基于云计算架构公共健康服务平台

房亚群， 安 进

(江苏食品药品职业技术学院 信息工程系，江苏 淮安 223003)



基于云计算架构公共健康服务平台

房亚群， 安 进

(江苏食品药品职业技术学院 信息工程系，江苏 淮安 223003)

随着“大数据”与“云计算”越来越被大众熟知及互联网+概念的提出，云计算与健康行业的联系变得越来越紧密.基于云计算的公共健康服务平台的体系结构总体分为SaaS应用层、PaaS管理层以及由网络层和感知层组成的IaaS基础接入层三部分.其关键技术包括升级改造技术、系统实用技术和实现系统业务连续性的技术.

智慧社区；云计算；云健康

云计算[1]是指在大数据环境下，用户端不需进行大批量的数据运算、存储，只要按需把数据请求提交到网络的云端，所有的数据计算都在云端运行，计算完成后，用户再通过网络从云端获取结果的过程[2].

随着城市化进程的加速和生活节奏的加快，处于亚健康的人在不断增加[3].与之相对应的是，一些常见的疾病，比如老年病、慢性病的防治逐渐转变为以社区和家庭为基础.我国的医疗模式正逐渐形成以综合性医院治疗为主，其他医院为辅，并细化到社区医院以及家庭补充的模式[4].由于一些疾病具有普遍性，家庭对疾病的预防、治疗、康复越来越重要. 伴随医疗方式的改变，一些适用于社区、面向家庭的便携式监测和治疗装置将成为市场需求最多的医疗器械产品[5].但是目前市面上的家庭便携式健康检测设备多数不具备通信能力，只能记录家庭少数成员的健康信息，且记录量有限，更无法实现医患互动.

健康云是一个网络化、信息化的解决方案，在解决上述问题的同时，为健康业务的运营，提供了可管、可控、可运营的平台[6].健康云主要面向社区医院和个人用户，通过和云计算服务相连能够将云服务覆盖到社区医院及其服务点、农村医疗服务网点以及更加具有普遍性的家庭用户.这种云端服务对于慢性疾病，比如高血压、高血脂、冠心病以及心血管疾病等具有很好的适用性[7].健康云一方面有助于疾病的预防，它根据收集的信息对社区居民进行监控，找出其中处于亚健康的居民，对这些居民进行归档和集中管理，提供应有的帮助和有效的预防治疗措施；另一方面，它可以对社区中的特有群体，比如残疾人和老年人进行监控和管理，同时能够对此类病人早发现、早治疗.健康云能对社区中的每位居民保持一个记录，也可以说是建立一个电子病历，且社区中所有的居民都能够覆盖到，对于健康的居民也能提供保持健康的建议.

通过物联网和云计算的应用可以促进居民健康保健水平的提升，促进医疗资源的高度共享，完善城乡社会健康保障体系，为医疗改革提供新型网络化的支撑平台[8].健康云结合了物联网、云计算、传感技术和通信技术[9-10].用户可以通过云服务，利用健康类的测量终端实现对血压、血糖、血氧、心电图、心率、体温、BMI等数据的采集，并将这些生理指标通过有线或者移动通信网络传输给云端平台.平台将数据进行存储和呈现，并进行预分析，实时给用户提供健康提示，如制定饮食和保健计划以及建议就医等[11].用户还可以通过定制，获得健康专业人员根据这些数据给出的有针对性的健康保健或提醒就医类增值服务.而目前智能移动设备记录的用户数据不是很全面，在如何将记录的海量数据转化为有用的数据并解决用户的问题方面还不是很成熟.对此，本文提出一个基于云计算的健康服务平台的设计方案，对面临的困难进行分析，希望能够为用户带来帮助.

1 总体设计

“健康云”系统总体上分为基础设施服务层(IaaS)、健康服务管理层(PaaS)和健康服务应用层(SaaS)三个层次[12].

1.1 IaaS

它主要包括和用户相关性很高的接入层和网络层，提供健康云的操作系统、网络接入、计算和存储的功能.这层为上层提供健康管理的基础硬件设施及整体的基础架构资源平台.

1.2 PaaS

它为整个健康云平台提供基本的运行平台，包括数据、中间件和健康服务应用层的承载平台，以方便各种健康服务应用系统能够按照规范接入健康服务管理层.这一层提供业务管理平台以及网络基本的计费运营平台，也提供和其他云计算平台相交互的开放平台.

