基于云計(jì)算架構(gòu)公共健康服務(wù)平臺(tái)

房亞群， 安 進(jìn)

(江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 淮安 223003)

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基于云計(jì)算架構(gòu)公共健康服務(wù)平臺(tái)

房亞群， 安 進(jìn)

(江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 淮安 223003)

隨著“大數(shù)據(jù)”與“云計(jì)算”越來越被大眾熟知及互聯(lián)網(wǎng)+概念的提出，云計(jì)算與健康行業(yè)的聯(lián)系變得越來越緊密.基于云計(jì)算的公共健康服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)總體分為SaaS應(yīng)用層、PaaS管理層以及由網(wǎng)絡(luò)層和感知層組成的IaaS基礎(chǔ)接入層三部分.其關(guān)鍵技術(shù)包括升級(jí)改造技術(shù)、系統(tǒng)實(shí)用技術(shù)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性的技術(shù).

智慧社區(qū)；云計(jì)算；云健康

云計(jì)算[1]是指在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，用戶端不需進(jìn)行大批量的數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)，只要按需把數(shù)據(jù)請(qǐng)求提交到網(wǎng)絡(luò)的云端，所有的數(shù)據(jù)計(jì)算都在云端運(yùn)行，計(jì)算完成后，用戶再通過網(wǎng)絡(luò)從云端獲取結(jié)果的過程[2].

隨著城市化進(jìn)程的加速和生活節(jié)奏的加快，處于亞健康的人在不斷增加[3].與之相對(duì)應(yīng)的是，一些常見的疾病，比如老年病、慢性病的防治逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨鐓^(qū)和家庭為基礎(chǔ).我國(guó)的醫(yī)療模式正逐漸形成以綜合性醫(yī)院治療為主，其他醫(yī)院為輔，并細(xì)化到社區(qū)醫(yī)院以及家庭補(bǔ)充的模式[4].由于一些疾病具有普遍性，家庭對(duì)疾病的預(yù)防、治療、康復(fù)越來越重要. 伴隨醫(yī)療方式的改變，一些適用于社區(qū)、面向家庭的便攜式監(jiān)測(cè)和治療裝置將成為市場(chǎng)需求最多的醫(yī)療器械產(chǎn)品[5].但是目前市面上的家庭便攜式健康檢測(cè)設(shè)備多數(shù)不具備通信能力，只能記錄家庭少數(shù)成員的健康信息，且記錄量有限，更無法實(shí)現(xiàn)醫(yī)患互動(dòng).

健康云是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、信息化的解決方案，在解決上述問題的同時(shí)，為健康業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)，提供了可管、可控、可運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)[6].健康云主要面向社區(qū)醫(yī)院和個(gè)人用戶，通過和云計(jì)算服務(wù)相連能夠?qū)⒃品?wù)覆蓋到社區(qū)醫(yī)院及其服務(wù)點(diǎn)、農(nóng)村醫(yī)療服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)以及更加具有普遍性的家庭用戶.這種云端服務(wù)對(duì)于慢性疾病，比如高血壓、高血脂、冠心病以及心血管疾病等具有很好的適用性[7].健康云一方面有助于疾病的預(yù)防，它根據(jù)收集的信息對(duì)社區(qū)居民進(jìn)行監(jiān)控，找出其中處于亞健康的居民，對(duì)這些居民進(jìn)行歸檔和集中管理，提供應(yīng)有的幫助和有效的預(yù)防治療措施；另一方面，它可以對(duì)社區(qū)中的特有群體，比如殘疾人和老年人進(jìn)行監(jiān)控和管理，同時(shí)能夠?qū)Υ祟惒∪嗽绨l(fā)現(xiàn)、早治療.健康云能對(duì)社區(qū)中的每位居民保持一個(gè)記錄，也可以說是建立一個(gè)電子病歷，且社區(qū)中所有的居民都能夠覆蓋到，對(duì)于健康的居民也能提供保持健康的建議.

