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基于WLAN网络的智慧医院物联网解决方案

针对医院信息化开展趋势,提出了一种才智医院物联网处理计划,选用WLAN网络完结数据传输,引进物联网运用中间件渠道完结物联网运用布置的标准化和标准化,防止医院信息化建造进程中根底设施重复建造和信息孤岛。文章首要介绍了才智医院物联网运用全体架构,论述了RFID标签、WiFi标签的相关目标,施行流程和安全体系;其次论述了物联网中间件渠道的完结框图,评论了要害模块完结和数据流程;再次给出了依据物联网中间件渠道的医院典型运用体系,论述了各子体系的完结方法和功用;最终给出体系的布置方法。体系已试点运用成功,进一步优化完善后,可规划推行运用。

  1. 导言

  物联网经过传感技能,把实际国际的人与人、人与物、物与物进行相关,经过网络进行信号传输,经过渠道软件对这些相关信号进行处理、操控、发掘、剖析,最终得出咱们所需求的信息。将物联网技能运用到医院职业,可便利处理医院财物的可视化办理,例如财物在哪里、当时情况怎么、当时景象怎么、运用进程怎么等问题。经过医院财物可视化办理体系,优化医院作业流程、减缩日常运营本钱、进步医院作业功率和进步医护安全。

  医院财物包括患者、医师、护理、护工、医疗器械、医疗药品、医疗设备、医疗场所、医疗废物等。经过给医院财物佩带对应的标签产品,完结后台可视化办理财物的情况,剖析财物的运用功率和作业功率。标签分为RFID标签、WiFi标签、RFID+WiFi标签、WiFi+传感器和RFID+WiFi+传感器等品种。扫描RFID标签,检查与财物有关的基本信息,与HIS体系对接,进步事务作业功率。传感器检测环境温湿度、患者生命体特征、紧迫呼叫按键,将数据经过WiFi网络回传到后台办理体系,完结长途监测。可依据需求完结反向操控。

  跟着物联网技能在医院的不断推动和深化,依据RFID、WiFi、条码等传感技能的财物办理和简略运用现已开端施行。各个子体系独立建造逐步构成运用信息孤岛,将来为了完结数据交融、需求对这些物联网子体系进行数据、流程、报表整合集成。因为物联网子体系开发渠道不同,软件版别不同、接口标准不同,厂商不同,整合集成将是非常复杂费事的使命。各子体系的建造也会引起根底设施重复建造,构成资源糟蹋。这但是医院信息处领导搭档不愿意看到的成果。为了处理这个问题,需求医院信息化主管领导从久远考虑,建立医院物联网运用信息化渠道,做到一致规划,分阶段施行。

  本文提出一种医院物联网运用信息化渠道完结计划,引进医院物联网运用中间件渠道完结物联网数据的一致布置和办理。渠道对外提供标准接口,便利与上层运用软件数据交融,便利与医院现有信息化体系的数据交融。依据这个渠道架构,当需求扩展新的物联网运用时,只需依据新运用事务流程开发上层运用软件即可,有关标签的分配、相关、事情设置、预警设置、地图设置、权限设置等作业在物联网运用中间件渠道上进行点击操作即可。这种施行架构完结了医院物联网运用的数据交融同享,消除了各子体系之间的信息孤岛问题,便利信息处搭档渠道保护和办理。

  2. 体系完结架构

  医院物联网运用体系体系架构分为目标、数据收集、网络传输和软件运用四部分,其间运用软件包括物联网中间件软件和功用运用软件2个部分。

  运用目标:包括医师、护理、护工、要点重视患者、婴幼儿、医疗器械、医疗设备、医疗废物、车辆、药品寄存室、疫苗寄存场所、血液寄存场所等存在办理需求的财物。

  数据收集层:表现了物联网运用的技能特色。不同于互联网运用,物联网运用需求标签与运用目标相关,经过数据收集终端获取运用目标的信息数据,比方人员方位、行径轨道、设备修理记载、医疗废物处理流程、环境温湿度、患者生命特征数据等。关于无源标签,需求经过固定阅读器/手持终端进行扫描,读取数据;关于有源标签,标签守时自动发射信号,信号内包括传感器检测数据。

