄉(xiāng)村的智能云藥柜系統(tǒng),主要由APP、后端服務(wù)器以及網(wǎng)頁端構(gòu)成。可以提供24小時服務(wù)、遠(yuǎn)程下單購買、藥品推薦、藥柜定位等服務(wù),從而為廣大鄉(xiāng)村人民提供智能、便捷、安全、人性化的智能醫(yī)療服務(wù)。
　　一、相關(guān)技術(shù)及算法簡介
　　(一)客戶端
　　采用Vue.js作為前端的框架,js腳本語言為前端主要語言。
　　Vue是一個輕量級、高效、靈活和易用的JavaScript框架,Vue.js是創(chuàng)建用戶界面的開源框架。Vue提供了聲明式和組件化的編程模型,適合開發(fā)小型到大型的Web應(yīng)用程序。它基于HTML、CSS和JavaScript構(gòu)建,易于學(xué)習(xí)和使用,能夠快速創(chuàng)建高性能、響應(yīng)式和交互式的網(wǎng)頁應(yīng)用。
　　(二)后端開發(fā)
　　本系統(tǒng)采用Spring　Boot作為后端的框架,Java語言為主要語言。
　　Spring　Boot框架是Pivotal團(tuán)隊精心打造的一款創(chuàng)新框架,具有簡化配置、快速開發(fā)、易于部署、強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)和優(yōu)異的性能表現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。通過Spring　Boot,開發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂跇I(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn),而無須在繁瑣的配置上花費(fèi)過多精力,從而大幅提升開發(fā)效率與代碼質(zhì)量。但是Spring　boot框架依然保留了Spring框架中的Ioc和Aop兩個最核心模塊。另外Spring　Boot通過集成大量的框架使得依賴包的版本沖突,以及引用的不穩(wěn)定性等問題得到了很好的解決。Spring　Boot框架中還有兩個非常重要的策略:開箱即用和約定優(yōu)于配置。開箱即用,使得開發(fā)人員擺脫了復(fù)雜的配置工作以及依賴的管理工作,更加專注于業(yè)務(wù)邏輯。約定優(yōu)于配置,Convention　over　configuration,減少了開發(fā)人員需要做出決定的數(shù)量,同時減少了大量的XML配置,并且可以將代碼編譯、測試和打包等工作自動化。
　　(三)協(xié)同過濾算法
　　協(xié)同過濾通常從用戶和物品的評分矩陣中學(xué)習(xí)用戶偏好,并利用偏好信息為用戶進(jìn)行推薦。本系統(tǒng)個性化推薦引擎基于經(jīng)典的協(xié)同過濾算法,旨在通過分析用戶歷史行為和偏好,為用戶提供精準(zhǔn)的藥品建議。本系統(tǒng)適應(yīng)醫(yī)藥服務(wù)的獨(dú)特需求個性化推薦引擎采用協(xié)同過濾算法,通過分析用戶歷史行為構(gòu)建用戶-物品評分矩陣,結(jié)合藥品屬性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)推薦。推薦流程包含三個核心環(huán)節(jié):一是數(shù)據(jù)預(yù)處理階段整合用戶購買記錄、藥品屬性及季節(jié)因素等多維度數(shù)據(jù)；二是基于皮爾遜相關(guān)系數(shù)計算相似度,該算法通過量化用戶評分協(xié)方差與標(biāo)準(zhǔn)差的比例關(guān)系,有效識別具有相似用藥偏好的用戶群體及療效關(guān)聯(lián)藥品；三是依據(jù)相似度矩陣生成推薦列表,向用戶推送潛在需求但未購買的藥品。該算法特別強(qiáng)化了醫(yī)藥領(lǐng)域的適用性,在捕捉線性相關(guān)性的同時確保用藥安全指導(dǎo),相關(guān)系數(shù)值域[-1,1]的特性可直觀反映正/負(fù)相關(guān)強(qiáng)度,為推薦結(jié)果提供可解釋性依據(jù)。
　　二、系統(tǒng)設(shè)計
　　本智慧藥柜系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,構(gòu)建藥柜商城、用戶服務(wù)及管理控制三大核心功能。商城模塊集成基于地理位置的智能藥柜定位與藥品展示功能,支持用戶在線選購并自動生成訂單,同時內(nèi)置智能推薦算法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)藥品推送。用戶端提供注冊登錄、線上購藥及個人信息管理功能,支持頭像上傳、昵稱修改等基礎(chǔ)信息維護(hù)。管理端配備藥品全流程管理系統(tǒng),涵蓋出入庫登記、庫存盤點(diǎn)、臨期藥品提前15天預(yù)警下架機(jī)制,同步實(shí)現(xiàn)用戶信息維護(hù)、藥柜布局規(guī)劃等運(yùn)營管理功能,形成從藥品流通到終端服務(wù)的閉環(huán)管理體系。
　　三、系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)
