基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備智能平臺研究

李 爽

（北京市大興區(qū)林校路街道社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，北京 102600）

“智慧醫(yī)療”是現(xiàn)代信息化醫(yī)院的目標(biāo)，其中先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備是實現(xiàn)“智慧醫(yī)療”的關(guān)鍵。但目前醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理中，通常需要大量人力和物力對醫(yī)療化學(xué)設(shè)備進(jìn)行管理，這樣不僅效率低，成本也高。在此背景下，本文嘗試結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計一個醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的智能化管理平臺。通過該平臺，突破傳統(tǒng)的的醫(yī)療設(shè)備管理方式，幫助管理人員和醫(yī)護(hù)人員隨時掌握設(shè)備的運行狀態(tài)及對患者的測量數(shù)據(jù)，從而降低人力成本，幫助醫(yī)院設(shè)備管理朝智能化方向轉(zhuǎn)變。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計是基于B/S設(shè)計。該構(gòu)架無客戶端，簡化了用戶使用過程，在服務(wù)器端就能對系統(tǒng)進(jìn)行升級。B/S系統(tǒng)的開發(fā)是Servr端口用HTTP協(xié)議，無需另外定義該層協(xié)議，開發(fā)者可把重點用于業(yè)務(wù)邏輯，使得時間成本降低。用戶通過醫(yī)院電腦就能滿足硬件要求，用瀏覽器即能進(jìn)行訪問。具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計圖Fig.1 System network architecture design

確定使用B/S系統(tǒng)構(gòu)架后，用web服務(wù)器對用戶請求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，用HTTP協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。完成用戶與系統(tǒng)交互。同時本系統(tǒng)還采用MQTT協(xié)議作為設(shè)備與系統(tǒng)之間的物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，即除web服務(wù)器外，還需MQTT作為設(shè)備與系統(tǒng)端的中間代理，完成通信過程。

1.2 系統(tǒng)層次架構(gòu)設(shè)計

用戶與物聯(lián)網(wǎng)交互時，網(wǎng)絡(luò)層主要起交互作用，將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送至管理系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需求對設(shè)備進(jìn)行管理。設(shè)備管理層的主要作用是提供交互接口，連接用戶層和設(shè)備，而內(nèi)部層次架構(gòu)選用MVC設(shè)計。分開處理各項數(shù)據(jù)，利于系統(tǒng)的開發(fā)維護(hù)。具體層次架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)層次架構(gòu)設(shè)計圖Fig.2 System hierarchy design diagram

由圖2可知，View視圖層主要負(fù)責(zé)用戶界面視圖交互，通過Web頁面給用戶提供操作接口。Controller系統(tǒng)邏輯處理層作為系統(tǒng)的核心層，是用戶和系統(tǒng)交互的中間部分，處理核心業(yè)務(wù)的邏輯。其中包括公用組件層和邏輯處理層，負(fù)責(zé)管理信息，以及系統(tǒng)對應(yīng)功能的業(yè)務(wù)邏輯處理。Model數(shù)據(jù)持久層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫訪問操作，對系統(tǒng)邏輯處理層收集的信息進(jìn)行增刪改查操作，同時將系統(tǒng)中業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)模型存入數(shù)據(jù)庫，并對用戶的請求進(jìn)行處理。用戶通過視圖接口修改訪問對Model中模型數(shù)據(jù)。

1.3 系統(tǒng)功能模塊劃分

通過對用戶分析建模，設(shè)立6大功能模塊，每個功能模塊又根據(jù)需求設(shè)立若干子模塊，具體模塊設(shè)計如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊劃分Fig.3 System function module division

2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

2.1 設(shè)備狀態(tài)管理功能的設(shè)計與實現(xiàn)

設(shè)備狀態(tài)管理功能模塊根據(jù)用戶需求分為2個模塊，分別是工作日志管理模塊和運行參數(shù)查看模塊。工作日志管理模塊可根據(jù)用戶的需求，將設(shè)備狀態(tài)分為設(shè)備上下、工作模式切換和報警行為。在設(shè)備出現(xiàn)這些行為后，系統(tǒng)生成記錄，然后存入數(shù)據(jù)庫的運行日志表中。同時該運行日志表可根據(jù)用戶需求設(shè)計設(shè)備ID、設(shè)備名稱、行為描述及行為時間，用戶可根據(jù)需求點擊相應(yīng)按鈕對信息進(jìn)行篩選查看，用戶可根據(jù)需求選擇上述3種行為。

運行參數(shù)查看模塊主要用于對設(shè)備運行狀態(tài)查看，用戶可根據(jù)需求點擊設(shè)備中查看運行參數(shù)選項來查看設(shè)備參數(shù)信息，系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求將模塊溫度、CPU使用率、電池狀態(tài)以表格形式展示。設(shè)備狀態(tài)管理功能的設(shè)計如圖4所示。

