智能信息化在现代智慧医院中的应用

摘要：在智慧医院建设发展过程中，智能信息化系统成为了现代医院建筑发展的重点方向。基于此，以某综合医院为实例，从总体功能架构、总体集成架构、总体软件架构三个方面简要阐述了现代智慧医院的整体框架，然后从医疗专业业务系统、医院物联网系统、网络信息化系统、信息设施系统、公共安全系统、建筑设备管理系统六个方面详细分析了智能信息化在智慧医院建筑中的应用，智能信息化系统的应用不仅能够有效提升医疗服务的专业性和效率，还能够营造人性化的服务体验，为大众提供便利的服务设施。

关键词：智能信息化；现代；智慧医院；应用

一、前言

随着我国医疗改革不断深入，智慧医院成为新时代医院主要发展方向。智慧医院借助先进的网络信息技术，可以对当前医院信息化建设中的各个智能系统进行整合，彻底打破数据割裂、独立的局面，实现不同系统数据之间的互联互通，进而实现医院节能高效的运营管理目标[1]。

二、现代智慧医院的整体框架

（一）总体功能架构

现代智慧医院的总体功能架构包括多个关键组成部分，旨在提升医疗服务效率和患者体验，同时增强医院管理和运营的智能化水平，为患者和医护人员提供了全新的医疗体验和管理模式。围绕着医院可视化集成管理平台，可将智慧医院的总体功能架构分为信息设施、公共安全、建筑设备管理、医院专用智能化系统。

（二）总体集成架构

医院信息化和智能化系统采用了标准的TCP/IP协议作为基础通信协议，确保设备之间的互联互通。在设备联网和控制协议方面，系统选择了OPCUA（开放平台通信统一架构）作为主要的设备联接标准。OPCUA通过提供安全、可靠的通信机制，支持设备数据的实时传输和控制，同时保证了系统的灵活性和可扩展性。整体架构方面，医院采用了微服务架构。微服务架构将系统拆分为多个独立的服务单元，每个单元负责特定的业务功能。这种设计使得系统更易于扩展和维护，同时允许不同服务单元在独立部署和升级时不会影响整体系统的稳定性和功能性。为了实现系统的高度集成和协同工作，医院引入了信息总线作为集成方式，通过统一的数据交换和消息传递机制，实现不同系统和服务之间的高效通信和数据共享。面对不同区域和使用者的多样化需求，医院选择采用中间件技术，中间件是位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务，通过引入通信中间件，将支撑系统与应用层分离，使得不同应用能够独立进行开发和更新。

（三）总体软件架构

现代医院信息化系统软件架构设计通常按照七层模型进行组织。1.数据源层，包含来自视频监控系统等医院各个子系统的原始数据，这些数据源负责采集和传输实时的环境和设备数据。2.网络层，展示医院网络架构，确保数据在各个子系统之间安全、稳定地传输，包括网络拓扑、路由、安全策略等网络管理功能。3.数据适配层，负责将来自数据源层的数据进行解析、格式化和转换，以便后续层次的处理和利用。4.数据缓存中间件层，用于存储和管理系统中的中间数据和消息，以减少对底层数据源的频繁访问。5.数据逻辑层，负责处理和分析数据，提供决策支持和监控管理服务。6.业务逻辑层，负责实现业务流程和逻辑，包括运行监控、报警管理等，是系统中功能最为复杂和核心的一层。7.应用服务层，提供用户界面、交互功能以及具体的应用服务。

三、智能信息化系统应用

（一）医疗专业业务系统

1.病房护理呼应信号系统。该系统通过按按钮或触摸屏幕设备，患者可以向护士发出请求或紧急情况的信号。护士通过接收到的信号快速响应，提供患者所需的医疗帮助或支持，确保患者安全和舒适。2.候诊排队叫号系统。该系统通过电子显示屏或语音提示器，将患者的候诊顺序和叫号信息展示给等候的人群。患者在注册时获得一个唯一的号码或标识符，系统根据这些信息依次叫号，不仅提高了服务效率，减少了患者等待时间，还减少了人工操作中可能出现的错误。同时，它也方便了医务人员管理和监控候诊情况，确保医疗服务有序进行。门诊系统以科室为单位，在每个科室里面安装一套门诊系统，各系统之间通过医院内网相连，用统一服务器与医院HIS连接获取医院实时患者数据。3.ICU探视系统。该系统包括远程视频通话功能，使患者家人或朋友能够远程与患者交流，减少直接接触。ICU探视系统还可以提供实时更新和通知，让探视者了解患者状况和访问限制。系统有效管理了ICU探视频率和时间，确保患者稳定和治疗连续性。4.手术示教系统。该系统通过IP网络实现手术示教、学术交流和存储录像功能，所有视频（腔镜、显微镜、窥镜、监护仪、术野摄像机、全景摄像机等）图像都可经医院内IP网络传输和存储，可同时对任意多路视频图像进行转播和存储，做到音视频同步。5.远程会诊系统。该系统是一种通过网络技术实现的医疗服务平台，旨在连接远程专家与医院医疗团队，实现远程医疗咨询、诊断和治疗。该系统通过安全视频会议和数据传输通道，支持医生之间或医生与患者之间的远程沟通和协作，提升了医疗服务效率和质量。

