摘要：在智慧醫(yī)院建設(shè)發(fā)展過程中，智能信息化系統(tǒng)成為了現(xiàn)代醫(yī)院建筑發(fā)展的重點方向?；诖?，以某綜合醫(yī)院為實例，從總體功能架構(gòu)、總體集成架構(gòu)、總體軟件架構(gòu)三個方面簡要闡述了現(xiàn)代智慧醫(yī)院的整體框架，然后從醫(yī)療專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)、信息設(shè)施系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)六個方面詳細(xì)分析了智能信息化在智慧醫(yī)院建筑中的應(yīng)用，智能信息化系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠有效提升醫(yī)療服務(wù)的專業(yè)性和效率，還能夠營造人性化的服務(wù)體驗，為大眾提供便利的服務(wù)設(shè)施。

關(guān)鍵詞：智能信息化；現(xiàn)代；智慧醫(yī)院；應(yīng)用

一、前言

隨著我國醫(yī)療改革不斷深入，智慧醫(yī)院成為新時代醫(yī)院主要發(fā)展方向。智慧醫(yī)院借助先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可以對當(dāng)前醫(yī)院信息化建設(shè)中的各個智能系統(tǒng)進(jìn)行整合，徹底打破數(shù)據(jù)割裂、獨立的局面，實現(xiàn)不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通，進(jìn)而實現(xiàn)醫(yī)院節(jié)能高效的運營管理目標(biāo)[1]。

二、現(xiàn)代智慧醫(yī)院的整體框架

（一）總體功能架構(gòu)

現(xiàn)代智慧醫(yī)院的總體功能架構(gòu)包括多個關(guān)鍵組成部分，旨在提升醫(yī)療服務(wù)效率和患者體驗，同時增強(qiáng)醫(yī)院管理和運營的智能化水平，為患者和醫(yī)護(hù)人員提供了全新的醫(yī)療體驗和管理模式。圍繞著醫(yī)院可視化集成管理平臺，可將智慧醫(yī)院的總體功能架構(gòu)分為信息設(shè)施、公共安全、建筑設(shè)備管理、醫(yī)院專用智能化系統(tǒng)。

（二）總體集成架構(gòu)

醫(yī)院信息化和智能化系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議作為基礎(chǔ)通信協(xié)議，確保設(shè)備之間的互聯(lián)互通。在設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和控制協(xié)議方面，系統(tǒng)選擇了OPCUA（開放平臺通信統(tǒng)一架構(gòu)）作為主要的設(shè)備聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)。OPCUA通過提供安全、可靠的通信機(jī)制，支持設(shè)備數(shù)據(jù)的實時傳輸和控制，同時保證了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。整體架構(gòu)方面，醫(yī)院采用了微服務(wù)架構(gòu)。微服務(wù)架構(gòu)將系統(tǒng)拆分為多個獨立的服務(wù)單元，每個單元負(fù)責(zé)特定的業(yè)務(wù)功能。這種設(shè)計使得系統(tǒng)更易于擴(kuò)展和維護(hù)，同時允許不同服務(wù)單元在獨立部署和升級時不會影響整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能性。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成和協(xié)同工作，醫(yī)院引入了信息總線作為集成方式，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和消息傳遞機(jī)制，實現(xiàn)不同系統(tǒng)和服務(wù)之間的高效通信和數(shù)據(jù)共享。面對不同區(qū)域和使用者的多樣化需求，醫(yī)院選擇采用中間件技術(shù)，中間件是位于平臺（硬件和操作系統(tǒng)）和應(yīng)用之間的通用服務(wù)，通過引入通信中間件，將支撐系統(tǒng)與應(yīng)用層分離，使得不同應(yīng)用能夠獨立進(jìn)行開發(fā)和更新。

（三）總體軟件架構(gòu)

