医疗物联网基础平台研究与设计

摘要：在新一轮医改政策确定与落实的背景下，医院以“病人为中心”的服务理念正在逐步取代传统的“以疾病为中心”的理念，各级医疗机构都在加大对医疗信息化的建设投入，移动化、数字化、智能化病房的也逐步成为大型三甲医院的标准配置。市场上以打造智慧医疗、智慧医院的信息化产品推陈出新。这其中涉及了大量物联网技术的应用系统，如果在医院内部，能建立一套标准统一，协议兼容，M2M相通的医疗物联网架构基础服务平台，这将为医院信息化建设节省大量经费，缩短项目实施周期与维护难度，减少物联网设备更新的迭代成本。

关键词：物联网；数据平台；医院信息系统；智慧医疗；三甲医院；医改；

中图分类号： TP391

0引言

目前各级医院都已规划或实施以物联网技术为代表的新一轮的医疗信息化项目的建设高潮。首先，考虑到物联网各层次集成设备众多，厂家之间通信、传输标准不统一，在实施物联网系统时，必然存在需求应用上的交叉与重叠。其次，在信息化高速发展的今天，应用系统与感知层的迭代周期会加快，但计算机网络传输的协议、操作系统及数据库基础性平台的更新发展则相对较慢。所以，在满足物联网系统应用与服务需求的同时，可以预先做好顶层设计，规范各层次之间数据交换与传输标准，提供类型丰富，相互兼容的通信标准。这样可以在保证各类物联网应用系统接入时快速部署，又可以减少因技术迭代而导致的基础性建设的重复投入，这对医院后期的信息发展与规划有重要意义。建设统一的医疗物联网基础平台（Medical Internet of things Platform）（以下简称：MIoTP平台）将为医院今后的信息化发展提供一个新的思路。

1逻辑层次分布

在行业中对物联网逻辑层次划分一般可分为三层，图1描述了MIoTP平台的逻辑层次主要功能与服务范围。第一层是以传感器、执行器、智能节点、数据网关等智能感知硬件组成为代表的物联网感知层设备，该层主要提供的是数据的采集获取。第二层是网络层，一般是以消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）的代理集群、Redis缓存集群、数据库集群、Web服务器集群构成物联网架构的网络层，主要功能定位于信息的传输、安全效验、存储等。第三层为应用层，该层是以应用软件系统，手机APP端，Web网站为主要代表的应用端，主要是提供系统部署、信息展示、流程控制、业务分析、数据统计等，同时还可以加入一些智能化处理联动应用，为大数据与人工智能发展提供信息基础。同时，在整个基础架构中，可建立一套完善的安全性防护策略体系，在各层次中分别采用密钥分配、安全路由、入侵检测、传输加密等信息安全技术对各层的数据安全进行防护。

图1MIoTP平台逻辑层次功能分布图

2层次功能服务

在感知层应用中，通常情况下物联网厂家会有自己指定的感知层接入设备，在这层中，MIoTP平台主要为这些数据采集设备提供网络层双向传输，规范标准，达到采集感知设备与网络层之间的数据共享共用及互通。比如，通过部署全院级的传感网络，提供无线接入，ZigBee，IPV4/6DHCP服务，区域定位服务，节点安全准入服务等。在医疗行业中主要表现为患者体征信息采集，污染区域或特殊区域移动监控与准入识别，人机交互系统识别等。对该层提供基础应用服务的同时，应用厂家可简化自身系统在实施部署中的环节过程。而MIoTP平台仅需通过后端的平台应用配置，即可引入采集传感器的数据，厂家在该层中更多是关心数据如何采集，不用过多的考虑设备采集后的数据在网络配置、传输与安全方面的问题。

在网络层中，MIoTP平台将为医疗物联网系统提供如数据库、WEB服务、MQTT代理集群、Redis缓存集群、中间件、业务消息推送等组件调用接口与服务。传统的方式是在感知层端通过服务请求或提交的方式获取信息，这种方式增加了数据接口间的高耦合性，如果通过MIoTP平台，可以引入同步的实时通信服务组件，这样厂家在无需改变自生产品架构的情況下，就可以获得更快的通信速度、更稳定的服务质量，从而减少系统开销，将传统的请求方式升级改进为响应式的通信方式，可以平滑的将数据同步至指定的第三方数据平台或云端，从而实现更为丰富的实时通信用户体验。在必要时可以在网络层设定约束与过滤机制，达到屏蔽与清洗数据的目的。这样可在解决物联网海量数据增涨的同时又可以为后期大数据的分析提供实时的基础数据来源。

MIoTP平台应用层，多以应用系统的展示、控制指令的下达与数据集成交换服务为主。通过引入服务器、交换机、存储虚拟化等技术，为物联网应用层系统的部署提供快速实施方案，如操作系统，IP地址池，网关与路由，嵌入网络安全防护策略，远程维护安全通道接入策略，第三方数据集成平台对接服务。可为应用层系统提供PC及移动端多种部署方式与安全的解决方案。通过采用易用、美观、专业的控制页面将物联网数据进行实时的同步展示，还可以在该层上集成第三方的数据绑定组件，将感知层获取的实时状态，通过封装后嵌入到系统的服务组件中，方便各系统之间的调用。

图2 展示了MIoTP平台层次功能分布与服务框架。

图2 MIoTP平台层次功能分布与服务

3总结

物联网技术是继计算机及互联网之后，信息产业发展的第三次浪潮。特别是在新一轮医改政策的背景下，要求医院快速响应国家政府的决策。在不断提高医疗质量的同时，采用信息化技术提升医院服务水平。在这一轮的信息化建设高潮中，医院可通过引入MIoTP平台理念作为医院物联网系统的基础架构，统一物联网系统的相关建设与数据交换标准、协议。为物联网信息系统的技术更新预留充足的发展与扩容空间，在节约建设经费的同时又可加快项目实施周期与减小迭代成本，可为医院信息化的建设提供一定的借鉴意义。

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作者简介：王磊（1979.10～），男，计算机硕士，工程师，主要从事医疗信息系统方面的研究。