（二）医院物联网系统

开始在综合医院的规划与建设中，利用必备的监控系统和网络基础设施，整合各种医疗物联网应用，实现医院物联网系统整体规划和建设。监控系统作为智能化系统核心，利用可视化医院物联网摄像头扩展监控范围，覆盖全院各个区域，增强安全监控能力，为后续物联网应用提供数据支持和实时反馈。通过无线网络建设，实现医护人员随身报警和全网无线对讲系统，及时响应突发事件。可视化巡更系统和无线入侵报警系统能够有效管理和保护医院的物理安全，提高应急响应能力。在病患体征监测方面，物联网技术可实现对病人生命体征的实时监测和记录，帮助医护人员更精准地进行诊疗和护理。医疗资产管理系统利用物联网技术追踪和管理医疗设备和药品，确保资源有效利用和安全使用。物联网后勤保障和协同运营平台，为医院管理层提供数据支持和决策依据，优化资源配置和工作流程[2]。

（三）网络信息化系统

医院共设计内网、外网以及智能化网3套网络，其核心层均为双核心架构，它们通过网闸进行数据交换，内网以及外网为三层网络架构，即“核心—汇聚—接入”，智能化网为二层网络架构，即“核心—接入”。内网为办公网，承载HIS、LIS、PACS、CIS、RIS以及远程医疗等医院的各项医疗核心业务，这些业务对宽带、传输速度等具有较高要求，同时需要考虑未来扩容升级需求。外网为互联网，用于发布信息和查询互联网医学资料等，稳定性和保密性要求较低，但其接入终端和数据流特点更为复杂，同时面临更多的安全风险和攻击威胁。智能化网即设备网，主要承载公共广播系统、视频监控、入侵报警、停车场管理、建筑设备自动化等业务。内网、外网、智能化网从整体数据链路上采用物理隔离，保障了业务的安全性。在数据中心的网络安全区，通过双向网闸、安全审计、堡垒机等相关安全设备实现网络之间的数据交互，保证网络之间数据流动的安全可靠[3]。为保证各网络间的数据交互安全，按照国家三级等保要求，在安全隔离交互区设置网闸保证数据交互安全。网络系统拓扑图如图1所示。

根据区域和功能的不同实施分类设计，提升未来扩容灵活性。为了确保网络安全，采用物理隔离设计。每个网段都有独立前端接入，通过专用设备实现物理隔离，防止不同级别数据和流量相互干扰和交叉感染。核心节点虚拟化技术和双核心冗余配置进一步提升了网络性能和可靠性。虚拟化技术允许在同一物理设备上运行多个虚拟实例，提高资源利用率，简化扩容和资源分配管理。双核心冗余配置避免因单点故障导致服务中断和数据丢失，降低系统维护和运维复杂度。网络设备零配置上线和自动配置管理显著提升运维效率，新增设备或替换故障设备时，系统能自动检测并应用相应配置，减少人为错误风险，加快设备的部署和恢复时间，保证网络的持续可用性和稳定性[4]。

（四）信息设施系统

1.信息接入系统。该系统将外部多种通信和网络服务引入院区内，为用户提供全面通信和网络服务，满足医院内部各种业务需求，支持患者和访客通信需求，提升院区服务水平和效率。有效管理内部各单体的线缆布线，确保信息中心运作高效和规范，支持医院的信息化建设和现代化管理需求。2.布线系统。综合布线系统主要为计算机网络及语音通信提供物理链路，采用标准化和模块化的设备及分层星型网络拓扑结构，不仅为医院业务提供语音和数据的高速公路，同时也为其他弱电系统提供了上层通信管理平台，是医院整个智能化系统的基础。根据医院今后业务发展需要和线路设计适度超前的原则，建设主干万兆、千兆到桌面的高速数据传输通道，以满足医院HIS、LIS、PACS、CIS、RIS系统以及远程医疗和各种医疗资料图像等大容量数据的实时传输。3.移动通信室内信号覆盖系统。该系统能有效克服因楼内屏蔽所造成的信号盲区，相关电信运营商的移动电话信号应能覆盖整个医院，保证楼内移动电话通话质量及医疗设备的正常使用和患者的人身安全。考虑到无线通信的特殊性，整个工程的方案、设计、实施由各提供服务的电信运营商来完成。4.用户电话交换系统。该系统采用数字程控交换机方式，能满足语音、数据、视频一体化需求，且具备多种计费及认证方式。系统语音配线架、大对数语音电缆及语音终端等在综合布线系统内统一设计。5.无线对讲系统。该系统基于IP网络，集成了语音、视频和数据终端，有线以及无线设备均可以无缝接入，简化了设备部署和管理，提升了系统的扩展性和互操作性。系统能够支持复杂的语音和视频通信需求，包括公网集群PoC群组群呼功能和视频交换与分发能力，确保了语音指挥调度的效率和效果。智能互通网关连接馈线在医院次高楼建筑延伸安装全向玻璃钢天线，通过中继放大技术支持模拟信号和数字信号的传输，并且可以实现传统模拟对讲和数字对讲与4G公网对讲的互联互通，提升医院应急响应和管理效率。6.信息导引及发布系统。该系统由中心控制系统、网络平台、多媒体控制器和终端显示系统四部分组成，可通过接口服务器和第三方平台与医院HIS系统对接。中心控制系统是一个集成了服务器和专用管理控制软件的关键系统。中心管理服务器安装了中心管理控制系统软件，具备资源管理、播放设置等多个核心功能模块，可以有效组织和管理各类媒体资源，为用户提供一体化播放内容管理和终端监控解决方案。