現(xiàn)代醫(yī)院信息化系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計通常按照七層模型進(jìn)行組織。1.數(shù)據(jù)源層，包含來自視頻監(jiān)控系統(tǒng)等醫(yī)院各個子系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)源負(fù)責(zé)采集和傳輸實時的環(huán)境和設(shè)備數(shù)據(jù)。2.網(wǎng)絡(luò)層，展示醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確保數(shù)據(jù)在各個子系統(tǒng)之間安全、穩(wěn)定地傳輸，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由、安全策略等網(wǎng)絡(luò)管理功能。3.數(shù)據(jù)適配層，負(fù)責(zé)將來自數(shù)據(jù)源層的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、格式化和轉(zhuǎn)換，以便后續(xù)層次的處理和利用。4.數(shù)據(jù)緩存中間件層，用于存儲和管理系統(tǒng)中的中間數(shù)據(jù)和消息，以減少對底層數(shù)據(jù)源的頻繁訪問。5.數(shù)據(jù)邏輯層，負(fù)責(zé)處理和分析數(shù)據(jù)，提供決策支持和監(jiān)控管理服務(wù)。6.業(yè)務(wù)邏輯層，負(fù)責(zé)實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程和邏輯，包括運行監(jiān)控、報警管理等，是系統(tǒng)中功能最為復(fù)雜和核心的一層。7.應(yīng)用服務(wù)層，提供用戶界面、交互功能以及具體的應(yīng)用服務(wù)。

三、智能信息化系統(tǒng)應(yīng)用

（一）醫(yī)療專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)

1.病房護(hù)理呼應(yīng)信號系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過按按鈕或觸摸屏幕設(shè)備，患者可以向護(hù)士發(fā)出請求或緊急情況的信號。護(hù)士通過接收到的信號快速響應(yīng)，提供患者所需的醫(yī)療幫助或支持，確?；颊甙踩褪孢m。2.候診排隊叫號系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過電子顯示屏或語音提示器，將患者的候診順序和叫號信息展示給等候的人群。患者在注冊時獲得一個唯一的號碼或標(biāo)識符，系統(tǒng)根據(jù)這些信息依次叫號，不僅提高了服務(wù)效率，減少了患者等待時間，還減少了人工操作中可能出現(xiàn)的錯誤。同時，它也方便了醫(yī)務(wù)人員管理和監(jiān)控候診情況，確保醫(yī)療服務(wù)有序進(jìn)行。門診系統(tǒng)以科室為單位，在每個科室里面安裝一套門診系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間通過醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)相連，用統(tǒng)一服務(wù)器與醫(yī)院HIS連接獲取醫(yī)院實時患者數(shù)據(jù)。3.ICU探視系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程視頻通話功能，使患者家人或朋友能夠遠(yuǎn)程與患者交流，減少直接接觸。ICU探視系統(tǒng)還可以提供實時更新和通知，讓探視者了解患者狀況和訪問限制。系統(tǒng)有效管理了ICU探視頻率和時間，確保患者穩(wěn)定和治療連續(xù)性。4.手術(shù)示教系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)手術(shù)示教、學(xué)術(shù)交流和存儲錄像功能，所有視頻（腔鏡、顯微鏡、窺鏡、監(jiān)護(hù)儀、術(shù)野攝像機(jī)、全景攝像機(jī)等）圖像都可經(jīng)醫(yī)院內(nèi)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲，可同時對任意多路視頻圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)播和存儲，做到音視頻同步。5.遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的醫(yī)療服務(wù)平臺，旨在連接遠(yuǎn)程專家與醫(yī)院醫(yī)療團(tuán)隊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢、診斷和治療。該系統(tǒng)通過安全視頻會議和數(shù)據(jù)傳輸通道，支持醫(yī)生之間或醫(yī)生與患者之間的遠(yuǎn)程溝通和協(xié)作，提升了醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。

