林元模 許朝陽 聞輝 姚麗菡

摘 ? 要：隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，享受便捷、高效、安全的醫(yī)療服務已成為人們的迫切需求。但現(xiàn)有醫(yī)療系統(tǒng)，具有人力和物力投入不足、醫(yī)療資源兩極化、服務效率低等問題。基于此，文章提出了一種基于云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧醫(yī)療系統(tǒng)，通過云平臺進行信息綜合處理，實時反饋給查詢終端，從而實現(xiàn)醫(yī)療設備互聯(lián)互通、信息融合技術和共享協(xié)作。該系統(tǒng)可以讓更多的人共享有限的醫(yī)療資源，提高了醫(yī)院的醫(yī)療服務質量，對智慧醫(yī)療具有重要指導意義和市場價值。

關鍵詞：射頻識別;云計算;物聯(lián)網(wǎng);智慧醫(yī)療;負載均衡

智慧醫(yī)療是隸屬于智慧城市戰(zhàn)略規(guī)劃中民生經濟帶動下的經濟增長點和產業(yè)升級的一項重要應用領域[1]。它將物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)處理技術等應用于醫(yī)療領域（醫(yī)院信息化、健康管理信息化、區(qū)域醫(yī)療信息化）。智慧醫(yī)療體系主要包括4個階段：信息數(shù)據(jù)采集主要由物聯(lián)網(wǎng)技術，通過射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術實現(xiàn);信息網(wǎng)絡傳輸主要通過WiFi無線局域網(wǎng)絡接入;數(shù)據(jù)智能分析依托于云計算實現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理。信息服務由云服務和醫(yī)療終端組成。

基于云計算技術與物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧醫(yī)療系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的中間件來實現(xiàn)不同產品之間的互通，采用無線射頻技術進行WiFi無線局域網(wǎng)絡的各接入點的負載均衡。在醫(yī)院內部署傳感器網(wǎng)絡、射頻識別裝置，可實現(xiàn)隨時隨地將前端采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)寫入到智慧醫(yī)療后臺的分布式數(shù)據(jù)庫當中。專家、醫(yī)生、病人及家屬亦可通過電腦以及移動設備訪問智慧云平臺，實時查看相關診斷結果，進行相關數(shù)據(jù)的查詢。從醫(yī)院的病人管理、醫(yī)療設備管理、藥品管理、問診等方面入手，建立案例共享庫，實現(xiàn)資源共享，智慧醫(yī)療云服務為各醫(yī)院之間提供病友案例協(xié)作功能，促進醫(yī)療資源共享，提高醫(yī)療服務質量[2]。

1 ? ?智慧醫(yī)療系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

RFID為閱讀器與標簽之間進行非接觸式的數(shù)據(jù)通信?；赗FID的智能醫(yī)療系統(tǒng)涵蓋了病人、員工、藥品標簽以及其他資產標簽等，主要包括：信息服務中心管理、住院病人管理、醫(yī)務人員管理、急診病人管理、醫(yī)療設備管理、藥品庫管理等功能模塊。智慧醫(yī)療系統(tǒng)通過RFID對門診和住院部的病人等實現(xiàn)標簽化管理，通過掃描標簽，可實時查詢病例、用藥、化驗等醫(yī)院內部相關數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)為醫(yī)生、病人及親屬、醫(yī)療設備、藥品等發(fā)放電子標簽，并分配相應權限;在這些人或物活動的場所設置讀寫器和天線，如藥房、急診處、化驗室、特護病房等[3]。

1.1 ?有源RFID模塊

該系統(tǒng)采用RFID射頻模塊來識別病例、床位、藥物使用、掛號、就診、繳費等信息，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別的距離最大可達到幾十米。根據(jù)讀寫方式的不同，可以輸入數(shù)千字節(jié)的信息。該模塊從讀取標簽信息的設備以及標簽中寫入信息，實現(xiàn)不同射頻卡的各種信息功能和作用，并且具備安全性、自動識別等功能，可工作于不同環(huán)境。

1.2 ?WiFi/RFID閱讀器

通過讀取患者佩戴的電子腕帶RFID標簽，就可以自動感應到儲存的患者信息、用藥情況、檢查結果報告等傳輸入醫(yī)院數(shù)據(jù)庫。護士和患者就能隨時掌握用藥、檢查和醫(yī)囑的執(zhí)行情況。

參數(shù)要求：讀取范圍：0～50 m;頻率：2.4 GHz ISM;調制方式：GFSK;數(shù)據(jù)速率：1 Mbps;防沖突：同時讀取100 Tags。

2 ? ?智慧醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)信息平臺設計

物聯(lián)網(wǎng)信息平臺以光載無線交換機和上層應用程序為核心，把醫(yī)院內的各種物聯(lián)網(wǎng)終端設備包括傳感器、射頻識別讀卡器等，通過與無線接入控制器、無線接入點以及現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡交換機、路由器建立物聯(lián)網(wǎng)內部局域網(wǎng)。

目前，醫(yī)院內部以部署無線集中控制器（Access Controlle，AC）+瘦無線接入點（Access Point，AP）的架構來進行布網(wǎng)，用2.4 GHz和5.8 GHz（主要用于視頻監(jiān)控和視頻醫(yī)用影像）無線基站混網(wǎng)構建高速的無線通信網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)WiFi基站的統(tǒng)一管理，信道資源的統(tǒng)一分配。通過WiFi網(wǎng)絡建立一套高速通訊網(wǎng)，通過RFID-WiFi讀卡器，實現(xiàn)RFID標簽與后端服務器的連通，通過物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)對RFID標簽的管理。將WiFi無線局域網(wǎng)技術、光通信技術和射頻識別技術融為一體，組成多種無線網(wǎng)絡統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)信息平臺[4]，為各類應用軟件、傳感器、視頻圖像實現(xiàn)醫(yī)院內無線網(wǎng)絡的無縫覆蓋，如圖1所示。

