基于物联网的灾害医疗救援体系构建

陈 锋，侯世科，樊毫军

0 引言

物联网（internet of things，IOT）是指利用现代信息技术，通过将信息设施和信息设备有机连接在一起，组成的一张覆盖所有人和物体并以之为节点的巨大的信息网络。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，国际上将物联网称为是下一个万亿（美元）级的产业。对人类的发展来讲，互联网改变了人与人之间的交互方式，物联网是革命性的改变人跟环境的交互的方式[1]。物联网代表下一代信息网络的建设方向。基于物联网技术的军事信息化网络已经对军事指挥、军事后勤、军事装备、军事网络等产生了深远影响，对推动军队信息化建设、提高部队战斗力发挥了巨大的作用。我国医疗卫生信息化产业正由医院管理信息化（HIS）、医院临床信息化（hospital clinical infovmation，CIS）向区域医疗卫生信息化（regionalmedical infovmation system，RMIS）发展。灾害医疗救援是典型的区域医疗任务，将物联网技术应用于灾害医疗救援领域对于提高救援效率具有重要意义。本文主要探讨物联网技术在灾害医疗救援中的应用，提出了一种灾害医疗救援体系信息化建设的新思路。

1 物联网关键技术

概括来说，物联网可以分为感知层、网络层和应用层，其通过现代信息技术和设备并借助互联网技术实现了物-物相连[2]。

1.1 感知层技术

感知层技术主要用于信息识别和采集，包括物体识别技术、位置识别技术和地理识别技术[3]。物体识别是以条码、二维码、无线射频识别技术（RFID）、摄像头、传感器等基础的物体基本信息感知技术。位置识别是以GPS、伽利略、北斗等为代表的全球定位技术和以实时定位系统（real time location system，RTLS）为代表的复杂小空间定位技术。地理识别技术是以地理信息系统（geograplic infomation system，GIS）为代表的综合性空间信息分析和决策支持根据。

1.2 网络层技术

网络层技术主要用于信息的传送和通信，包括接入网络和核心网络[2]。接入网络是指感知层各类传感器和执行器借助通信技术进行组网实现与互联网的连接，分为有线接入（双绞线、光纤、同轴电缆等）和无线接入（2G、3G、4G、卫星通信、WiMAX、Wi-Fi/WAPI、UWB、ZigBee、蓝牙、RFID 和认知无线电感知网络等）2类。核心网络主要提供用户和网络控制、交换和路由、骨干网传输功能。同时，由于感知层终端很多都使用ISM频段进行通信，而网络层使用基于IPv6/IPv4的互联网和电信网络，需要网关进行有效转换互连。

1.3 应用层技术

应用层技术主要用于信息的交互和调用，包括应用中间件层和应用服务层[2]。应用层技术通过云海计算处理庞大的基础信息数据，中间件（如RFID中间件产品Savant、WinRFID等）可以提高信息处理效率，避免产生信息爆炸效应，通过交互软件和平台提供智能化、个性化用户服务，最终实现与现实世界的实时交互和远程控制，彻底改变传统的信息获取方式和实时控制能力，大大地提高工作效率。

2 物联网技术在救援中的作用

提高灾害医疗救援效率和效益最重要的手段就是实现“人”、“物”和“决策方案”的无缝链接，灾害医学救援行动具有协调难度大、时空跨度大、单位时间工作量大的特点，物联网技术的应用可以实现灾害医疗救援各要素动态、实时协同。

2.1 人员的应用

给指挥员、医疗队员、伤病员配发主动式RFID标签，可以轻松实现身份识别、权限控制、信息传送。指挥员、医疗队员的全部个人信息，甚至值班记录都可以通过RFID标签获得。收治伤病员后第一时间为其生成主动式RFID标签，并将标签信息与野战医疗系统中其个人电子伤票、电子病历进行绑定，医疗人员只需用读写器读取其RFID标签就可以调阅和更新其病历。通过完善外围读写和组网设备，甚至可以对所有人员的活动轨迹进行跟踪，并可以设立电子围栏；可以对伤病员的生命体征监控信息实时更新，实现异地远程调阅；可以对不同人员进行权限设置，设置访问权和访问区域。