（二）醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

開始在綜合醫(yī)院的規(guī)劃與建設(shè)中，利用必備的監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，整合各種醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實現(xiàn)醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)整體規(guī)劃和建設(shè)。監(jiān)控系統(tǒng)作為智能化系統(tǒng)核心，利用可視化醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)攝像頭擴(kuò)展監(jiān)控范圍，覆蓋全院各個區(qū)域，增強(qiáng)安全監(jiān)控能力，為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和實時反饋。通過無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實現(xiàn)醫(yī)護(hù)人員隨身報警和全網(wǎng)無線對講系統(tǒng)，及時響應(yīng)突發(fā)事件?？梢暬哺到y(tǒng)和無線入侵報警系統(tǒng)能夠有效管理和保護(hù)醫(yī)院的物理安全，提高應(yīng)急響應(yīng)能力。在病患體征監(jiān)測方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)對病人生命體征的實時監(jiān)測和記錄，幫助醫(yī)護(hù)人員更精準(zhǔn)地進(jìn)行診療和護(hù)理。醫(yī)療資產(chǎn)管理系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)追蹤和管理醫(yī)療設(shè)備和藥品，確保資源有效利用和安全使用。物聯(lián)網(wǎng)后勤保障和協(xié)同運營平臺，為醫(yī)院管理層提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)，優(yōu)化資源配置和工作流程[2]。

（三）網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)

醫(yī)院共設(shè)計內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)以及智能化網(wǎng)3套網(wǎng)絡(luò)，其核心層均為雙核心架構(gòu)，它們通過網(wǎng)閘進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，內(nèi)網(wǎng)以及外網(wǎng)為三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即“核心—匯聚—接入”，智能化網(wǎng)為二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即“核心—接入”。內(nèi)網(wǎng)為辦公網(wǎng)，承載HIS、LIS、PACS、CIS、RIS以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等醫(yī)院的各項醫(yī)療核心業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)對寬帶、傳輸速度等具有較高要求，同時需要考慮未來擴(kuò)容升級需求。外網(wǎng)為互聯(lián)網(wǎng)，用于發(fā)布信息和查詢互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)資料等，穩(wěn)定性和保密性要求較低，但其接入終端和數(shù)據(jù)流特點更為復(fù)雜，同時面臨更多的安全風(fēng)險和攻擊威脅。智能化網(wǎng)即設(shè)備網(wǎng)，主要承載公共廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、入侵報警、停車場管理、建筑設(shè)備自動化等業(yè)務(wù)。內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、智能化網(wǎng)從整體數(shù)據(jù)鏈路上采用物理隔離，保障了業(yè)務(wù)的安全性。在數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)安全區(qū)，通過雙向網(wǎng)閘、安全審計、堡壘機(jī)等相關(guān)安全設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互，保證網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)流動的安全可靠[3]。為保證各網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交互安全，按照國家三級等保要求，在安全隔離交互區(qū)設(shè)置網(wǎng)閘保證數(shù)據(jù)交互安全。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

根據(jù)區(qū)域和功能的不同實施分類設(shè)計，提升未來擴(kuò)容靈活性。為了確保網(wǎng)絡(luò)安全，采用物理隔離設(shè)計。每個網(wǎng)段都有獨立前端接入，通過專用設(shè)備實現(xiàn)物理隔離，防止不同級別數(shù)據(jù)和流量相互干擾和交叉感染。核心節(jié)點虛擬化技術(shù)和雙核心冗余配置進(jìn)一步提升了網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。虛擬化技術(shù)允許在同一物理設(shè)備上運行多個虛擬實例，提高資源利用率，簡化擴(kuò)容和資源分配管理。雙核心冗余配置避免因單點故障導(dǎo)致服務(wù)中斷和數(shù)據(jù)丟失，降低系統(tǒng)維護(hù)和運維復(fù)雜度。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備零配置上線和自動配置管理顯著提升運維效率，新增設(shè)備或替換故障設(shè)備時，系統(tǒng)能自動檢測并應(yīng)用相應(yīng)配置，減少人為錯誤風(fēng)險，加快設(shè)備的部署和恢復(fù)時間，保證網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)可用性和穩(wěn)定性[4]。

（四）信息設(shè)施系統(tǒng)

