武漢輕工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 王軍琦

引言：以工業(yè)控制計(jì)算為核心，設(shè)計(jì)一款可以實(shí)現(xiàn)自助掛號(hào)，自助繳費(fèi)，自助打印發(fā)票與相關(guān)檢驗(yàn)報(bào)告的醫(yī)療機(jī)構(gòu)自助服務(wù)終端。為醫(yī)院節(jié)約相關(guān)成本，提高就醫(yī)人員的舒適度。

1.前言

在醫(yī)療機(jī)構(gòu)（醫(yī)院，診所）看病就醫(yī)時(shí)辦理掛號(hào)，繳費(fèi)，領(lǐng)取相關(guān)檢驗(yàn)報(bào)告單時(shí)，時(shí)長(zhǎng)由于就醫(yī)人員過多，醫(yī)院硬件設(shè)施與人員不足，導(dǎo)致就醫(yī)人員在此過程中因排隊(duì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，影響醫(yī)療單位就醫(yī)環(huán)境的舒適度。為此，我們可以設(shè)計(jì)出一種多功能的，一體化的，以工控機(jī)為核心的醫(yī)療機(jī)構(gòu)自助就醫(yī)終端。該類終端可以自助實(shí)現(xiàn)掛號(hào)、繳費(fèi)、領(lǐng)取檢驗(yàn)報(bào)告、打印發(fā)票、打印清單等多項(xiàng)功能。該類設(shè)備特別適合人流較大的大型三甲綜合類醫(yī)院，一方面可以節(jié)省醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)成本，另一方面也為就醫(yī)人員省去很多麻煩。

2.終端組成部分與功能

自助終端的主要組成部分有，立式機(jī)柜，工控機(jī)，ups電源，電容式觸摸式顯示器，液晶現(xiàn)實(shí)器，密碼鍵盤，IC卡發(fā)卡器，IC卡（芯片卡）讀卡器，身份證讀取器，熱敏打印機(jī)，激光打印機(jī)，針式打印機(jī)，揚(yáng)聲器。

2.1 立式機(jī)柜

立式機(jī)柜應(yīng)由鋼板焊接而成，表面上漆以保證機(jī)體美觀，機(jī)柜不應(yīng)太大以方便運(yùn)輸，但是有足夠大的內(nèi)部空間用于嵌入設(shè)備，設(shè)置前后兩個(gè)門方便進(jìn)行維護(hù)。內(nèi)部可以設(shè)置抽屜式隔板方便巡檢。

2.2 工控機(jī)

工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，本終端工控機(jī)采用的基于Intel Sandy/Ivy Bridge平臺(tái)Mini ITX主板的工業(yè)整機(jī)，是整套終端設(shè)備的核心。工控機(jī)的功能是為外部設(shè)備供電，控制和調(diào)用外部設(shè)備，通過I/O接口與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，為配套軟件提供穩(wěn)定可靠的硬件環(huán)境。

2.3 ups電源

將蓄電池與工控機(jī)相連接，通過工控機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。當(dāng)發(fā)生停電事故時(shí)，為工控機(jī)提供穩(wěn)定的不間斷的電源，可以有效的防止數(shù)據(jù)丟失、硬件損壞，配套軟件損壞。

2.4 電容式觸摸式顯示器

通過VGA接口與工控機(jī)相連接，顯示自助服務(wù)系統(tǒng)的主操作界面，獨(dú)立供電。采用電容式觸摸式顯示屏，方便就醫(yī)人員輸入相關(guān)信息。通過I/O接口與工控機(jī)相連接，將輸入數(shù)據(jù)的傳輸至工控機(jī)。

2.5 液晶顯示屏

①通過VGA接口與工控機(jī)相連接，顯示相關(guān)宣傳視頻與圖片，獨(dú)立供電。工控機(jī)將采用桌面多屏顯示的工作模式，保證主操作界面與廣告宣傳界面互不干擾。②通過VGA接口與獨(dú)立的視頻或圖片解碼器相連接，這樣可以降低工控機(jī)的工作負(fù)載，保證工控機(jī)穩(wěn)定工作。

2.6 密碼鍵盤

通過PS/2接口取電在工控機(jī)上取電，通過RS232串口與工控機(jī)傳輸信息。用于輸入銀行卡支付密碼。密碼鍵盤應(yīng)由中國銀聯(lián)公司預(yù)裝加密算法，實(shí)現(xiàn)終端密鑰管理，保證支付安全。

2.7 IC卡發(fā)卡器、IC卡（芯片卡）讀卡器、身份證讀取器

這三個(gè)設(shè)備都是通過USB接口與工控機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換并取電。就醫(yī)人員在掛號(hào)中由身份證讀取器讀取其身份證信，IC卡發(fā)卡器將就醫(yī)人員的身份信息與掛號(hào)信息寫IC卡中，然后出卡將IC卡（診療卡）發(fā)到就醫(yī)人員手中。IC卡（芯片）讀卡器負(fù)責(zé)讀取就醫(yī)人員的銀行卡或IC卡（診療卡），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入完成繳費(fèi)支付，打印報(bào)告單等操作。