（五）公共安全系统

医院安防总控中心配置院区操作、显示、警情处理等各项设备，其智能化网采用两层星型架构。中心机房设有核心交换机，主要负责整个网络的数据交换和路由功能。安防中心则设有千兆接入交换机，用于连接各个前端安防设备，保证实时监控和响应能力。

1.视频安防监控系统采用基于TCP/IP协议的网络视频架构，通过医院的智能化专网进行信号传输。物联网红外一体机、人脸识别摄像机等物联网视频监控系统基于医院实际情况布设，实现医院各个区域的全方位监控覆盖。特别是在医院净化区域，如手术室、洁净室等，物联网信号补盲尤为重要。引入融通单元有效弥补了这些区域内可能存在的信号盲区，确保了监控系统在关键环境下的可靠性和实时性。医院视频安防监控系统架构如图2所示。

2.停车场管理系统。停车场管理系统采用TCP/IP网络架构，基于医院智能化网进行信息传输。系统有平台化多级管理功能及进出信息、设备状态实时监控、报表统计功能，含车流量、收费报表、交接班等。医院出入口分别设一套出入口管理道闸系统（一进一出），形成整个地下室停车区的最外层管理闸口。开放式的闸口为所有车辆提供了便利的进出管理方式。当车辆驶入停车场时，入口摄像机自动抓拍车牌，并保存车辆图片。同时，系统会实时监测停车场内的剩余车位情况。如果有足够空闲车位，系统将自动开启道闸，允许车辆进入停车场，无需司机手动操作，极大地提升了进入效率和便利性。当车辆驶出停车场时，出口摄像机同样会自动抓拍车牌。系统会将出场时的车辆图片与进入时的图片进行比对。比对通过后，系统确认车辆已经缴费或确认收到支付信息，然后自动开启出口道闸，允许车辆安全离开停车场。

（六）建筑设备管理系统

1.建筑设备监控系统。该系统基于中央管理系统、直接式数字控制器、现场可执行机构等，对系统内部数据进行收集，基于数据分析结果对设备运行进行监测，并实现对设备的自动化控制，确保设备运行状态最佳。为了保证系统的技术先进性、开放性和升级能力，本项目特意采用基于Web技术的系统架构。这种架构使得监控系统能够通过标准的Web浏览器进行访问和管理，无需安装专门的客户端软件，同时便于远程访问和跨平台操作，极大地增强了系统的灵活性和用户友好性。2.智能照明控制系统。该系统主要负责监视和控制大楼走廊的照明，系统的自动化管理降低了人力工作强度，增强了控制的灵活性和可靠性，使得照明系统能够根据实际需要自动调节亮度和开关状态，不仅提高了能源利用效率，也大大提升了入院舒适感。3.建筑能效监管系统。该系统能详细分析能源输配过程中的数据，识别能源使用的损耗问题，并提供合理化建议和节能降耗方案。

四、结语

综上所述，在新时代，现代医院要想实现智慧医院建设，需要科学进行顶层设计，紧紧围绕“基于信息模型的可视化管理平台”构建智慧医院整体框架。智慧医院建设需要遵循安全、节能、共享、发展的设计理念，同时需要考虑不同医院的实际和发展需求，不断提升智慧医院建设水平。

参考文献

[1]乔海.智能化弱电系统在智慧医院建筑中的应用[J].长江信息通信，2022，35（08）：79-81.

[2]孟大淼.智慧医院信息化系统建设及应用研究[J].软件，2024，45（03）：143-145.

[3]徐启鹏，朱亮，吴荣，等.医院基本建设项目全过程信息化管理系统的构建[J].中国医院建筑与装备，2024，25（04）：49-54.

[4]虞志平.基于智能时代的医院信息化建设探究[J].数字技术与应用，2023，41（08）：209-211.

作者单位：中铁十六局集团电气化工程有限公司

■ 责任编辑：王颖振、郑凯津