1.信息接入系統(tǒng)。該系統(tǒng)將外部多種通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)引入院區(qū)內(nèi)，為用戶提供全面通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足醫(yī)院內(nèi)部各種業(yè)務(wù)需求，支持患者和訪客通信需求，提升院區(qū)服務(wù)水平和效率。有效管理內(nèi)部各單體的線纜布線，確保信息中心運作高效和規(guī)范，支持醫(yī)院的信息化建設(shè)和現(xiàn)代化管理需求。2.布線系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)主要為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及語音通信提供物理鏈路，采用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)備及分層星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅為醫(yī)院業(yè)務(wù)提供語音和數(shù)據(jù)的高速公路，同時也為其他弱電系統(tǒng)提供了上層通信管理平臺，是醫(yī)院整個智能化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。根據(jù)醫(yī)院今后業(yè)務(wù)發(fā)展需要和線路設(shè)計適度超前的原則，建設(shè)主干萬兆、千兆到桌面的高速數(shù)據(jù)傳輸通道，以滿足醫(yī)院HIS、LIS、PACS、CIS、RIS系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程醫(yī)療和各種醫(yī)療資料圖像等大容量數(shù)據(jù)的實時傳輸。3.移動通信室內(nèi)信號覆蓋系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效克服因樓內(nèi)屏蔽所造成的信號盲區(qū)，相關(guān)電信運營商的移動電話信號應(yīng)能覆蓋整個醫(yī)院，保證樓內(nèi)移動電話通話質(zhì)量及醫(yī)療設(shè)備的正常使用和患者的人身安全?？紤]到無線通信的特殊性，整個工程的方案、設(shè)計、實施由各提供服務(wù)的電信運營商來完成。4.用戶電話交換系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用數(shù)字程控交換機(jī)方式，能滿足語音、數(shù)據(jù)、視頻一體化需求，且具備多種計費及認(rèn)證方式。系統(tǒng)語音配線架、大對數(shù)語音電纜及語音終端等在綜合布線系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計。5.無線對講系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)，集成了語音、視頻和數(shù)據(jù)終端，有線以及無線設(shè)備均可以無縫接入，簡化了設(shè)備部署和管理，提升了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和互操作性。系統(tǒng)能夠支持復(fù)雜的語音和視頻通信需求，包括公網(wǎng)集群PoC群組群呼功能和視頻交換與分發(fā)能力，確保了語音指揮調(diào)度的效率和效果。智能互通網(wǎng)關(guān)連接饋線在醫(yī)院次高樓建筑延伸安裝全向玻璃鋼天線，通過中繼放大技術(shù)支持模擬信號和數(shù)字信號的傳輸，并且可以實現(xiàn)傳統(tǒng)模擬對講和數(shù)字對講與4G公網(wǎng)對講的互聯(lián)互通，提升醫(yī)院應(yīng)急響應(yīng)和管理效率。6.信息導(dǎo)引及發(fā)布系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中心控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)平臺、多媒體控制器和終端顯示系統(tǒng)四部分組成，可通過接口服務(wù)器和第三方平臺與醫(yī)院HIS系統(tǒng)對接。中心控制系統(tǒng)是一個集成了服務(wù)器和專用管理控制軟件的關(guān)鍵系統(tǒng)。中心管理服務(wù)器安裝了中心管理控制系統(tǒng)軟件，具備資源管理、播放設(shè)置等多個核心功能模塊，可以有效組織和管理各類媒體資源，為用戶提供一體化播放內(nèi)容管理和終端監(jiān)控解決方案。

（五）公共安全系統(tǒng)

醫(yī)院安防總控中心配置院區(qū)操作、顯示、警情處理等各項設(shè)備，其智能化網(wǎng)采用兩層星型架構(gòu)。中心機(jī)房設(shè)有核心交換機(jī)，主要負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換和路由功能。安防中心則設(shè)有千兆接入交換機(jī)，用于連接各個前端安防設(shè)備，保證實時監(jiān)控和響應(yīng)能力。