2.8 熱敏打印機(jī)，激光打印機(jī)，針式打印機(jī)

熱敏打印機(jī)通過USB接口與工控機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電，負(fù)責(zé)打印排隊(duì)號(hào)，賬單等，比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。激光打印機(jī)與針式打印機(jī)也是通過USB接口與工控機(jī)相連接的，因?yàn)樗鼈児妮^大，所以采用獨(dú)立供電。激光打印負(fù)責(zé)打印檢驗(yàn)報(bào)告等文書，針式打印機(jī)負(fù)責(zé)打印發(fā)票。

2.9 揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器連接在工控機(jī)音頻輸出接口，通過USB接口在工控機(jī)上取電，負(fù)責(zé)播放操作提示音，功率50W左右。

3.配套軟件與服務(wù)器設(shè)計(jì)要求

3.1 軟件開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境要求

基于Intel Sandy/Ivy Bridge平臺(tái)Mini ITX主板的工業(yè)整機(jī),可以支持安裝Windows XP/Windows 7/Lunix三種操作系統(tǒng)，在實(shí)際操作中Windows XP由于穩(wěn)點(diǎn)性較好，軟件兼容性與硬件兼容性（特別是硬件驅(qū)動(dòng)兼容性）高，所以軟件的開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境選擇Windows XP。

3.2 開發(fā)語言與系統(tǒng)架構(gòu)要求

在軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)中，面向服務(wù)的C/S體系架構(gòu)是最常用到的。其優(yōu)點(diǎn)是：客戶端無權(quán)直接訪問數(shù)據(jù)庫，提高了系統(tǒng)的安全性；服務(wù)的接口和實(shí)現(xiàn)是獨(dú)立的，應(yīng)用程序開發(fā)人員不需要知道服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的，從而提高了系統(tǒng)的安全性。軟件開發(fā)效率高,減少了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，利用中間件可以平衡負(fù)載,提高系統(tǒng)性能。

C#是一種精確、簡(jiǎn)單、類型安全、面向?qū)ο蟮恼Z言。它具有完全面向?qū)ο?、支持分布式、健壯、高安全性、可移植性、高性能、多線程等特點(diǎn)。.Net代表一個(gè)集合、一個(gè)環(huán)境，可以用作支持下一代互聯(lián)網(wǎng)可編程體系結(jié)構(gòu)的平臺(tái)。C#語言是.NET的代表語言。C#的力量取決于.NET的發(fā)展。

SqL Server 2008發(fā)布在微軟的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，可以組織和管理任何數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化文檔的數(shù)據(jù)可以直接存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。您可以查詢、搜索、同步、報(bào)告和分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在各種設(shè)備上，從數(shù)據(jù)中心最大的服務(wù)器到桌面計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備，并且不管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在哪里，數(shù)據(jù)都可以控制。它具有可信、高效、智能等特點(diǎn)，用戶能高安全性、高可靠性和可擴(kuò)展性的運(yùn)行最關(guān)鍵的任務(wù)應(yīng)用程序，減少設(shè)計(jì)人員開發(fā)和管理其數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)間和成本。

所以配套軟件應(yīng)采用C/S架構(gòu)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)采用C#語言搭建的三層體系，數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER2008進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理。

3.3 軟件功能設(shè)計(jì)要求

軟件設(shè)計(jì)主要以賬戶管理模塊、自助掛號(hào)模塊、自助繳費(fèi)模塊、自助預(yù)約模塊為主要功能模塊，最終將要實(shí)現(xiàn)賬戶信息管理、自助掛號(hào)管理、自助繳費(fèi)管理、發(fā)票打印管理等功能。其中賬戶信息管理功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)就醫(yī)人員信息管理、患者賬戶信息管理，自助充值信息管理，診斷檢驗(yàn)報(bào)告管理等子功能；自助掛號(hào)管理功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)自助掛號(hào)交易管理，預(yù)約掛號(hào)管理，醫(yī)聯(lián)患者掛號(hào)管理等子功能；自助繳費(fèi)管理系統(tǒng)功能應(yīng)實(shí)現(xiàn)診間確費(fèi)管理、自助繳費(fèi)管理、系統(tǒng)退費(fèi)管理子等功能。

3.4 服務(wù)器部署要求

為了信息安全，自助終端應(yīng)通過醫(yī)療機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng)與服務(wù)器相連接，大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng)分布比較廣，這樣連接也能保證自助終端可以在醫(yī)療機(jī)構(gòu)大部分地方都可以設(shè)置。服務(wù)器應(yīng)采取雙機(jī)熱備模式，主服務(wù)器與備用服務(wù)器之間通過心跳線連接，利用集群軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器的工作狀況，如果發(fā)現(xiàn)主服務(wù)器故障停止工作，備用服務(wù)器可立即投入使用。