2.2 物资的应用

物联网在物流、仓储、配送等物资管理领域的应用已比较成熟。建立灾害医疗救援药材、装备等物资的全球产品电子代码编码体系（EPC），进行“一物一名一码一串描述数据”的编目，理论上可以实现对人员流、装备流、药材流的全程跟踪，能够科学有效地控制接收、分发、调配[1]。

2.2.1 自动化管理

所有物资出入库是可自动生成出入库清单，达到库存量上下限时自动报警，可合理控制库存，自动对库存进行盘点，对物资的保质期、所需配件进行实时提醒。

2.2.2 精确化定位

物资从出厂到使用的每一个环节都可以实现可视化管理。物资运输过程中通过射频卫星芯片和读取设备可以掌握和控制物资的流向，通过读取标签信息，不用打开装运物资的各种规格箱体就可以获得物资清单。2

2.2.3 配送式保障

“资源迷雾”是后勤保障的难题，很多物资在送达灾害现场后失去控制，出现分配不均、得非所需等问题。物联网通过精确的物资信息管理，可以改变逐级前送、被动等待的保障方式，所需物资可以主动配送到救援队乃至单兵。

2.3 信息的应用

2.3.1 决策支持

物联网可以将灾害现场的实际情况通过感知层技术迅速上传，也可以将上级的指示迅速下达。系统平台现场信息处理，可以生成灾害医疗救援全息电子地图，并可以实时更新，便于灾害救援的统一指挥和救援力量的合理使用。

2.3.2 远程医疗

借助物联网技术，远程医疗将更加方便，会诊信息传送的抗干扰能力、保密性、可靠性将得到提高。例如，在救援队内部通过ZigBee组网技术，救护所的医疗人员可以快速获取灾害现场的情况，可以指导现场救治，做好收治准备。

2.3.3 数据分析

通过信息处理系统，可以准确汇总、统计、上报各种灾害医疗救援数据，并实现动态更新。物联网技术有助于获取大量、准确的基线数据，对于灾害医学救援的“大数据、云计算”，具有重要的支撑作用。

3 基于物联网的灾害医疗救援体系

利用物联网技术可以构建智能化灾害医疗救援体系，实现灾害医疗救援的全面感知、全域组网、全体共享、全时控制。

3.1 基于物联网的组织指挥体系

组织指挥体系通过物联网技术建立灾害医疗救援的快速决策支持系统，实现从“预案指挥”向“现场指挥”的转变，如图1所示。

3.1.1 功能设计

灾害医疗救援指挥的难点在于对灾害现场信息的缺失，不能对现场医疗卫生需求做出科学评估，不利于科学合理使用医疗救援力量。灾害医疗救援指挥系统通过物联网技术可以获取灾害现场准确的物体、位置和地理信息，经过辅助决策支持系统的分析，为各级指挥员提供类似“现场指挥”的信息数据。

3.1.2 感知层

对灾害现场的基础信息数据进行收集，实时上报灾情信息、灾害现场定位、灾害现场地理信息、人员物资情况等基础数据。

3.1.3 网络层

对基础数据进行汇总和综合分析，提供6个方面的准确信息，即：灾情评估、医疗卫生需求、医疗救援力量调度、救灾应急管理机构、当地公共设施及服务状况、后勤保障措施。

图1 基于物联网的组织指挥体系

3.1.4 应用层

职能部门专网采用客户机/服务器（C/S）结构，公共互联网采用浏览器/服务器（B/S）结构。应急管理部门、系统管理员通过专网可以访问相应的功能模块，社会公众可以通过http访问Web网页获取有关信息[4]。

3.2 基于物联网的伤员救治体系

伤员救治体系是通过物联网技术建立伤病员从现场到救护所再到后方医院的全程救治信息链，以提高救治效率，如图2所示。

3.2.1 灾害现场

现场搜救人员发现伤病员后，医生用内置RFID读写器的PDA给伤员生成一个RFID标签，将伤病员的电子病历（或电子伤票）与该标签绑定，现场处理完毕后通过物联网短程通信网络将电子病历传送到救护所。

