智慧云病房系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究

摘要：文章基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，結(jié)合國(guó)家“健康中國(guó)”發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施和對(duì)現(xiàn)代智慧科技賦能的大健康生態(tài)體系的不斷探索，針對(duì)目前醫(yī)院病房普遍存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)智慧病房建設(shè)規(guī)劃和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，主要從提升人性化服務(wù)、便捷高效管理、節(jié)能、平疫結(jié)合等方面探索了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了智慧云病房的系統(tǒng)架構(gòu)、主要功能以及主要實(shí)施內(nèi)容，最后闡述了智慧云病房系統(tǒng)的推廣意義和面臨的挑戰(zhàn)，為優(yōu)化醫(yī)院智慧病房的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧云病房系統(tǒng);體系架構(gòu)設(shè)計(jì);5G;大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TU246.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2021）12-0000-00

0引言

隨著國(guó)家“健康中國(guó)”發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施和對(duì)現(xiàn)代智慧科技賦能的大健康生態(tài)體系的不斷探索，醫(yī)療行業(yè)的格局正在不斷革新，力求實(shí)現(xiàn)以“精準(zhǔn)醫(yī)療、精誠(chéng)服務(wù)、精益管理”為核心理念的價(jià)值醫(yī)療，涵蓋診前、診中、診后的全流程健康醫(yī)療服務(wù)體系正在形成。其中，智慧病房的建設(shè)與患者的就醫(yī)體驗(yàn)、醫(yī)護(hù)的診療服務(wù)水平以及醫(yī)院能源、設(shè)備等的管控關(guān)系十分密切，且需要在設(shè)計(jì)及基建階段就進(jìn)行整體的規(guī)劃與實(shí)施。

病房是整個(gè)醫(yī)院中的耗能主體，也是各種醫(yī)療設(shè)備的載體，更是病人的生活和治療的主要場(chǎng)所。智慧云病房以輔助醫(yī)療為目標(biāo)，是智慧醫(yī)療中的主要應(yīng)用場(chǎng)景。在后疫情時(shí)代，綜合醫(yī)院需充分運(yùn)用信息化、智慧化手段，提升“平疫結(jié)合”智慧化運(yùn)行管理能力。醫(yī)院借助5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)，就是為了適應(yīng)這些醫(yī)療服務(wù)需求的變化。

1 目前醫(yī)院病房存在的痛點(diǎn)

目前，醫(yī)院的病房普遍存在一些問(wèn)題：第一，患者的收治信息與診斷體征，仍主要依靠醫(yī)護(hù)人員人工抄寫錄入和核對(duì)，工作量大、效率較低。第二，病人的住院生活便捷性顯著較低，且病人與陪護(hù)家屬需要獲取的各類信息，大部分需要經(jīng)過(guò)奔波才能獲取，無(wú)形中增加了醫(yī)院人員密集區(qū)域的人員流動(dòng)量，不利于感控。第三，病人的精神需求得不到充分滿足，情緒低落會(huì)影響康養(yǎng)進(jìn)程。第四，醫(yī)院與患者的交互性差，缺少有效互動(dòng)。第五，病房的燈光、門窗、空調(diào)、新風(fēng)、電器等設(shè)備控制極不方便，無(wú)菌科室容易感染。第六，病房?jī)?nèi)智能化系統(tǒng)數(shù)量龐雜，未能進(jìn)行有效整合，新系統(tǒng)、新技術(shù)難以接入。

2 智慧云病房系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃

針對(duì)目前醫(yī)院病房普遍存在的痛點(diǎn)，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)，以期較好解決上述問(wèn)題。智慧云病房指的是通過(guò)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)和傳感器等新技術(shù)，以智能終端設(shè)備為載體，通過(guò)管理和服務(wù)的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)病房人性化服務(wù)、便捷高效管理、智慧診療和節(jié)能降耗。智慧云病房在建設(shè)和發(fā)展中往往呈現(xiàn)出四個(gè)鮮明特征[1，2]：

（1）提供更多人性化服務(wù)。智慧云病房在定位、建筑環(huán)境設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)、服務(wù)流程等方面緊緊圍繞這一目標(biāo)展開(kāi)。（2）便捷高效管理。智慧云病房的發(fā)展過(guò)程就是不斷優(yōu)化、創(chuàng)新管理和服務(wù)的過(guò)程，通過(guò)后臺(tái)、手機(jī)可視化技術(shù)以更少的人力便捷高效的管理更多的病房。（3）輔助診療，實(shí)現(xiàn)床旁智慧查房和病患相關(guān)疾病診療大數(shù)據(jù)的建立。第四，注重節(jié)能降耗。依托房間的集中控制、統(tǒng)一控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整體的節(jié)能降耗、能源管理。

