基于物联网技术的智慧病房系统的总体设计
2021-11-22漆颢,胡敏,王艳
漆 颢,胡 敏,王 艳
(湖北中医药大学 信息工程学院,湖北 武汉 430065)
0 引 言
随着物联网技术的日益成熟,生活中许多场合都应用到了这项新兴技术[1]。医院作为人们接触较多的地方,自然离不开高科技的介入,智慧医疗就是物联网技术发展道路上的必然产物。由于我国在这方面起步较晚,许多医院并没有智慧医疗项目,特别是中小城市的医院,智慧化程度不高,在这些地方普及和推广智慧医疗是十分必要的[2-5]。而在智慧医疗项目中,智慧病房是最能体现一个医院智慧化程度的[6]。智慧病房可以实现患者与医护人员的有效沟通、对患者身体指标的全天监测、对患者的潜在风险进行预警并干预,进而提高医院住院部的服务水平并改善医患之间的关系[7]。近些年来,人工智能技术的火热也推动了智慧病房项目的发展,智慧病房在我国医疗市场的需求日益增长,也预示了其市场规模及发展潜能将是十分巨大的[8]。
针对以上情况,本文利用物联网技术设计了一套智慧病房系统,共分为医疗管理、健康管理、呼叫管理和病床管理四大模块。该系统可实现患者与医护之间的有效互动,使患者随时掌握自己的健康状况和医治状况;医护人员则可利用该系统实时了解患者的治疗症状和病情,提高医生诊断的准确性和护士护理的及时性。
1 智慧病房总体框架设计
智慧病房整体设计分为三层,包括节点与传感器、网关、客户端[9]。该系统总体架构如图1所示,最底层由传感器及一些控制单元组成,负责收集患者的一些生理参数,并在这些参数超过阈值时提供反馈动作;将传感器收集到的数据通过ZigBee技术传送到网关并储存到云平台数据中心,可供本地及远程客户端使用。如图2所示,智慧病房按功能可划分为四个模块:医疗管理模块、健康管理模块、呼叫管理模块和病床管理模块,后续将对每个模块进行详细介绍。
图1 智慧病房系统总体架构图
图2 智慧病房功能模块图
2 智慧病房医疗管理模块设计
智慧病房医疗管理模块的主要功能:可通过体温、血压、心率传感器实时采集患者相关指标并显示出来;记录病人体温、血压、心率数据并形成档案;将数据保存到云平台数据中心,并可为医护人员提供病人体温、血压、心率的历史数据查询;还可通过设置合适的医疗参数阈值对患者进行实时监测,一旦超过该阈值就会自动报警。该模块数据流程如图3所示,主要分为三个部分:传感节点、网关和客户端。其中传感节点包括体温传感器、血压传感器和心率传感器[10]。
图3 医疗管理模块流程
3 智慧病房健康管理模块设计
智慧病房健康管理模块的主要功能如图4所示。体重、血氧、体脂传感器组成传感节点,首先实时采集患者的身体指标并显示出来;记录病人体重、血氧、体脂数据并形成档案;最后保存到云平台数据中心可供医护人员及患者查询体重、血氧、体脂历史数据[11]。
图4 健康管理模块流程
4 智能病房呼叫管理模块设计
智能病房呼叫管理模块是一个综合性的控制和监控系统[12],运行此系统需要了解各个模块异常播报状态以及紧急按钮触发报警、视频监控病人状态。当病人遇到紧急情况时可以触发紧急按钮,联通报警灯报警;当人体红外监测到患者外出时,会触发报警灯报警;还可以通过视频监控画面监控病人的实时状态。该模块数据流程如图5所示,主要分为三个部分:传感节点、网关和客户端。该模块终端包含紧急按钮、人体红外传感器和信号灯控制器。
图5 呼叫管理模块流程
5 智能病房病床管理模块设计
智能病房病床管理模块是一个综合性的病床控制系统[13],此系统在运作过程中主要实现病床起降控制、患者吸氧控制等。当躺在病床上的患者需要翻身时,按钮控制步进电机启动,患者即可方便舒适地翻身,不需要喊护士或家属帮忙;当患者离开病床时,智慧病床人体红外监测会有异常播报,护士站会接收到提示消息;当患者感觉呼吸困难时,可以点开开关控制气泵,实现患者对吸氧的自主控制;当夜晚患者需要起床时,患者可以通过床头开关按钮控制信号灯照明。该模块数据流程如图6所示,主要分为三个部分:传感节点、网关和客户端。该模块终端主要包括人体红外传感器、气泵传感器、步进电机和信号灯控制器。
图6 病床管理模块流程
6 结 语
本文提出了智慧病房的系统设计,共包含四大模块:医疗管理模块提供治疗过程中体温、血压和心率的实时监测与记录;健康管理模块提供非治疗期间体重、血氧和体脂参数的监测与记录;呼叫管理模块提供患者在病房内的实时监测,并在出现紧急情况时自动报警;病床管理模块提供自主翻身、自主开灯和自主吸氧,实时监测病床异常情况。智慧病房系统的实现,可提高医护人员的工作效率,丰富病房内患者的视听感受,提高就诊患者的满意度,一定程度上可以改善医患关系。该系统还要许多不足的地方需要完善和研究,这些也是笔者今后开展工作及研究的重要方向。