通過物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的應(yīng)用可以促進(jìn)居民健康保健水平的提升，促進(jìn)醫(yī)療資源的高度共享，完善城鄉(xiāng)社會(huì)健康保障體系，為醫(yī)療改革提供新型網(wǎng)絡(luò)化的支撐平臺(tái)[8].健康云結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、傳感技術(shù)和通信技術(shù)[9-10].用戶可以通過云服務(wù)，利用健康類的測(cè)量終端實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓、血糖、血氧、心電圖、心率、體溫、BMI等數(shù)據(jù)的采集，并將這些生理指標(biāo)通過有線或者移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給云端平臺(tái).平臺(tái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和呈現(xiàn)，并進(jìn)行預(yù)分析，實(shí)時(shí)給用戶提供健康提示，如制定飲食和保健計(jì)劃以及建議就醫(yī)等[11].用戶還可以通過定制，獲得健康專業(yè)人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)給出的有針對(duì)性的健康保健或提醒就醫(yī)類增值服務(wù).而目前智能移動(dòng)設(shè)備記錄的用戶數(shù)據(jù)不是很全面，在如何將記錄的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的數(shù)據(jù)并解決用戶的問題方面還不是很成熟.對(duì)此，本文提出一個(gè)基于云計(jì)算的健康服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)面臨的困難進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橛脩魩韼椭?

1 總體設(shè)計(jì)

“健康云”系統(tǒng)總體上分為基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層(IaaS)、健康服務(wù)管理層(PaaS)和健康服務(wù)應(yīng)用層(SaaS)三個(gè)層次[12].

1.1 IaaS

它主要包括和用戶相關(guān)性很高的接入層和網(wǎng)絡(luò)層，提供健康云的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接入、計(jì)算和存儲(chǔ)的功能.這層為上層提供健康管理的基礎(chǔ)硬件設(shè)施及整體的基礎(chǔ)架構(gòu)資源平臺(tái).

1.2 PaaS

它為整個(gè)健康云平臺(tái)提供基本的運(yùn)行平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)、中間件和健康服務(wù)應(yīng)用層的承載平臺(tái)，以方便各種健康服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)能夠按照規(guī)范接入健康服務(wù)管理層.這一層提供業(yè)務(wù)管理平臺(tái)以及網(wǎng)絡(luò)基本的計(jì)費(fèi)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，也提供和其他云計(jì)算平臺(tái)相交互的開放平臺(tái).

1.3 SaaS

它為整個(gè)社區(qū)用戶提供醫(yī)療服務(wù).服務(wù)的對(duì)象分為幾個(gè)門戶，各個(gè)門戶都包含幾種服務(wù)，主要有醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)商店、醫(yī)療資源庫(kù)、用戶電子病歷以及健康知識(shí)庫(kù).另外,它還能進(jìn)行系統(tǒng)的安全和權(quán)限管理、信息的隱私管理、平臺(tái)和應(yīng)用的監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和跨應(yīng)用共享信息以及數(shù)據(jù)分析服務(wù)[13].

健康云體系架構(gòu)[15]如圖1所示.

圖1 健康云體系架構(gòu)圖

2 健康云體系設(shè)計(jì)

2.1 IaaS層

接入層的云IaaS是和社區(qū)用戶接觸最緊密的部分，是系統(tǒng)的底層.對(duì)于社區(qū)中云健康系統(tǒng)而言，所有的云端資源都是用戶上傳的數(shù)據(jù)，所有社區(qū)家庭用戶中的接入設(shè)備就是云接入層，也叫感知層[13-14].

系統(tǒng)從智能監(jiān)測(cè)設(shè)備中采集包括個(gè)人信息、身體特征、健康指標(biāo)、行為活動(dòng)、地理信息等方面的健康檔案數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(文檔型、非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù))，運(yùn)用數(shù)據(jù)抽取、清洗等分步式計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合、分類和共享，形成對(duì)檢測(cè)和判斷個(gè)人身體健康狀況有用的信息數(shù)據(jù)報(bào)告.健康云系統(tǒng)在讀取數(shù)據(jù)后，會(huì)分析應(yīng)該做什么檢查，智能化地生成健康建議，并通過智能化手段跟蹤改變個(gè)人生活的行為，實(shí)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的云應(yīng)用[14].