3智慧云病房系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)主要由四大部分組成：智慧云病房的綜合應(yīng)用（即應(yīng)用層）、大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)系統(tǒng)（即處理層）、通訊系統(tǒng)（即網(wǎng)絡(luò)層）、物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及控制部分（即感知層）[3，4]。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

通過(guò)利用房間內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、嵌入式（ARM系統(tǒng)）等技術(shù)手段，對(duì)病房?jī)?nèi)的各種環(huán)境物理量、電氣設(shè)備的狀態(tài)和患者生理信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線采集和管理;通過(guò)通訊系統(tǒng)上傳到智慧云病房大數(shù)據(jù)云平臺(tái);系統(tǒng)云平臺(tái)根據(jù)一定的算法、大數(shù)據(jù)、系統(tǒng)模式和深度學(xué)習(xí)等智慧運(yùn)算，自動(dòng)下傳數(shù)據(jù);再通過(guò)相應(yīng)的硬件系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有子系統(tǒng)的設(shè)備、電器的數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程智能化控制，最終滿足醫(yī)院對(duì)病房舒適、節(jié)能、方便和高效管理的需求。

4智慧云病房的主要功能

智慧云病房的建設(shè)是以體驗(yàn)為導(dǎo)向，即病患、醫(yī)護(hù)、醫(yī)院管理者的感覺(jué)，比如簡(jiǎn)單、便捷、高效、愉悅的感覺(jué);以平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用平臺(tái)化思維整合病房里的各類應(yīng)用，借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G、人工智能等新技術(shù)建設(shè)統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行管控;以場(chǎng)景為核心，探索病房區(qū)域內(nèi)各種場(chǎng)景的應(yīng)用，優(yōu)化流程和交互體驗(yàn)。基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房典型應(yīng)用場(chǎng)景如下[5-7]：

（1）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集：醫(yī)院院內(nèi)布設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，依賴于5G的大連接特性，院內(nèi)監(jiān)護(hù)設(shè)備、個(gè)人可穿戴設(shè)備都可以實(shí)時(shí)獨(dú)立聯(lián)網(wǎng)，真正做到可持續(xù)監(jiān)控，為醫(yī)生的診療起到輔助作用，為患者提供不間斷的醫(yī)療監(jiān)護(hù)。設(shè)備測(cè)量完成，結(jié)果自動(dòng)錄入，自動(dòng)同步護(hù)士站數(shù)據(jù)看板。（2）床旁智慧查房：同醫(yī)院HIS系統(tǒng)“空中”聯(lián)通，醫(yī)護(hù)人員在查房模塊身份驗(yàn)證后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄查房人員、床號(hào)、查房時(shí)間等相關(guān)信息，生成表格供相關(guān)人員查閱。提高醫(yī)護(hù)人員工作效率。疫情期間可降低移動(dòng)推車等設(shè)備出入多個(gè)病房造成的交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。（3）床旁探視：實(shí)現(xiàn)高帶寬清晰遠(yuǎn)程視頻診療/探視，傳遞多個(gè)專家診療意見(jiàn)和家人的鼓勵(lì)，增強(qiáng)康復(fù)信心，配合醫(yī)護(hù)管理工作。在疫情或突發(fā)公共衛(wèi)生安全事件時(shí)，可第一時(shí)間采取隔離措施。（4）床旁智慧宣教：借助5G的高帶寬性能，提供專業(yè)的宣教內(nèi)容，不占用院內(nèi)的帶寬資源。實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步流暢反復(fù)播放，使護(hù)士宣教更輕松，且能實(shí)現(xiàn)宣教內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)性化結(jié)合的方式，使床旁宣教更加人性化。（5）床旁線上服務(wù)：提供點(diǎn)餐、購(gòu)物和護(hù)工聘請(qǐng)接口，提供支付結(jié)算入口，所有服務(wù)經(jīng)醫(yī)院權(quán)威認(rèn)證，規(guī)避患者使用風(fēng)險(xiǎn)。在疫情期間，可有效減少陪護(hù)人員出入電梯、商超、餐廳、門診大廳等人員密集場(chǎng)所，減少院內(nèi)人員流動(dòng)量，同時(shí)提升患者體驗(yàn)和病區(qū)管理水平。實(shí)時(shí)展示醫(yī)院支付系統(tǒng)結(jié)算二維碼，患者床旁掃碼自助結(jié)算。（6）床旁多媒體娛樂(lè)：可提供電視直播和視頻點(diǎn)播等服務(wù)，有效安撫患者治療過(guò)程中的情緒，同房患者互不打擾，營(yíng)造和諧的病房環(huán)境。（7）多功能模塊支持靈活配置升級(jí)：在VIP病房床旁分機(jī)集成智能病房控制模塊，可實(shí)現(xiàn)在床頭統(tǒng)一控制燈、空調(diào)和窗簾等，為患者提供高檔酒店式的入住體驗(yàn)。（8）應(yīng)急醫(yī)療場(chǎng)景下的應(yīng)用：應(yīng)急情況下，醫(yī)院的普通病房可能會(huì)改造成臨時(shí)ICU重癥病房，需要增加大量的心電圖機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、血氧儀等診療設(shè)備。在固定的病房中，這些診療設(shè)備通常都是有線方式接入網(wǎng)絡(luò)。借助自適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)診療設(shè)備的無(wú)線化、移動(dòng)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)診療設(shè)備即插即用、靈活機(jī)動(dòng)調(diào)配，滿足應(yīng)急醫(yī)療場(chǎng)景的需要。另外，借助5G網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)5G配送機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航路徑規(guī)劃、安全避障、語(yǔ)音指令、定時(shí)提醒，進(jìn)入隔離病房遞送物品藥品食品，減少交叉感染風(fēng)險(xiǎn)和降低醫(yī)護(hù)工作量。

