基于物联网技术的急救类设备实时运行维护管理系统的构建

陈豪，刘巍峰，郑蕴欣

1. 上海中医药大学附属岳阳中西结合医院 医学装备处(上海，200437)2. 上海交通大学附属第六人民医院 医学工程部(上海，200233)

0 引言

近年来，随着医院的不断发展，规模的不断扩大，各种医疗设备不断地进入医院。经过多年的累积，医疗设备形成数量多，种类繁杂，分布广，设备运行情况不清等问题，这些成为医院相关职能部门维护管理共同的难题。

同时，根据中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会(卫规财发〔2011〕24号)《医疗卫生机构医学装备管理办法》中第三十四条和2012版的三甲医院评审第6-9-6条款中都要求加强对医学装备安全有效的管理，对生命支持类、 急救类的设备始终要保持完好待用状态。因此，在当前背景下，传统的、 人工的维护管理方式已经难以满足当前医院维护管理的需求。而应用目前被广泛使用的“物联网”技术，建立医疗设备实时化运行维护管理系统，实现医院医疗设备的精细化管理将成为必然的发展趋势[1-2]。

“物联网”是一种物与物互联互通的网络技术，近年来已经逐渐进入医疗设备的管理领域，并形成整套的实时管理系统。通过前期的现状调查，现在国内各类医疗设备实时管理系统通常可以自动采集感知医疗设备的基本信息、 数量、 位置、 实时状态等因素，并通过建立网络进行传输互联，实现各种因素的无缝链接、 实时追踪、 共享存储、 汇总分析等管理功能。满足医院管理人员的工作需求，简化业务流程，降低维护成本和节省人力资源[3]。我院利用物联网技术，结合临床科室分布的实际情况，构建和开发了一套针对重点急救类设备实时运行维护管理系统，用于提高医院维护管理效率。

1 管理系统构建的主要情况

系统针对我院今年新建成CCU病区和RICU病区，3个层面中16台监护仪和4台呼吸机，重点急救类设备进行系统构建，系统可以全面呈现连网设备使用状态、 监测信息以及设备故障报警信息，并将采集到的信息接入院内网以及互联网，实现临床使用人员和设备维护管理人员可以在任何地点都可以远程实时了解、 管理和调用相关设备信息数据。同时针对这些重点急救类设备使用率、 故障率及运行维护状态进行统计分析，从而提高医疗设备的管理水平[4]。基于“物联网”技术构建重点急救类设备实时运行维护管理系统，如图1所示。

图1 系统整体机构框图Fig.1 System complate machine black dagram

3 系统主要结构模型

重点急救类设备实时运行维护管理系统主要由感知层、 数据层及应用层三层结构模型组成。

3.1 感知层

3.1.1 感知层主要功能

感知层主要功能负责医疗设备数据的采集，实现对设备各种数据的读取。目前系统主要是负责对医疗设备的使用状态、 报警信息、 位置信息和实时波形参数进行采集。

(1)设备使用状态： 主要包括实时开关机状态，运行状态(维修/正常)，设备资产信息等设备数据。

(2)报警信息： 主要实时同步设备的使用状态报警信息，设备错误故障代码等信息。

(3)位置信息： 通过蓝牙基站网关，将各个设备的实时位置信息传送到网络后台服务器中，实时跟踪了解设备存放位置。

(4)实时波形参数： 波形和参数信息通过采集监护仪中央站输出的视频接口的信号和呼吸机接口输出的信号，将设备上采集的波形和参数以视频的形式接入服务器转播和存储，可以进行波形及参数的实时显示。

3.1.2 实施模式

在系统具体实施部署中，根据不同类型不同使用形式医疗设备的特点，系统设计采用了多模式的数据采集的方式。主要为RS232-WiFi模块采集器，HMI信息采集器，蓝牙定位标签基站采集器等方式。在系统构建中呼吸机参数由其的RS232接口通过无线RS232-WiFi模块采集，监护仪波形参数是尤其中央站的VGA接口通过有线HMI模块采集，定位系统采用无线蓝牙定位标签采集器。监护仪和呼吸机的定位信息是其机身上的蓝牙标签通过蓝牙定位基站采集。

系统构建在这个层面所面临的难点主要为： 如何对不同类型、 不同品牌和不同型号的设备上不同接口与不同交换协议的数据进行采集处理和分析，并统一成相同格式的数据输出。

3.2 数据层

数据层主要是对采集到的医疗设备状态、 报警信息和位置等数据进行传输和存储。

数据传输主要是将采集到数据通过交换机和无线AP控制器传输到各楼层总交换机，由楼层总交换机汇总将数据传输给服务器，服务器再通过交换器和路由器将数据共享到医院内网和互联网，这样可以让在网络上任何一台计算机，可以通过访问查看到设备的数据。

