基于物联网的医疗设备智能平台研究

李 爽

（北京市大兴区林校路街道社区卫生服务中心，北京 102600）

“智慧医疗”是现代信息化医院的目标，其中先进的医疗设备是实现“智慧医疗”的关键。但目前医院医疗设备管理中，通常需要大量人力和物力对医疗化学设备进行管理，这样不仅效率低，成本也高。在此背景下，本文尝试结合物联网技术，设计一个医院医疗设备的智能化管理平台。通过该平台，突破传统的的医疗设备管理方式，帮助管理人员和医护人员随时掌握设备的运行状态及对患者的测量数据，从而降低人力成本，帮助医院设备管理朝智能化方向转变。

1 系统架构

1.1 系统网络架构设计

本系统网络架构设计是基于B/S设计。该构架无客户端，简化了用户使用过程，在服务器端就能对系统进行升级。B/S系统的开发是Servr端口用HTTP协议，无需另外定义该层协议，开发者可把重点用于业务逻辑，使得时间成本降低。用户通过医院电脑就能满足硬件要求，用浏览器即能进行访问。具体网络架构如图1所示。

图1 系统网络架构设计图Fig.1 System network architecture design

确定使用B/S系统构架后，用web服务器对用户请求进行转发，用HTTP协议对数据进行传输。完成用户与系统交互。同时本系统还采用MQTT协议作为设备与系统之间的物联网传输协议，即除web服务器外，还需MQTT作为设备与系统端的中间代理，完成通信过程。

1.2 系统层次架构设计

用户与物联网交互时，网络层主要起交互作用，将物联网设备数据发送至管理系统，用户可根据需求对设备进行管理。设备管理层的主要作用是提供交互接口，连接用户层和设备，而内部层次架构选用MVC设计。分开处理各项数据，利于系统的开发维护。具体层次架构图如图2所示。

图2 系统层次架构设计图Fig.2 System hierarchy design diagram

由图2可知，View视图层主要负责用户界面视图交互，通过Web页面给用户提供操作接口。Controller系统逻辑处理层作为系统的核心层，是用户和系统交互的中间部分，处理核心业务的逻辑。其中包括公用组件层和逻辑处理层，负责管理信息，以及系统对应功能的业务逻辑处理。Model数据持久层负责数据库访问操作，对系统逻辑处理层收集的信息进行增删改查操作，同时将系统中业务相关的数据模型存入数据库，并对用户的请求进行处理。用户通过视图接口修改访问对Model中模型数据。

1.3 系统功能模块划分

通过对用户分析建模，设立6大功能模块，每个功能模块又根据需求设立若干子模块，具体模块设计如图3所示。

图3 系统功能模块划分Fig.3 System function module division

2 系统详细设计

2.1 设备状态管理功能的设计与实现

设备状态管理功能模块根据用户需求分为2个模块，分别是工作日志管理模块和运行参数查看模块。工作日志管理模块可根据用户的需求，将设备状态分为设备上下、工作模式切换和报警行为。在设备出现这些行为后，系统生成记录，然后存入数据库的运行日志表中。同时该运行日志表可根据用户需求设计设备ID、设备名称、行为描述及行为时间，用户可根据需求点击相应按钮对信息进行筛选查看，用户可根据需求选择上述3种行为。

运行参数查看模块主要用于对设备运行状态查看，用户可根据需求点击设备中查看运行参数选项来查看设备参数信息，系统可根据用户的需求将模块温度、CPU使用率、电池状态以表格形式展示。设备状态管理功能的设计如图4所示。

图4 设备状态管理功能设计图Fig.4 Design of equipment state management function

2.2 设备定位与借调功能的设计与实现

该功能主要是定位解析功能和地图显示定位功能模块。定位解析功能是为了方便用户在某设备中选择查看定位时，系统对设备定位信息发送请求，在设备内部设有GPS传感器，该传感器会根据需求发送设备所在位置。用百度地图对该信息解析后，得到该设备所在位置。用户可根据需求点击相应按钮查看位置或地图。

借调功能是某些设备接入系统后，当设备有故障出现，可按照就近原则对设备进行借调，实现资源共享。设备定位与借调功能的设计如图5所示。

图5 设备定位与借调功能设计图Fig.5 Design of equipment positioning and secondment function

2.3 院内患者监护功能的设计与实现

除满足用户需求外，系统还设计有院内患者监护功能模块，由医护人员使用，用于解析大型监护设备发送的参数和报警信息。用户进入该界面后点击查看参数按钮，系统根据用户需求对数据进行解析，然后按照类型将数据分类，系统会根据用户请求显示参数的名称和数值。

点击查看报警按钮后，系统弹出报警信息界面，将经过解析的报警名称、报警级别和报警时间输出，输出形式为列表，系统还会对报警信息进行储存，用户在搜索框进行搜索时， 系统会根据用户的需求进行相关的查询，并将查询的结果返还给用户。园内患者监护设计如图6所示。

图6 院内患者监护功能设计图Fig.6 Design of patient monitoring function in hospital

3 系统功能型测试

3.1 设备状态管理模块测试

对设备状态管理模块的实现情况进行测试，在登陆系统后，确定运行日志及物理参数的查看功能是否能正常运行。用户提前进行登陆，然后在功能栏内找到查看日志并点击，弹出日志列表后观察日志的类型，并根据需求进行日志查找，确定勾选后是否是显示勾选的类型，从而确定该功能是否正常运行。而对查看运行参数功能测试，则是在设备列表中点击查看参数，观察给设备参数，从而确定该功能能否正常运行。测试用例表如表1所示。

表1 设备状态管理测试用例表Tab.1 Equipment condition management test case table

3.2 设备定位与借调模块测试

该模块测试是用模拟器上传定位信息，确定系统能否对该信息进行解析。设备定位与借调测试例表如表2所示。

表2 设备定位与借调测试用例表Tab.2 Equipment positioning and secondment test case table

4 结语

为加强医院对医疗设备的管理效率，与现在智能化技术结合，优化对患者的监护，设计出一种基于物联网的设备管理智能系统，并完成了对该系统的功能和性能测试。该系统沿用目前最主流的B/S构架和MQTT协议构建而成，根据业务描述的需求分为6大功能模块，并对该模块组件进行性能测试。测试结果显示该系统的性能较为稳定，能正确的读取处理用户发出的指令，进而满足用户的需求，可在一定程度上提高医院工作效率，让设备管理慢慢朝智能化转变。