  网络传输层:完结数据传输。在医院职业选用WLAN网络。在需求办理的区域布置WiFi无线路由器。无线路由器接纳标签阅读器、手持终端、有源标签发送的数据,依据协议要求将数据转发给物联网运用中间件渠道。无线路由器要求装备支撑数据、语音、视频、定位等多种事务数据并发,至少装备2个SSID,且引进WAPI认证机制。只要具有本体系合法数字证书的标签、阅读器、手持终端等产品才答应接入网络,传输数据,以确保医院WiFi掩盖的安全可靠。

  运用层:包括医院物联网运用中间件软件和依据事务流程开发的功用运用软件。中间件软件担任医院物联网运用的根底办理,包括标签办理、人员办理、部分办理、权限办理、地图办理、事情办理、安全办理、定位办理、报表办理等。功用运用软件包括特别患者定位办理、婴儿安全办理、要点患者紧迫呼叫办理、危重患者防摔办理、医护人员紧迫呼叫办理、环境温湿度监测、要点患者生命体特征监测、医疗物资/设备全生命周期办理、医疗废物办理等。

  公共技能:贯穿体系整个架构体系,包括体系标识、办理和数据安全。不同层选用不同的安全措施。针对运用目标,每个标签、使命、动作、事情都有自己的标识。标识按目标进行分级办理。

  体系作业流程为:

  (1) 标签经过阅读器、自意向无线路由器发送数据包。数据包包括传感器监测数据。有关标签数据发送的格局、频率事前经过物联网运用中间件渠道进行装备。

  (2) 无线路由器作业在瘦AP形式下,依据认证机制对具有权限的标签数据进行转发。依据约好的协议,无线路由器将数据转发给医院物联网运用中间件渠道。

  (3) 医院物联网运用中间件渠道对数据进行拆包、剖析,依据预先装备的权限存入数据库。中间件渠道中的定位办理模块需求接纳来3个以上无线路由器基站转发来的标签数据包,依据数据包中信号强度经过调用定位算法,计算出该标签地址方位,并在地图上显现。为了进步定位精度,体系选用RSSI+地图匹配的定位算法,定位精度可达1-3米。

  (4) 运用软件调用事务流程与中间件渠道通讯交互数据,将监测数据实时显现在软件界面上。支撑二维地图显现和三维地图显现。当发作事情预警时,运用软件界面提示,支撑界面赤色标示和声响提示。运用软件支撑按权限进行检查办理。

  3. 医院物联网运用中间件渠道结构

  医院物联网运用中间件渠道是体系中心地址,其完结数据收集、传输、显现、预警、办理于一体,完结数据转化和标准化。向下与硬件传感器,向上与运用层软件,平行与医院现有信息化体系接口。医院物联网运用中间件在医院物联网运用中起到中介效果,屏蔽前端硬件的复杂性,把收集的数据标准化后发送到后端IT体系。下一步,针对医院职业的物联网运用大数据发掘和剖析将从本渠道导出数据。

  物联网运用中间件体系运转在Windows Server服务器上。为了便于会集办理和长途操控,体系依据BS架构开发,支撑长途web拜访。图2给出体系完结结构框图,分为数据库、定位网关、根底服务、数据办理、数据运用统、集成接口等6个模块。