5主要實(shí)施內(nèi)容

智慧云病房系統(tǒng)可采用功能模塊化設(shè)計(jì)，逐步完善云平臺(tái)大數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)其它智慧系統(tǒng)或設(shè)備的兼容和擴(kuò)展。首先完成智慧云病房的基本建設(shè)，再逐步增加病人生物信息數(shù)據(jù)采集功能模塊等其他系統(tǒng)功能模塊。

（1）病房綜合布線：系統(tǒng)采用C-BUS總線式模式，傳感器和各種數(shù)據(jù)采用總線接入系統(tǒng)，用一根網(wǎng)線即可聯(lián)接所有的傳感器和控制面板。這樣大大的節(jié)省布線，減少安裝工時(shí)，調(diào)試和維護(hù)方便，便于擴(kuò)充容量，提高系統(tǒng)的可靠性，通過(guò)軟件可任意定義輸入輸出端口。（2）安裝病房?jī)?nèi)的各種控制面板和設(shè)備：安裝空調(diào)、新風(fēng)、燈具、控制面板、電動(dòng)窗簾、開(kāi)窗器等，設(shè)備聯(lián)接并設(shè)置通訊。（3）安裝和設(shè)置房間的各種傳感器：包括門磁、窗磁、光照度傳感器、多普勒傳感器、熱紅外傳感器、風(fēng)雨傳感器、溫度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器等，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)及地址。（4）建立系統(tǒng)服務(wù)器和通訊網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)建系統(tǒng)服務(wù)器和通訊網(wǎng)絡(luò)，建立WIFI無(wú)線網(wǎng)，系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)主交換機(jī)聯(lián)接樓層交換機(jī)，樓層交換機(jī)聯(lián)接樓層所有房間的RCU，構(gòu)建局域網(wǎng)。（5）建立大數(shù)據(jù)云平臺(tái)：安裝系統(tǒng)軟件、病戶端軟件、調(diào)試數(shù)據(jù)庫(kù)、調(diào)試大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)。（6）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人機(jī)交互控制、語(yǔ)音控制、遠(yuǎn)程控制及各種模式控制，接收云平臺(tái)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制病房?jī)?nèi)所有電器。

6結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房建設(shè)可系統(tǒng)復(fù)制，大面積推廣。本系統(tǒng)可推廣到各種醫(yī)院、養(yǎng)老院以及特殊家庭和機(jī)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)給醫(yī)院智慧病房建設(shè)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，也給醫(yī)院智慧病房系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的思路。隨著云計(jì)算技術(shù)、5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)）、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將會(huì)與之互相結(jié)合、互推助力，實(shí)現(xiàn)真正的“智慧醫(yī)療”。

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收稿日期：2021-10-22

*基金項(xiàng)目：山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳2020年科技示范工程項(xiàng)目《基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究》（2020-S6-1）。

作者簡(jiǎn)介：孫溪（1981—），女，山東濟(jì)南人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：建筑電氣及智能化。

Abstract： Based on the Internet of things， cloud computing， 5G， big data and other new technologies，combinedwith implementation of national "healthy China" development strategy and the unceasing exploration of the great healthy ecological system endowed with modern intelligent science and technology， the article aims at the common problems existing in hospital wards at present， based on the study of intelligent ward construction planning and system architecture design， this paper explores the design of intelligent cloud ward system based on Internet of things architecture from aspects of enhancing humanized service， convenient and efficient management， energy saving， integration of peace and epidemic， etc.， this paper introduces the system architecture， main functions and main implementation contents of the smart cloud ward， and expounds the popularization significance and challenges of the smart cloud ward system in order to provide references for optimizing the construction of the smart ward in the hospital.

Keywords： Internet of Things; Intelligent cloud ward system; Architecture design; 5G; Big data