社区健康物联网信息服务系统设计研究

（福建中医药大学 管理学院， 福州 350122）

[摘 要] 为了使社区居民享受高效、便捷的社区医疗服务，进行了社区健康物联网信息服务系统设计研究，该研究根据系统设计需求，同时基于物联网技术，提出分别为感知层、网络传输层和应用层的体系架构，其中对系统应用层的各模块，具体包括社区居民信息管理模块、社区健康信息管理模块、专家咨询会诊和系统管理模块进行了介绍。研究发现建设社区健康物联网信息服务系统可以为居民提供健康监护和高质量的健康服务，使医疗资源能够合理配置，能够减少卫生资源的浪费，改善国家健康产出。

[关键词] 社区健康；物联网；信息服务系统

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 07. 082

[中图分类号] TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）07- 0186- 03

0 引 言

目前公众越来越关注自身的健康状况，同时随着计算机网络的迅速普及，公众对社区健康服务信息化的要求日益强烈。他们渴望拥有一个能帮他们了解自身的健康状况和健康信息并提供健康服务的平台，为健康保驾护航。对于社区卫生工作者而言，他们也需要拥有一个能为他们提供高效、便捷的健康信息管理的平台，提高自身专业水平、服务水平以及管理水平[1]。2015年3月国务院发布的《全国医疗卫生服务体系规划纲要（2015—2020年）》中提到：“积极应用移动互联网、物联网、云计算、可穿戴设备等新技术，推动惠及全民的健康信息服务和智慧医疗服务，推动健康大数据的应用，逐步转变服务模式，提高服务能力和管理水平[2]。”建设社区健康物联网信息服务平台是社会发展的必然趋势，可以提高公众的健康信息素养水平，能够促进公众对疾病的预防和控制，能够提高公众对自我健康管理能力，能够减少卫生资源的浪费，改善国家健康产出。

物联网的概念最初来源于1999年由美国麻省理工学院提出的网络无线射频识别（Radio Frequency Identification缩写为 RFID）系统——把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理[3]。物联网是拓展的互联网，通过信息传感技术实现对物品或环境进行跟踪、监测、控制、定位与识别的一种可扩展式系统[4]，物联网被称为“互联网的最后一公里技术”。沃尔玛2003年就开始大规模采用RFID技术，成为目前仓储物流信息化水平全球排名第一的企业[5]。目前，物联网主要应用于工业领域、农业领域、环保领域、物流领域、交通领域，但是在健康领域研究的不多。健康物联网是将物联网技术应用于健康领域，实现现代信息化与健康的融合。物联网的应用将改变传统健康服务模式，确立用户在健康服务中的核心地位。

1 系统设计需求分析

本文研究的社区健康物联网信息服务系统的主要目的是从社区居民健康出发，主动向居民提供健康信息服务，以及时预防为主，利用物联网和现代计算机通信技术，将信息采集终端遍布社区卫生服务中心、社区家庭，进一步形成全国性的庞大数字化健康服务预防体系，为全国人民健康保驾护航。系统设计需求为：①为社区居民建立电子健康档案。②通过物联网智能设备，实时采集居民健康数据，与居民电子健康档案统一存储，对社区居民健康状况进行连续跟踪与管理。③为居民提供健康测评，并且提供个性化健康建议。④提供健康保健知识，包括疾病预防、治疗、康复、保健、调理知识等。⑤提供预约挂号、远程专家咨询会诊。