  (1) 数据库

  选用Windows SQL 2008标准版,保存体系数据参数,包括标签上传数据、定位网关解算数据、数据办理模块设置数据。

  (2) 定位网关

  接纳WiFi标签转发的定位信号,调用定位算法。依据地图的参阅坐标解算标签方位。

  (3) 根底服务

  完结对地图、报表、作业流引擎调用处理。

  (4) 数据办理

  包括标签办理、人员办理、事情办理、地图办理、定位办理、安全办理、计算报表办理等模块功用。

  标签办理首要标签录入和删去。体系只监控数据库中处于使能情况的标签。

  人员办理完结人员名单录入和删去,将人员与标签相关,一起对人员活动分区、活动时刻规划进行束缚。

  事情办理设置报警事情。每个报警事情的设置要求详细到人员称号、区域称号、时刻规划和优先级。

  地图办理导入地图和删去地图,对地图进行分区和标示。

  安全办理设置体系办理员登录账号。

  计算报表对财物相关数据按时刻段、日、周、部分、财物称号等要害字构成报表。

  (5) 数据运用

  包括财物检索、报警事情查询、计算报表、体系办理等模块。归于web运用界面,便利办理员对中间件渠道进行日常保护办理。

  依据财物称号、时刻规划查询数据库,取得财物在指守时刻规划内的行径道路,以可视化方法向用户展现,并在地图上制作行径道路。

  以列表方法记载标签报警事情。一个报警事情要求包括财物信息、标签信息、触发时刻、触发地址、当时处理情况等数据。支撑按财物名、按标签ID、按地址、按时刻段等字段进行查询。

  (6)集成接口

  规划了API和EVENT 两种接口形式,其间EVENT归于高优先级事情接口。

  API以lib库的方法提供,集成到第3方软件中。调用API即可拜访物联网运用中间件体系中资源。Lib库封装包括数据办理模块中所有目标API函数。

  EVENT自意向第3方软件渠道发送音讯包以完结联动,支撑依据标准的HTTP Post、Web Service和Mail三种形式。

  考虑到将来大容量运转,分布式布置。将图2所示体系分红3个子体系。这3个子体系独立规划开发,各子体系间运用标准接口进行通讯。数据库挑选,无需开发,直接装置即可;定位网关按子体系形式规划开发;根底服务模块、数据办理模块、数据运用模块和集成接口模块按1个子体系形式规划开发。这种架构最大优势是便于体系将来灵敏布置。能够将3个子体系装置到3台服务器上运转,也能够将3个体系装置到1台服务器上运转。这首要取决于体系需求统辖的标签数量规划。

  4. 体系功用

  医院财物可视化办理计划构建在医院物联网运用中间件渠道之上,环绕WiFi定位技能,提供以下功用运用:

  (1)特别患者安全办理

  给特别患者(VIP患者、精神病患者、感染病患者、白叟、婴幼儿)佩带标签产品,经过RFID标签实时定位人员方位,记载人员活动轨道。当感染病患者、婴幼儿、精神病等要点监护患者离开本病区/进入非授权病区时,体系自动报警提示。当监测到的生命体特征数据超戒备时,体系自动报警提示。当白叟跌倒时,具有加速度监测才能的标签触发跌倒事情,体系自动报警。报警事情触发后,体系显现财物称号、报警类别、报警时刻、当时方位,一起联动视频监控体系,调用当时画面。

  VIP患者佩带具有呼叫功用的RFID标签,患者在医院任何方位遇到紧迫情况时,可按下标签上的按钮完结移动呼叫,而不像曾经只能在床边呼叫。体系收到呼叫报警后,确定患者呼叫区域,联动视频图画,检查现场情况。

  护理扫描患者RFID腕带辨认患者身份,查询患者基本信息。

  (2)医护人员安全办理办理

  给医护人员、护工佩带具有呼叫功用的标签产品,在医院任何方位遇到突发事情时,医护人员轻触标签上的按钮便可完结呼叫求助,体系自动报警,确定医护人员呼叫区域,联动视频图画,检查现场情况。当发作急救事情时,护理也可经过渠道查找医师当时方位,快速找到医师。

  (3)医疗设备办理体系

  经过物联网技能,对医院现有财物办理体系进行晋级改善,完结医疗财物全生命周期办理。内容包括财物申购、财物分配、财物保护、财物盘点、财物盯梢、计算报表等部分,完结财物可视化办理,防止财物什物与财政账面信息对称的问题。办理人员经过软件渠道实时检查财物基本信息、当时方位,数量、保养计划等;经过手持终端扫描财物标签进行财物盘点和查询财物保养记载。当财物不在预订方位时,办理员经过录入财物称号,可查到财物当时方位,转移轨道。当财物需求保养时,体系自动报警提示。