3.2.2 救护所

伤病员在向救护所转运的过程中，其电子病历已经到达救护所，救护所根据信息可以提前做好分类和收治准备。伤员达到后，医生读取其RFID标签，对其进行救治，更新电子病历，各组室可以实时调阅其电子病历，并可以进行远程生命体征监护和远程会诊。

3.2.3 后方医院

图2 基于物联网的伤员救治体系

伤员如需后送至后方医院，留观后送组医生提前将其电子病历通过互联网或电信网络传到服务器，后方医院医生可以提前掌握伤病员的详细情况，做好救治准备。医院内各种医疗设备通过物联网医用无线通信标准进行无线连接，各种医疗设备的无线通信实现兼容，快速采集伤员各种医疗数据直接上传至服务器，并自动嵌入病历[5-6]。

3.3 基于物联网的物资保障体系

物资保障体系是指通过物联网技术建立物资信息、物流信息链，实时监控物资从出厂到仓储到灾害现场的全部物流过程，如图3所示。

图3 基于物联网的物资保障体系

3.3.1 物资出厂准备阶段

企业（工厂）生产灾害医学救援物资后，对其进行编码生成EPC，再生成包含EPC信息的RFID标签，通过阅读器和网络将EPC信息记录到本地电子产品代码信息服务器（EPCIS），同时将EPC信息注册到对象名解析服务器（ONS）中，并通过ONS将EPC信息转换成实体标记语言PML并存储在PML服务器上。PML服务器主要储存产品的原始信息和产品在供应链中的路径信息[7]。

3.3.2 物流及仓储阶段

物资出厂后，在运输途中通过移动跟踪系统（MTS）实现可视化物流，在重要港口、机场、铁道、公路、物流中心安装固定RFID阅读器，在运输沿线部署移动RFID阅读器，全程监控、调整物资的流向和流速。到达仓储库房后，运用物联网技术实现物资收、发、管、运的自动化作业。物资从库房发出后，仍然通过MTS进行实时监控。

3.3.3 现场调配阶段

物资到达灾害现场后，依据各单位的需求数据，可以读取RFID标签实现反向物资信息查询，选择需要配送的物资，并定位到货位（货箱），进行精确配送保障。救援队接收物资后可以通过队员的RFID标签读取其物资需求信息，精确保障到个人或组室。所有带有RFID标签的物资，在各组室的消耗量、库存量以及在各组室之间的流动情况，都可以通过各组室的RFID阅读器进行记录和定位，实现物资使用的动态管理[8]。

4 结语

随着物联网技术的快速发展，将给信息化领域带来革命性的变化。物联网技术在灾害医疗救援中的应用，实现了人员、物资和信息三者之间的无缝链接，将电子伤票、电子病历、医疗设备信息终端、伤员医疗信息、医疗信息化系统等现有平台有机地整合在一起，有效解决灾害医疗救援末端延迟和远程响应问题，可以大大地提高灾害医疗救援的效率和效果。

[1] 王青.物联网在医学领域的应用[J].医学信息，2011，24（4）：1862-1 863.

[2] 顾金星，苏喜生，马石.物联网与军事后勤[M].北京：电子工业出版社，2012：2-10.

[3] 徐勇军，刘禹，王峰.物联网关键技术[M].北京：电子工业出版社,2012：2-15.

[4] 蔡菲，崔健，丁宁，等.基于GIS和GPS的地震应急救援指挥系统[J].计算机应用与软件，2010，27（4）：83-86.

[5] 王陈海，吴太虎.短距离无线通信技术发展及在医疗监护中的应用[J].医疗卫生装备，2008，29（1）：30-34.

[6] 俞磊，陆阳，田一鸣，等.医院物联网体系结构和关键技术研究[J].传感器与微系统，2012，31（6）：76-78.

[7] 俞磊，陆阳，朱晓玲，等.物联网技术在医疗领域的研究进展[J].计算机应用研究，2012，29（1）：1-6.

[8] 三宅信一郎，周文豪.RFID物联网世界最新应用[M].北京：北京理工大学出版社，2012：143-162.