　　在構(gòu)建鄉(xiāng)村智能云藥柜系統(tǒng)時,我們選擇了Spring　Boot作為后端開發(fā)的主要框架。前端界面的設(shè)計,我們選用了Vue.js這一漸進(jìn)式JavaScript框架。在數(shù)據(jù)管理方面,我們采用了MySQL作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),系統(tǒng)還集成了Redis作為緩存解決方案,以加快數(shù)據(jù)檢索速度,提高系統(tǒng)的響應(yīng)效率。為了保護(hù)用戶的隱私與交易安全,我們實(shí)施了OAuth　2.0或JWT(JSON　Web　Token)的身份驗證機(jī)制,并采用加密技術(shù)來保障敏感數(shù)據(jù)的安全傳輸。同時,我們在數(shù)據(jù)庫層面也部署了必要的防護(hù)措施,如防止SQL注入等攻擊手段,確保系統(tǒng)的整體安全性。
　　(一)商城模塊
　　藥品商城模塊是本系統(tǒng)的核心模塊,包括藥柜定位、藥品展示、訂單管理、藥品推薦等核心功能。
　　1.藥柜定位
　　為了提供便捷的藥柜定位服務(wù),我們集成了高德地圖API到前端頁面。用戶在選擇目標(biāo)藥柜時,系統(tǒng)將利用BM(Boyer-Moore)算法迅速匹配用戶輸入的地址與高德地圖數(shù)據(jù)庫中的地理位置信息。一旦匹配成功,即刻在地圖上精確定位該藥柜的位置,為用戶提供直觀的視覺指引。
　　2.商城藥品展示功能
　　通過業(yè)務(wù)邏輯層并結(jié)合Medicine數(shù)據(jù)庫,查找medicine表中所有數(shù)據(jù)信息,然后將藥品數(shù)據(jù)發(fā)送到前端,再由前端渲染到頁面上。
　　3.訂單管理
　　通過業(yè)務(wù)邏輯層并結(jié)合Medicine數(shù)據(jù)庫,對訂單表的增刪改查操作來實(shí)現(xiàn)對訂單的修改。
　　4.藥品推薦
　　用戶購買完藥品后,系統(tǒng)將會記錄并將其作為協(xié)同過濾的數(shù)據(jù)。然后將推薦的藥品顯示在個人藥品信息的下方。本文通過調(diào)用Mahout庫引用相關(guān)依賴構(gòu)造相關(guān)的函數(shù)從而實(shí)現(xiàn)藥品推薦功能。Mahout是Hadoop大數(shù)據(jù)生態(tài)中實(shí)現(xiàn)人工智能處理的算法庫,它包含了關(guān)聯(lián)規(guī)則模塊、分類模塊、聚類模塊、推薦模塊等多個模塊[6]。
　　(二)用戶模塊
　　1.用戶登錄注冊
　　前端輸入的賬號密碼經(jīng)過關(guān)鍵字非法字段篩選,賬戶查重等邏輯判斷后,若通過判斷則保存到后端數(shù)據(jù)庫中的user表從而完成注冊,否則提示注冊失敗。登錄時,賬號密碼經(jīng)過后端精心設(shè)計的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行比對,若正確則跳轉(zhuǎn)。
　　2.線上購買
　　通過業(yè)務(wù)邏輯層將藥品信息保存到購物車中,然后通過對Medicine數(shù)據(jù)庫中的medicine表的查詢、購物車表的添加操作以及訂單表的添加來實(shí)現(xiàn)購物車中藥品的保存以及購買。
　　3.個人信息管理
　　通過圖片上傳完成頭像修改,通過業(yè)務(wù)邏輯層并結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫的添加操作來實(shí)現(xiàn)昵稱、郵箱、聯(lián)系電話、簡介的修改。
　　(三)管理員模塊
　　1.管理員登錄注冊
　　該功能實(shí)現(xiàn)與用戶登錄注冊功能實(shí)現(xiàn)一致。
　　2.藥品及臨期管理
　　通過對Medicine數(shù)據(jù)庫中藥品信息表的增刪改查操作來實(shí)現(xiàn)對藥品的增刪改查。然后用業(yè)務(wù)層將藥品信息表所有的數(shù)據(jù)傳給前端,前端進(jìn)行渲染。
　　通過將藥品的生產(chǎn)日期與當(dāng)前日期進(jìn)行比較,若相差不足半月則提醒管理員對該藥品進(jìn)行下架。
　　3.藥柜及用戶管理
　　通過業(yè)務(wù)邏輯層并結(jié)合Medicine數(shù)據(jù)庫,對藥柜表中的地址屬性進(jìn)行修改和刪除來對應(yīng)實(shí)現(xiàn)對藥柜地址的修改和刪除。管理員模塊通過類似方法還實(shí)現(xiàn)了用戶管理功能
　　四、結(jié)束語
　　我們針對智能藥柜采用了全面的黑盒測試。測試結(jié)果表明,智能藥柜系統(tǒng)的關(guān)鍵功能表現(xiàn)優(yōu)異,普通用戶與管理員均能順利實(shí)現(xiàn)賬戶的創(chuàng)建和登錄；用戶可以流暢地完成藥品選購、訂單管理和接收個性化的藥品推薦；系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對臨期藥品的有效監(jiān)控,并及時向管理員發(fā)出提醒,保障了庫存藥品的質(zhì)量；同時,通過集成高德地圖API,為用戶提供準(zhǔn)確的藥柜位置信息,大大提升了取藥的便利性。綜上所述,智能藥柜軟件展現(xiàn)了高度的穩(wěn)定性和可靠性,構(gòu)建了一個安全、便捷的醫(yī)藥服務(wù)平臺。

文章來源：  《經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報》   http://m.12-baidu.cn/w/qt/35712.html