1.3 SaaS

它为整个社区用户提供医疗服务.服务的对象分为几个门户，各个门户都包含几种服务，主要有医疗应用系统商店、医疗资源库、用户电子病历以及健康知识库.另外,它还能进行系统的安全和权限管理、信息的隐私管理、平台和应用的监控管理、数据结构和跨应用共享信息以及数据分析服务[13].

健康云体系架构[15]如图1所示.

图1 健康云体系架构图

2 健康云体系设计

2.1 IaaS层

接入层的云IaaS是和社区用户接触最紧密的部分，是系统的底层.对于社区中云健康系统而言，所有的云端资源都是用户上传的数据，所有社区家庭用户中的接入设备就是云接入层，也叫感知层[13-14].

系统从智能监测设备中采集包括个人信息、身体特征、健康指标、行为活动、地理信息等方面的健康档案数据，根据数据的特点(文档型、非结构化和结构化数据)，运用数据抽取、清洗等分步式计算方法，实现数据的整合、分类和共享，形成对检测和判断个人身体健康状况有用的信息数据报告.健康云系统在读取数据后，会分析应该做什么检查，智能化地生成健康建议，并通过智能化手段跟踪改变个人生活的行为，实现健康数据的云应用[14].

健康云可以与健康监控终端行业的知名企业合作，支持血氧仪、上臂式血压计、腕式血压仪、多功能监护仪、血糖仪等多款健康监控设备的应用，通过蓝牙传输的方式将采集到的用户健康数据上报.这些设备的测量过程快捷、方便，测量数据种类丰富，能满足多种常见病、慢性病的日常监控需求.蓝牙+网络的传输方式可实现近距离通信和远程数据通信的完美结合.

健康云支持医疗设备通过蓝牙连接到机顶盒、PC电脑、智能手机或第四屏等接入设备上.云健康平台的接入设备可以通过接入网络，获取云服务端的资源，也可以将接入端的数据上传到云端，在接入端，用户可以进行业务操作，查询历史记录，和云端医生进行交互，从云端获取数据进行展示.对于社区医院而言，接入端的设备是联系患者与医生的媒介，一台接入设备可以为整个社区提供云健康服务，能够获取云健康平台云端的所有业务系统的资源.对于社区居民而言，通过使用接入端设备，可以将自己的数据上传，也可以随时关注自己的健康状况，通过终端获取社区医生的帮助，对于社区中的老人和残疾人，云终端的接入设备是一个可以监控用户的设备，以方便云端医生对其身体健康情况进行监控.

2.2 PasS层

健康云提供能力聚合与开放环境平台(PaaS云)，可以通过服务总线接入电信业务(短信、彩信、wappush)、互联网、医疗信息(如医疗专家知识库、心电分析模型、健康养生信息、医疗资源信息)；提供统一计费、统一配置、统一报表等后台支撑功能，各种应用利用相应的框架进行开发后，可实现对外统一界面、统一运行和维护管理、统一报表展示等功能.应用平台层通过API将能力层的服务进行封装，并抽象成一个原子服务，为上层应用提供服务，从而简化上层服务的开发.

基于健康云提供的开发者社区功能，使社会上众多的企业开发者和个人开发者都能提供具有医疗保健相关能力的组件.用户也可以在开发者社区提交自己的业务需求或组件需求，由互联网上的专业人员定制开发，打造社会化的创新平台，丰富健康保健应用的数量，提升健康服务水平.

当今，云计算的大潮势不可挡，同时，健康管理已经发展成为21世纪的朝阳产业，有巨大的市场空间.健康云实现了云计算与健康管理的完美融合，提供了一个可管理、可运营的健康管理解决方案.

2.3 SaaS层

SaaS服务层也就是云健康平台的服务层，是通常意义上的云端.它是最上层的应用，为整个系统提供服务.根据服务对象的不同，健康云主要提供推广门户、用户门户、TV门户、医生门户和管理门户方面的服务.各个门户的分类依据是服务对象的不同.

推广门户：为不同的用户提供统一的入口，提供医疗信息、健康知识发布的窗口.