健康云可以與健康監(jiān)控終端行業(yè)的知名企業(yè)合作，支持血氧儀、上臂式血壓計(jì)、腕式血壓儀、多功能監(jiān)護(hù)儀、血糖儀等多款健康監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，通過藍(lán)牙傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降挠脩艚】禂?shù)據(jù)上報(bào).這些設(shè)備的測(cè)量過程快捷、方便，測(cè)量數(shù)據(jù)種類豐富，能滿足多種常見病、慢性病的日常監(jiān)控需求.藍(lán)牙+網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式可實(shí)現(xiàn)近距離通信和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的完美結(jié)合.

健康云支持醫(yī)療設(shè)備通過藍(lán)牙連接到機(jī)頂盒、PC電腦、智能手機(jī)或第四屏等接入設(shè)備上.云健康平臺(tái)的接入設(shè)備可以通過接入網(wǎng)絡(luò)，獲取云服務(wù)端的資源，也可以將接入端的數(shù)據(jù)上傳到云端，在接入端，用戶可以進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，查詢歷史記錄，和云端醫(yī)生進(jìn)行交互，從云端獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行展示.對(duì)于社區(qū)醫(yī)院而言，接入端的設(shè)備是聯(lián)系患者與醫(yī)生的媒介，一臺(tái)接入設(shè)備可以為整個(gè)社區(qū)提供云健康服務(wù)，能夠獲取云健康平臺(tái)云端的所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源.對(duì)于社區(qū)居民而言，通過使用接入端設(shè)備，可以將自己的數(shù)據(jù)上傳，也可以隨時(shí)關(guān)注自己的健康狀況，通過終端獲取社區(qū)醫(yī)生的幫助，對(duì)于社區(qū)中的老人和殘疾人，云終端的接入設(shè)備是一個(gè)可以監(jiān)控用戶的設(shè)備，以方便云端醫(yī)生對(duì)其身體健康情況進(jìn)行監(jiān)控.

2.2 PasS層

健康云提供能力聚合與開放環(huán)境平臺(tái)(PaaS云)，可以通過服務(wù)總線接入電信業(yè)務(wù)(短信、彩信、wappush)、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療信息(如醫(yī)療專家知識(shí)庫(kù)、心電分析模型、健康養(yǎng)生信息、醫(yī)療資源信息)；提供統(tǒng)一計(jì)費(fèi)、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一報(bào)表等后臺(tái)支撐功能，各種應(yīng)用利用相應(yīng)的框架進(jìn)行開發(fā)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外統(tǒng)一界面、統(tǒng)一運(yùn)行和維護(hù)管理、統(tǒng)一報(bào)表展示等功能.應(yīng)用平臺(tái)層通過API將能力層的服務(wù)進(jìn)行封裝，并抽象成一個(gè)原子服務(wù)，為上層應(yīng)用提供服務(wù)，從而簡(jiǎn)化上層服務(wù)的開發(fā).

基于健康云提供的開發(fā)者社區(qū)功能，使社會(huì)上眾多的企業(yè)開發(fā)者和個(gè)人開發(fā)者都能提供具有醫(yī)療保健相關(guān)能力的組件.用戶也可以在開發(fā)者社區(qū)提交自己的業(yè)務(wù)需求或組件需求，由互聯(lián)網(wǎng)上的專業(yè)人員定制開發(fā)，打造社會(huì)化的創(chuàng)新平臺(tái)，豐富健康保健應(yīng)用的數(shù)量，提升健康服務(wù)水平.

當(dāng)今，云計(jì)算的大潮勢(shì)不可擋，同時(shí)，健康管理已經(jīng)發(fā)展成為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè)，有巨大的市場(chǎng)空間.健康云實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算與健康管理的完美融合，提供了一個(gè)可管理、可運(yùn)營(yíng)的健康管理解決方案.

2.3 SaaS層

SaaS服務(wù)層也就是云健康平臺(tái)的服務(wù)層，是通常意義上的云端.它是最上層的應(yīng)用，為整個(gè)系統(tǒng)提供服務(wù).根據(jù)服務(wù)對(duì)象的不同，健康云主要提供推廣門戶、用戶門戶、TV門戶、醫(yī)生門戶和管理門戶方面的服務(wù).各個(gè)門戶的分類依據(jù)是服務(wù)對(duì)象的不同.