2 社区健康物联网信息服务系统总体设计

2.1 业务活动的设计

通过系统设计的需求分析可以得出系统运行的主要信息有：居民基本信息、居民健康档案、居民物联网跟踪健康信息、健康信息（包括疾病预防、治療、康复、保健信息）等。主要活动有：通过物联网健康检测装置（体温计、血压计、血糖仪等），检测人体的生理信号，得到各个生理参数值，并将收集到的参数值传输到社区中心[6]。社区中心根据收集到的社区居民健康信息，对健康状况进行健康评估和风险预测并实施健康干预措施。如果身体健康，则提供健康保健信息；如果存在疾病风险，则提供健康预防信息；如果身体患病，则提供相关的治疗和康复信息；如果病情紧急，则一方面立即通知社区医护中心进行指导治疗，另一方面立即通知急救中心、本人和家属尽快送病人就医。针对居民病情提供网上预约和专家咨询服务。同时系统运行的信息由相应模块进行保存，主要活动由各功能模块进行完成，通过网络实现信息资源的传输、交互和共享。

2.2 系统体系架构

本文设计的社区居民健康物联网信息服务系统 （见图1）主要包括3个层次，分别为感知层、网络层、应用层。

2.2.1 感知层

作为该系统最底层的感知层，涵盖了传感器、健康数据采集器和智能监测终端，对人体基本生理参数（12导联ECG、血压、血糖、血氧、心率等）进行采集和监控[7]。医疗传感器设备的总体结构与普通传感器设备类似，传感设备包括RFID读写器与标签、二维码识读器与标签、传感器网关与网络、M2M终端等。RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换[8]。为了方便携带和使用舒适，医疗传感器设备在外形、能耗和体积等方面进行优化，便于长时间穿戴和和使用。利用传感设备、数据采集器和智能监测终端可随时随地对人体健康信息进行采集和获取。将采集到的数据经过控制器进行合并处理，以串口方式形成同路的输出数据。

2.2.2 网络层

网络层一方面临时存储感知层终端设备采集的健康数据和控制信息，并将这些信息按照通用数据传输协议转换成标准格式，进行接收和分析数据；另一方面可通过短程网络的 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee，或者远程网络的 GPRS、3G/4G [9]，将这些数据传输给应用层。本系统由于面向社区，区域较小，因而主要采用ZigBee网络。ZigBee是基于IEEE802.15.4，具有低功耗、低成本、网络容量大、安全性高等优点，并且其通讯距离可从几米到几公里范围进行自由扩展，同时采用自组网方式进行通讯，广泛用于家居智能、医疗智能、传感控制和工业控制等领域。

2.2.3 系统应用层设计

社区健康物联网信息服务系统的最高层为应用层，该层向用户提供软件应用服务以及用户交互接口等。系统应用层具体划分为以下几个大模块：社区居民信息管理模块、社区健康信息管理模块、专家咨询会诊和系统管理模块[10]。

3 系统应用层具体设计

3.1 社区居民信息管理模块

社区居民信息管理模块主要是对社区居民的历史健康档案和物联网采集的实时健康信息进行管理，包括收集和整理居民历史数据和实时数据，对居民健康信息运用数据挖掘技术发现居民健康信息的发展变化规律，并通过实时专家系统监测潜在异常情况的居民健康数据，给出及时的健康预警和建议，使疾病危险降到最低，保障居民健康。如果发现居民的健康体征数据产生危险情况，将立即向急救中心、社区医护中心和家属发出报警信号，为病人抢救争取宝贵时间，竭尽全力挽救病人生命。

3.2 社区健康信息管理模块

社区健康信息管理模块主要是对社区医生基本信息、公共健康信息、个性化健康信息进行管理以及提供在线预约的功能。具体包括对社区医生信息的录入和查询；不定期发布健康保健知识和提供健康知识查询，健康知识包括疾病预防、治疗、保健、康复、调理知识等；提供健康测评，根据居民和医生输入的生理参数、生活习惯、心理状态以及与健康相关的参数等进行综合评价，得出评价结果并提供个性化健康建议；同时根据健康建议推荐就医科室，并提供预约挂号功能，提高居民就医治病的效率。

3.3 专家咨询会诊模块

为了实现城乡区域协同医疗，本系统设置专家咨询会诊模块，该模块主要功能是为社区居民和医生完成远程专家咨询会诊，包括查找专家个人信息、进行网上专家咨询、上传相关健康资料、查看咨询会诊信息反馈并可实时进行语音交流。