3 ? ?智慧醫(yī)療系統(tǒng)的云平臺設計

醫(yī)院每天會產生大量醫(yī)療健康數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)24 h不間斷地傳到智慧醫(yī)療云平臺上。云服務后臺利用大數(shù)據(jù)技術對這些海量醫(yī)療健康數(shù)據(jù)進行高效的分析處理，通過分析相關數(shù)據(jù)，協(xié)助醫(yī)院對醫(yī)療信息進行快速、準確、高效的管理，進一步提供及時的病征預警、遠程咨詢處置、精準疾病干預以及個性化健康服務[5]。

3.1 ?負載均衡

負載均衡是將數(shù)據(jù)處理或者其他業(yè)務分配到其他多個操作單元上執(zhí)行。在負載均衡中，中心服務器將所有請求轉發(fā)到某個具體的后端服務器上處理。在智慧醫(yī)療系統(tǒng)中，采用高性能HTTP和反向代理服務器Nginx實現(xiàn)負載均衡中心服務器，如圖2所示。

在upstream配置模塊中server后的配置代表每個后端服務器，weight=1代表負載的權值，值越大權重越大，分配到此服務器的請求越多。down配置表示此服務不參與負載均衡，此配置用于在某個后端服務器出現(xiàn)故障的情況下，臨時取消此服務器的負載分配。Backup在所有其他服務器服務負載忙或者不可用時，請求會轉發(fā)到該臺服務器。

3.2 ?Web服務軟件設計

云計算包括資源的網(wǎng)站和基于抽象的底層基礎設施可彈性擴展的服務。智慧醫(yī)療系統(tǒng)的軟件服務采用瀏覽器和服務器（Browser/Server，B/S）架構，開發(fā)Web服務，輕松解決跨平臺的系統(tǒng)使用問題。軟件服務可動態(tài)更新、發(fā)布服務，無需重復下載和更新，對用戶來說毫無感知。在通信協(xié)議上采用https進行加密傳輸，敏感數(shù)據(jù)部分使用MD5散列函數(shù)對用戶的數(shù)據(jù)進行加密，為智慧醫(yī)療系統(tǒng)的安全保駕護航。

前端采用Vue.js，JQuery，Bootstrap前端框架，進行前后端分離方式開發(fā)，調用后端提供的用戶中心、信息管理、權限管理、醫(yī)護管理等服務接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動頁面響應，如圖3所示。

后端服務采用谷歌開源的GO語言進行開發(fā)，能夠解決單臺服務的高并發(fā)。在后端采用微服務框架，微服務將系統(tǒng)分割成一個個小的基礎服務，服務間通過RPC通信，降低模塊間的耦合性，提高服務器的穩(wěn)定性和靈活性。主要實現(xiàn)微服務包括：數(shù)據(jù)存儲查詢服務、就診服務、病例服務、住院服務、結算服務、權限管理服務等，如圖4所示。

住院管理是對住院病人信息的集中式管理，在此模塊中可查看病人的病房號，負責的護士以及住院期間的生活習慣，如作息、運動等基礎信息。同時，此模塊與信息采集端實時聯(lián)動、查看住院患者的體溫、脈搏、心率等信息。

信息管理主要包括醫(yī)院的重要會議、通知等信息。門診病人包括預約、掛號、診斷、病歷等子模塊。

權限管理模塊主要是將醫(yī)院工作人員分配成不同的角色，不同的角色有著不同的權限，根據(jù)登陸用戶權限的不同，前端展示的頁面菜單也不盡相同。如超級管理員有權限管理菜單、門診病人、信息管理、醫(yī)護管理、住院管理等所有的菜單權限，對于護士來說只有醫(yī)護管理權限。

智能化藥房系統(tǒng)將藥品存儲和流通全部實現(xiàn)智能化管理，并可對存儲的溫濕度、藥品庫存情況等環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測。能自動記錄各種藥品的使用規(guī)律，如藥品的質保期、患者使用藥量統(tǒng)計等。通過大數(shù)據(jù)分析和智能計算，自動完成藥房藥品的采購清單，最大限度地降低藥品的庫存量[6]。

4 ? ?結語

智慧醫(yī)療系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術為核心，基于RFID技術的信息實時采集和處理技術。通過對門診、住院部的病人實現(xiàn)標簽化管理，可實時查詢病人病例、生理信號、化驗結果、用藥情況等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)病人的智能化管理。醫(yī)生通過病患回傳到云端數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行分析下藥，并把問診記錄回傳到每個病患專屬的電子病例當中，利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術，促進醫(yī)療資源共享和提高醫(yī)療服務質量。

[參考文獻]

[1]王曲.基于信息集成平臺的智慧醫(yī)院研究與實現(xiàn)探討—以智業(yè)軟件方案為例[J].信息技術與信息化，2017（12）：172.

[2]武瓊，陳敏.智慧醫(yī)療的體系架構及關鍵技術[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2013（8）：98-100.

[3]韓成.RFID技術在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用[J].醫(yī)療裝備，2012（1）：10-11.

[4]梅仲豪.基于光載無線技術搭建的智慧港口物聯(lián)網(wǎng)平臺[J].港口裝卸，2015（5）：55-56.

[5]過駿愈.基于云計算和大數(shù)據(jù)的醫(yī)院信息化建設[J].電子技術與軟件工程，2018（5）：179.

[6]劉哲.物聯(lián)網(wǎng)技術在智能醫(yī)療中的應用[J].中國公共安全（綜合版），2012（2）：115.