推廣門戶：為不同的用戶提供統(tǒng)一的入口，提供醫(yī)療信息、健康知識(shí)發(fā)布的窗口.

用戶門戶、TV門戶：在互聯(lián)網(wǎng)和電視上接收和展示醫(yī)療終端傳送的健康監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保存各類健康數(shù)據(jù)并提供趨勢(shì)分析.提供用戶獨(dú)立的電子病歷、醫(yī)患簽約、面診預(yù)約等醫(yī)患交互功能，并且提供社區(qū)群和家庭群的設(shè)置功能，使用戶能關(guān)注到親屬的健康情況，加強(qiáng)用戶體驗(yàn).

醫(yī)生門戶：提供查看患者電子病歷、獲取業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的患者測(cè)量數(shù)據(jù)告警信息、申請(qǐng)面診預(yù)約等服務(wù).

管理門戶：進(jìn)行角色管理和系統(tǒng)維護(hù)，設(shè)定醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療資源以及用戶群賬號(hào)權(quán)限.

云健康平臺(tái)的服務(wù)內(nèi)容包括：(1)發(fā)送健康報(bào)告.針對(duì)用戶個(gè)人的健康情況發(fā)送報(bào)告，提出健康改善計(jì)劃以及健康警告，按照數(shù)據(jù)指標(biāo)種類分類，從飲食、運(yùn)動(dòng)、生活方式等方面向用戶發(fā)送完全個(gè)性化的健康服務(wù)短信，內(nèi)容力求系統(tǒng)、全面、專業(yè)，用戶通過健康短信可以全面了解健康狀況以及如何避免日常飲食、運(yùn)動(dòng)、工作和生活中的危險(xiǎn)因素.(2)建立健康檔案.對(duì)不同的用戶建立不同的電子病歷.健康檔案服務(wù)建立在云端，用戶僅能查看云端的數(shù)據(jù).(3)提供專家指導(dǎo).通過社區(qū)中用戶上傳的大量數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析工具，可以對(duì)社區(qū)中用戶的身體健康狀況進(jìn)行準(zhǔn)確分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的健康狀況，提供保持健康的建議.用戶可通過接入IaaS的云終端、“云健康”、APP等，實(shí)時(shí)瀏覽個(gè)人健康報(bào)告，參考專家意見.云終端會(huì)對(duì)健康指數(shù)異常的用戶提出警示或與其家人聯(lián)系.

3 關(guān)鍵技術(shù)

(1)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的云服務(wù)，也就是實(shí)現(xiàn)軟件即服務(wù)(SaaS)，需要建設(shè)統(tǒng)一部署、資源共享的“云健康”系統(tǒng)的云服務(wù)，需要對(duì)原有的“云健康”服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行全面的技術(shù)升級(jí).要讓原有的系統(tǒng)支持多機(jī)構(gòu)共享模式，這會(huì)涉及到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).

(2)系統(tǒng)的實(shí)用性.根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析居民健康指標(biāo)，提供給使用者實(shí)用的健康報(bào)告.方便快捷的使用方式和高效的反饋機(jī)制是關(guān)鍵.要有專業(yè)的健康營(yíng)養(yǎng)保健知識(shí)來構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并完成大量的數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)等工作.

(3)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性.一旦“健康云”系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響范圍會(huì)非常大.因此，要在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性，這是本系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一.

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責(zé)任編輯：金 欣

Cloud computing-based service for public health

FANG Ya-qun, AN Jin

(Department of Information Technology, Jiangsu Foods and Drugs Vocational College, Huai'an, Jiangsu 223003, China)

While the big data and cloud computing become increasingly popular in the internet application, it is found that the cloud computing and public health are more closely merged in three phases of SaaS, PaaS and IaaS. It is significant to have the mechanisms constantly updated.

wisdom community; cloud computing; cloud health

2015-06-26

2014年度江蘇省淮安市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(HAC2014007 )

房亞群(1981-)，女，江蘇宿遷人，江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用； 安 進(jìn)(1975-)，男，江蘇淮安人，江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用.

1009-4873(2015)04-0026-04

TP393.09

A