圖4 設(shè)備狀態(tài)管理功能設(shè)計圖Fig.4 Design of equipment state management function

2.2 設(shè)備定位與借調(diào)功能的設(shè)計與實現(xiàn)

該功能主要是定位解析功能和地圖顯示定位功能模塊。定位解析功能是為了方便用戶在某設(shè)備中選擇查看定位時，系統(tǒng)對設(shè)備定位信息發(fā)送請求，在設(shè)備內(nèi)部設(shè)有GPS傳感器，該傳感器會根據(jù)需求發(fā)送設(shè)備所在位置。用百度地圖對該信息解析后，得到該設(shè)備所在位置。用戶可根據(jù)需求點擊相應(yīng)按鈕查看位置或地圖。

借調(diào)功能是某些設(shè)備接入系統(tǒng)后，當(dāng)設(shè)備有故障出現(xiàn)，可按照就近原則對設(shè)備進(jìn)行借調(diào)，實現(xiàn)資源共享。設(shè)備定位與借調(diào)功能的設(shè)計如圖5所示。

圖5 設(shè)備定位與借調(diào)功能設(shè)計圖Fig.5 Design of equipment positioning and secondment function

2.3 院內(nèi)患者監(jiān)護(hù)功能的設(shè)計與實現(xiàn)

除滿足用戶需求外，系統(tǒng)還設(shè)計有院內(nèi)患者監(jiān)護(hù)功能模塊，由醫(yī)護(hù)人員使用，用于解析大型監(jiān)護(hù)設(shè)備發(fā)送的參數(shù)和報警信息。用戶進(jìn)入該界面后點擊查看參數(shù)按鈕，系統(tǒng)根據(jù)用戶需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，然后按照類型將數(shù)據(jù)分類，系統(tǒng)會根據(jù)用戶請求顯示參數(shù)的名稱和數(shù)值。

點擊查看報警按鈕后，系統(tǒng)彈出報警信息界面，將經(jīng)過解析的報警名稱、報警級別和報警時間輸出，輸出形式為列表，系統(tǒng)還會對報警信息進(jìn)行儲存，用戶在搜索框進(jìn)行搜索時， 系統(tǒng)會根據(jù)用戶的需求進(jìn)行相關(guān)的查詢，并將查詢的結(jié)果返還給用戶。園內(nèi)患者監(jiān)護(hù)設(shè)計如圖6所示。

圖6 院內(nèi)患者監(jiān)護(hù)功能設(shè)計圖Fig.6 Design of patient monitoring function in hospital

3 系統(tǒng)功能型測試

3.1 設(shè)備狀態(tài)管理模塊測試

對設(shè)備狀態(tài)管理模塊的實現(xiàn)情況進(jìn)行測試，在登陸系統(tǒng)后，確定運行日志及物理參數(shù)的查看功能是否能正常運行。用戶提前進(jìn)行登陸，然后在功能欄內(nèi)找到查看日志并點擊，彈出日志列表后觀察日志的類型，并根據(jù)需求進(jìn)行日志查找，確定勾選后是否是顯示勾選的類型，從而確定該功能是否正常運行。而對查看運行參數(shù)功能測試，則是在設(shè)備列表中點擊查看參數(shù)，觀察給設(shè)備參數(shù)，從而確定該功能能否正常運行。測試用例表如表1所示。

表1 設(shè)備狀態(tài)管理測試用例表Tab.1 Equipment condition management test case table

3.2 設(shè)備定位與借調(diào)模塊測試

該模塊測試是用模擬器上傳定位信息，確定系統(tǒng)能否對該信息進(jìn)行解析。設(shè)備定位與借調(diào)測試?yán)砣绫?所示。

表2 設(shè)備定位與借調(diào)測試用例表Tab.2 Equipment positioning and secondment test case table

4 結(jié)語

為加強(qiáng)醫(yī)院對醫(yī)療設(shè)備的管理效率，與現(xiàn)在智能化技術(shù)結(jié)合，優(yōu)化對患者的監(jiān)護(hù)，設(shè)計出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備管理智能系統(tǒng)，并完成了對該系統(tǒng)的功能和性能測試。該系統(tǒng)沿用目前最主流的B/S構(gòu)架和MQTT協(xié)議構(gòu)建而成，根據(jù)業(yè)務(wù)描述的需求分為6大功能模塊，并對該模塊組件進(jìn)行性能測試。測試結(jié)果顯示該系統(tǒng)的性能較為穩(wěn)定，能正確的讀取處理用戶發(fā)出的指令，進(jìn)而滿足用戶的需求，可在一定程度上提高醫(yī)院工作效率，讓設(shè)備管理慢慢朝智能化轉(zhuǎn)變。