對(duì)硬盤的分區(qū)結(jié)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行合理的劃分；為避免因規(guī)劃失誤造成風(fēng)險(xiǎn)的與事故，需要根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的情況，參考其他成功案例，廣泛查閱資料，也要根據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，對(duì)硬盤進(jìn)行合理的分區(qū)。

為了有效的應(yīng)對(duì)因?yàn)榉?wù)器宕機(jī)事故帶來的不可逆裝的數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)當(dāng)建立長(zhǎng)期的有效的數(shù)據(jù)庫備份機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的安全性和可用性。數(shù)據(jù)庫的備份大致分為完全備份、事務(wù)日志備份、差異備份、文件備份，其中差異備份也稱增量備份，四種備份分別應(yīng)用不同時(shí)間與情景。因?yàn)閿?shù)據(jù)恢復(fù)是數(shù)據(jù)備份逆過程，數(shù)據(jù)恢復(fù)的情況完全取決于數(shù)據(jù)備份情況，因此在數(shù)據(jù)庫備份機(jī)制設(shè)計(jì)中應(yīng)合理應(yīng)用四種備份，保證當(dāng)遇到數(shù)據(jù)丟失的事故時(shí)可以準(zhǔn)確的恢復(fù)數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是根據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的實(shí)際需求，在特定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫建立過程。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用的系統(tǒng)技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)的核心技術(shù)。要深入的了解需求和分析流程，利用數(shù)據(jù)庫建模工具建立相對(duì)應(yīng)的物理數(shù)據(jù)模型。

4.工控機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是一種為如高溫度，高濕度，多風(fēng)沙等復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間工作的，完成定制任務(wù)的計(jì)算機(jī)。

4.1 Intel Sandy/Ivy Bridge平臺(tái)Mini ITX主板

基于Intel Sandy/Ivy Bridge平臺(tái)的高性能、接口豐富及高可靠性的工業(yè)級(jí)嵌入式主板，采用1條U-DIMM插槽,支持DDR3 1066/1333/1600MHz，最大支持8GB，集成 Intel HD系列高性能圖形處理器，2個(gè)千兆以太網(wǎng)，支持網(wǎng)絡(luò)喚醒功能，接口豐富：2x SATA II, 2x VGA, 1x HDMI, 2x LAN, 10x USB2.0,1x PCIe 16x, 1x PS/2, 1x LPT, 10x RS-232, 支持串口供電，且COM2支持RS-232/485(可選)?？蓮V泛為數(shù)字標(biāo)牌、ATM機(jī)、各類自助終端和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用等提供完善的軟硬件解決方案。

4.2 整機(jī)配置

機(jī)箱材質(zhì)采用1.2mm優(yōu)質(zhì)碳素高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，符合FCC及CE標(biāo)準(zhǔn)，加固型工業(yè)機(jī)箱，具有抗腐蝕、抗沖擊、耐磨損特性，環(huán)境保護(hù)條件IP53。處理器支持LGA1155的Intel Sandy/Ivy Bridge處理器。以Intel Sandy/Ivy Bridge平臺(tái)Mini ITX主板為核心，芯片組為Intel B75，內(nèi)存4GB，圖形控制器為CPU集成?？芍С諻indows XP/Windows 7/Lunix。存儲(chǔ)1TB（SATA接口,7200轉(zhuǎn)），帶有減震保護(hù)措施。I/O接口有2xVGA、提供1x SATA3.0、3x SATA2.0、支持USB3.0和USB2.0接口、2個(gè)LAN口、2個(gè)COM口、1 x LPT支持多個(gè)PCI擴(kuò)展插槽。散熱方式為風(fēng)扇散射，在出風(fēng)口處配有防塵棉。

4.3 工作原理

在工控機(jī)上安裝Windows XP操作系統(tǒng)，并通過USB，VGA等I/O接口與眾多外部設(shè)備相連接，這些外部設(shè)備做為工控機(jī)的輸出與輸入設(shè)備。工控機(jī)通過LAN接口與醫(yī)療機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)相連接最終連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器。當(dāng)配套軟件在工控機(jī)上運(yùn)行時(shí)，就醫(yī)人員通過外部輸入設(shè)備完成相關(guān)軟件操作，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。輸入的數(shù)據(jù)與指令經(jīng)過工控機(jī)（相關(guān)配套軟件）處理后再由輸出設(shè)備輸出，完成相應(yīng)服務(wù)。

5.結(jié)語

以工控機(jī)為核心的自助終端，在生活中越來越常見，證明其工作性能穩(wěn)定，比較安全可靠，使用便捷，工作效率較高。幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)省了人力與經(jīng)濟(jì)成本，為就醫(yī)人員提供了良好的就醫(yī)環(huán)境，提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的服務(wù)舒適度。