1.視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻架構(gòu)，通過醫(yī)院的智能化專網(wǎng)進(jìn)行信號傳輸。物聯(lián)網(wǎng)紅外一體機(jī)、人臉識別攝像機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于醫(yī)院實際情況布設(shè)，實現(xiàn)醫(yī)院各個區(qū)域的全方位監(jiān)控覆蓋。特別是在醫(yī)院凈化區(qū)域，如手術(shù)室、潔凈室等，物聯(lián)網(wǎng)信號補(bǔ)盲尤為重要。引入融通單元有效彌補(bǔ)了這些區(qū)域內(nèi)可能存在的信號盲區(qū)，確保了監(jiān)控系統(tǒng)在關(guān)鍵環(huán)境下的可靠性和實時性。醫(yī)院視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

2.停車場管理系統(tǒng)。停車場管理系統(tǒng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，基于醫(yī)院智能化網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸。系統(tǒng)有平臺化多級管理功能及進(jìn)出信息、設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控、報表統(tǒng)計功能，含車流量、收費報表、交接班等。醫(yī)院出入口分別設(shè)一套出入口管理道閘系統(tǒng)（一進(jìn)一出），形成整個地下室停車區(qū)的最外層管理閘口。開放式的閘口為所有車輛提供了便利的進(jìn)出管理方式。當(dāng)車輛駛?cè)胪＼噲鰰r，入口攝像機(jī)自動抓拍車牌，并保存車輛圖片。同時，系統(tǒng)會實時監(jiān)測停車場內(nèi)的剩余車位情況。如果有足夠空閑車位，系統(tǒng)將自動開啟道閘，允許車輛進(jìn)入停車場，無需司機(jī)手動操作，極大地提升了進(jìn)入效率和便利性。當(dāng)車輛駛出停車場時，出口攝像機(jī)同樣會自動抓拍車牌。系統(tǒng)會將出場時的車輛圖片與進(jìn)入時的圖片進(jìn)行比對。比對通過后，系統(tǒng)確認(rèn)車輛已經(jīng)繳費或確認(rèn)收到支付信息，然后自動開啟出口道閘，允許車輛安全離開停車場。

（六）建筑設(shè)備管理系統(tǒng)

1.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于中央管理系統(tǒng)、直接式數(shù)字控制器、現(xiàn)場可執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，對系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果對設(shè)備運行進(jìn)行監(jiān)測，并實現(xiàn)對設(shè)備的自動化控制，確保設(shè)備運行狀態(tài)最佳。為了保證系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性、開放性和升級能力，本項目特意采用基于Web技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)。這種架構(gòu)使得監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器進(jìn)行訪問和管理，無需安裝專門的客戶端軟件，同時便于遠(yuǎn)程訪問和跨平臺操作，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和用戶友好性。2.智能照明控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制大樓走廊的照明，系統(tǒng)的自動化管理降低了人力工作強(qiáng)度，增強(qiáng)了控制的靈活性和可靠性，使得照明系統(tǒng)能夠根據(jù)實際需要自動調(diào)節(jié)亮度和開關(guān)狀態(tài)，不僅提高了能源利用效率，也大大提升了入院舒適感。3.建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)能詳細(xì)分析能源輸配過程中的數(shù)據(jù)，識別能源使用的損耗問題，并提供合理化建議和節(jié)能降耗方案。

四、結(jié)語

綜上所述，在新時代，現(xiàn)代醫(yī)院要想實現(xiàn)智慧醫(yī)院建設(shè)，需要科學(xué)進(jìn)行頂層設(shè)計，緊緊圍繞“基于信息模型的可視化管理平臺”構(gòu)建智慧醫(yī)院整體框架。智慧醫(yī)院建設(shè)需要遵循安全、節(jié)能、共享、發(fā)展的設(shè)計理念，同時需要考慮不同醫(yī)院的實際和發(fā)展需求，不斷提升智慧醫(yī)院建設(shè)水平。

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作者單位：中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司

■ 責(zé)任編輯：王穎振、鄭凱津