系统数据的存储与共享参考临床数据仓库(Clinical Data Repository，CDR)的数据模型，首先由采集器参考通用协议从各类设备接口被获取原始数据，通过软件对原始数据进行编译，然后对编译后可识别的大量数据进行第一次分类数据处理，主要是针对设备类型、 品牌、 型号等数据进行分类。随后对分类得到数据进行第二次分类处理，主要对设备使用状态、 报警信息、 实时参数进行分类。二次分类得到数据一部分通过网络分享给设备管理人员和临床使用人员进行访问，另一部分传输给临床数据仓库进行分类存储，最后可以对存储的设备数据进行调用统计分析。这整个过程建立标准的数据交换模式，将各类医疗设备的数据进行集成，实现存储共享。数据流程结构图如图2所示[5]。

图2 数据流程结构图Fig.2 Data flow structural diagram

3.3 应用层

应用层主要系统获取数据进行处理、 统计、 分析。这里主要可以分成四个模块。[6]

3.3.1 医疗设备运行状态监控模块

可以集中同时实时监控医疗设备使用状态、 运行参数、 故障报警等信息，让设备管理人员和临床使用者可以远程访问对运行设备的状态一目了然。这种新模式就打破了原有医疗设备发生故障需要使用人被动电话报修，医工人员才知道设备损坏的维修模式。实现了系统主动报警，医工人员主动维修的新模式，从而提高维修效率。

3.3.2 医疗设备使用率统计分析模块

主要是调用系统临床数据仓库中设备使用状态数据，并对数据进行计算统计分析。

通过设备使用率统计分析可以为医疗设备科学管理、 合理调配、 计划采购等方面提供客观有效的数据依据。从而医疗设备使用率，降低医院运行成本。

3.3.3 医疗设备故障率统计分析模块

主要是调用系统临床数据仓库中设备故障报警数据，并对数据进行计算统计分析。

通过对设备故障率的统计分析可帮助医工人员对医疗健康状况有准确客观的了解，从而为医疗设备计划维护保养、 更新报废提供有效的分析依据。

3.3.4 医疗设备维护状况管理模块

主要实时显示出设备的状态(维修/正常)，医工人员可以制定设备的保养计划并得到系统实时提醒。

4 系统的期望成效

在急救类设备实时运行维护管理系统建立后，希望通过一段时间运行使用，实现以下几点主要成效。

第一，提高设备调配的效率，原有的调配方式依赖于电话询问，对设备实际使用情况得不到确切的数据，而且电话询问的方式费时费力，通过实时监控平台，闲置设备一目了然，提高了调配速度。

第二，缩短维修响应时间，由原来的电话报修的被动维修转变了系统自动报警的主动维修，而且由于系统提示的报警信息较为具体，对维修前的准备工作有显著地指导意义，更提高了维修效率。

第三，有效解决医院急救类设备的集中管理和实时情况监管困难的问题。通过建立网络化的急救类设备运行管理平台，形成有效实时的医疗设备运行状态数据分析模型，进一步提升精细化管理水平。

5 系统的创新之处

本次通过对重点急救类设备实时运行维护管理系统的构建，并与传统医疗设备维修模式比较，可以总结出系统具有以下几点明显创新优势。

第一，应用全新的“物联网感知技术”，构建网络化、 实时化、 精细化的医疗设备运行管理平台。

第二，改变传统设备维修流程，通过系统主动监控“报警信息”，实现医工人员主动维护，提高维修效率。

第三，对医疗设备实时化的运行数据进行统计分析，为科学化、 精细化管理提供量化的数据指标。

6 系统实施难点

基于“物联网”技术构建的重点急救类设备实时运行维护管理系统，在构建和实施过程中也存在一些困难和局限性。主要可以归纳为以下几点： 第一，各种类型各个品牌不同型号间开放接口方式不同。第二，必须要获得设备厂方参数和技术支持，而部分厂方对设备的技术实施保护措施，难以获得接口数据参数。第三，采集到接口数据内容单一，无法全面地反映出设备实时状态[6]。希望整个系统得到更多类型设备的生产商协助，通过开放设备接口通讯协议，使这个系统适用更多类型、 品牌、 型号的医疗设备。从而为医疗设备运行、 维护和管理提供更新颖更深入更广泛的研究方向。