用户门户、TV门户：在互联网和电视上接收和展示医疗终端传送的健康监控数据，保存各类健康数据并提供趋势分析.提供用户独立的电子病历、医患签约、面诊预约等医患交互功能，并且提供社区群和家庭群的设置功能，使用户能关注到亲属的健康情况，加强用户体验.

医生门户：提供查看患者电子病历、获取业务系统提供的患者测量数据告警信息、申请面诊预约等服务.

管理门户：进行角色管理和系统维护，设定医疗机构、医疗资源以及用户群账号权限.

云健康平台的服务内容包括：(1)发送健康报告.针对用户个人的健康情况发送报告，提出健康改善计划以及健康警告，按照数据指标种类分类，从饮食、运动、生活方式等方面向用户发送完全个性化的健康服务短信，内容力求系统、全面、专业，用户通过健康短信可以全面了解健康状况以及如何避免日常饮食、运动、工作和生活中的危险因素.(2)建立健康档案.对不同的用户建立不同的电子病历.健康档案服务建立在云端，用户仅能查看云端的数据.(3)提供专家指导.通过社区中用户上传的大量数据，运用大数据分析工具，可以对社区中用户的身体健康状况进行准确分析，实时监控用户的健康状况，提供保持健康的建议.用户可通过接入IaaS的云终端、“云健康”、APP等，实时浏览个人健康报告，参考专家意见.云终端会对健康指数异常的用户提出警示或与其家人联系.

3 关键技术

(1)实现系统的云服务，也就是实现软件即服务(SaaS)，需要建设统一部署、资源共享的“云健康”系统的云服务，需要对原有的“云健康”服务平台进行全面的技术升级.要让原有的系统支持多机构共享模式，这会涉及到数据结构的重新设计与实现.

(2)系统的实用性.根据监测设备采集的数据，详细分析居民健康指标，提供给使用者实用的健康报告.方便快捷的使用方式和高效的反馈机制是关键.要有专业的健康营养保健知识来构建系统数据库，并完成大量的数据分析、统计等工作.

(3)实现系统的业务连续性.一旦“健康云”系统出现故障，影响范围会非常大.因此，要在系统出现故障的情况下，保持业务的连续性，这是本系统需要解决的关键技术之一.

[1] 李勇.云计算对信息技术发展的影响[J].医学信息学杂志,2010(3):1-5.

[2] 吴吉义，平玲娣，潘雪增，等.云计算从概念到平台[J].电信科学，2009(12):23-30.

[3] 孟宏伟,黄丽芳.云计算解析[J].硅谷,2010(10):35-36.

[4] 钟志水.云计算的现在和未来[J].现代计算机:专业版,2010(1):34-37.

[5] 李胜.浅谈云计算[J].电脑知识与技术,2010(9):2140-2141.

[6] 戴元顺.云计算技术简述[J].信息通信技术,2010(2):29-35.

[7] 郭春梅,毕学尧,杨帆.云计算安全技术研究与趋势[J].信息网络安全,2010(4):16-17.

[8] 袁喆,米欧.云计算研究和发展综述[J].软件导刊,2010(3):3-4.

[9] 陈康，郑纬民.云计算:系统实例与研究现状[J].Journal of Software,2009(5):1337-1348.

[10] 李德毅,陈桂生,张海粟.云计算热点问题分析[J].中兴通讯技术,2010(4):1-5.

[11] 邱树伟.若干云计算技术关键问题剖析[J].琼州学院学报,2010(2):47-50.

[12] 陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用,2009(9):2562-2567.

[13] 唐川.浅谈云计算的概念问题[J].科技情报开发与经济,2010(10):90-92.

[14] 何明,郑翔,赖海光,等.云计算技术发展及应用探讨[J].电信科学,2010(5):42-46.

[15] 张建勋，古志民，郑超.云计算研究进展综述[J].计算机应用研究，2010(2):429-433.

责任编辑：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年度江苏省淮安市产学研协同创新计划项目(HAC2014007 )

房亚群(1981-)，女，江苏宿迁人，江苏食品药品职业技术学院讲师，硕士，研究方向：计算机网络技术及应用； 安 进(1975-)，男，江苏淮安人，江苏食品药品职业技术学院副教授，硕士，研究方向：计算机工程应用.

1009-4873(2015)04-0026-04

TP393.09

A