3.4 系统管理模块

该模块负责系统的基础性功能，具体为角色和权限管理。社区健康物联网服务系统包括的角色有：社区医生、社区居民、管理员和专家。系统通过健康服务客户端网站为社区居民提供个性化健康信息管理、健康数据查询、网上预约挂号、公共健康信息查询、专家咨询会诊等便民服务功能；社区医生对辖属居民用户进行健康指导、提供网上预约指导信息、编制公共健康宣传内容，编辑健康提醒等；管理员可通过后台进行站点配置管理。图3通过用例分析对系统各用户角色使用的业务功能操作进行了说明。

4 数据库设计

在社区居民健康信息服务平台中，所有系统功能模块都基于数据库来实现，数据库是该系统的核心组成部分。按照需求分析建立系统的基础数据，主要包括居民基本信息、健康监测数据、电子病历数据、健康咨询数据、健康教育信息、预约服务信息、人群细分信息、社区工作人员信息、社区健康档案等信息数据。其中社区健康档案信息中包含了非结构化和结构化的数据，如医学影像数据和心电图健康监测数据是非结构化数据，居民基本信息都是结构化数据。本系统采用非关系型数据库MongoDB和关系型数据库SQL Server 2005互补作为后台数据库。MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。其特点为：高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便，与SQL Server 2005结合，进行优势互补。

5 总结和展望

基于物联网的社区健康信息服务系统将会改变传统的社区健康模式，为社区采取新的健康模式提供了可能。物联网技术在社区健康信息服务中的应用可以给社区居民带来极大的好处，社区居民可以在社区得到便捷、高效的健康信息服务，社区医生和专家可以实现远程诊断和指导工作，实现远程医疗。在未来社区健康发展过程中，社区健康信息服务将与云服务平台相结合，充分利用互联网网络，以开放、扩大流通的方式向公众提供动态、弹性和可伸缩的虚拟化的资源，同时要充分发挥政府网站的作用，有效实现健康信息资源的共建共享。

主要参考文献

[1] 张睿，甄天民，王敏主，等，区域医药卫生信息公共服务平台建设与发展思路研究[J].卫生软科学，2015，29（3）：133-137.

[2]国务院办公厅.关于印发全国医疗卫生服务体系规划纲要（2015—2020年）的通知[Z].2015.

[3]LI Yang. Application of RFID Technology in Internet of Things[J]. Electronic Design Engineering，2011，17（5）：364-367.

[4]S Li，LD Xu，S Zhao. The Internet of Things：A Survey[J]. Information Systems Frontiers，2014，17（2）：243-259.

[5]沃尔玛仓储物流信息化水平全球第一[EB/OL].http：//www.chinabaike.com/z/keji/dz/rfid/994591.html.

[6]P S Pandian， K P Safeer， D T Shakunthala，et al.Internet Protocol Based Store and Forward Wireless Telemedicine System for VSAT and Wireless Local Area Network [C]// IEEE-ICSCN，2007：54-58.

[7]谢勇，林小强，陈旭辉，等. 面向智慧医疗的家庭健康跟踪系统[J].计算机系统应用，2016，25（6）：44-47.

[8]N Ben Mabrouk，P Couderc. EraRFID： Reliable RFID Systems Using Erasure Coding[C]//IEEE International Conference on RFID，2015.

[9]刘志勇，蔡延光，黄戈文，等.基于物联网的远程医疗系统[J].自动化与信息工程， 2015，36（6）：42-45.

[10]赵秋芬. 面向社区的健康服务网络平台的研究与设计[D].广州：华南理工大学，2013.

[收稿日期]2017-02-24

[基金项目]福建省教育廳A类课题（JAS14159）。

[作者简介]陈桂芬（1978-），女，湖北黄冈人，讲师，硕士，主要研究方向：医学信息管理。