  盯梢财物设备的移动情况,计算财物的运用功率。

  (4)冷藏、冷冻环境监测体系

  给药品、血库、疫苗寄存处、消毒器械寄存处等冷藏、冷冻环境装置具有环境参数监测的RFID标签,经过体系设定环境参数门限值。标签自动发射监测数据,体系界面实时显现监测环境的数据。当发作寄存环境参数改变超门限值时,体系当即报警,省去了人工守时现场记载,进步作业功率。

  环境实时在线监测运用确保医药寄存环境满意要求,防止因为环境参数改变导致的问题频发。

  (5)医疗药品、器械、废物追寻办理

  给药品、器械、废物等医疗器件装置RFID标签,标签与医疗器件相关,体系实时记载医疗器件的行径道路,操作进程,运转时刻、确保医疗器件在收发、消毒、中转、运送等进程按规则的流程履行。当履行进程没按标准流程操作时,体系自动报警。当医疗器件超出授权作业规划时,体系报警。办理人员可依据报警记载,追寻整个办理进程,发现问题地址。

  5. 体系布置与施行

  5.1 根底设施布置

  体系经过WLAN网络传输数据,比较于有源RFID和Zigbee技能,WLAN具有高带宽、高实时性的特色,一起支撑语音、数据、视频的传输,可有用满意移动医护、长途探视、语音呼叫、长途医疗等事务需求,因而WLAN技能已逐步进入医院,并且会快速开展起来。所以本计划依据WLAN网络规划。关于现已布置WLAN网络的医院,本体系可直接复用,防止根底设施重建。医院物联网运用办理渠道支撑WLAN AP作业在FAT形式和FIT形式。除了布置WLAN设备外,体系需求依据定位精度要求布置触发器。触发器满意0.5米准确定位,首要用于区别病床、病房和病区。图3给出了体系根底设备布置网络架构图。

  网络安全包括用户认证、权限操控办理、数据加密、物理阻隔等几个方面。为了确保医院WLAN网络的安全性,建造的WLAN网络需敞开WAPI认证机制。进一步可集成H3C的EAD终端准入操控体系,完结了标签用户身份认证,网络安全认证和终端高效办理。

  5.2 标签佩带方法

  医院物联网运用标签包括2类:无源RFID标签,其经过RFID阅读器将财物数据收集到医院物联网运用中间件渠道。有源WiFi标签,其自动将传感器数据收集到医院物联网运用中间件渠道。标签相关财物不同,佩带方法不同:

  ² 医师护理的移动紧迫呼叫标签,选用胸牌挂式,便利医护人员操作。平常,医护人员可把标签放在作业服上衣口袋。

  ² 患者的标签,选用腕带式、胸牌式。关于需求监测患者生命特征的标签视详细情况而定。患者标签必定集成RFID+WiFi,便利近距离辨认和远距离辨认。

  ² 医疗设备的标签,选用张贴方法或绑缚方法。关于小型设备主张选用张贴方法;关于中大型设备主张选用绑缚方法。设备较大,可选的标签也比较大,固定在设备上简单发现。

  ² 医疗器械的标签,选用张贴方法或内嵌方法。

  ² 医疗废弃物的标签,选用打印或张贴方法。每个医疗废物袋事前打印上RFID标签或许张贴上标签。

  ² 环境监测的标签,放置到监测环境场所内,有些标签还需求运用探针以确保监测数据的准确性。

  不管无源标签仍是有源标签,标签在分发之前需求与财物进行相关。相关操作在物联网运用中间件体系上履行。每个标签需求相关到财物、设置所属部分、预置事情、活动规划等操作。医院物联网运用中间件渠道支撑与医院HIS互通。护理手持终端扫描患者标签可当即调用该患者的基本信息和医治进程记载。经过输入财物称号,可当即查询到财物当时方位、活动轨道、监测数据等。

  5.3 运用渠道布置

  医院物联网运用处理计划支撑会集式布置和分布式布置,完结病房、科室、医院3层布置办理方法。会集式布置和分布式布置首要差异在与定位引擎服务器的布置。会集布置选用1台定位引擎,定位引擎数据经过完结约好的接口转发给物联网运用中间件渠道;分布式布置选用多台定位引擎,定位引擎服务器数据经过完结约好的接口别离转发给物联网运用中间件渠道。分布置布置首要用于分散体系作业并发负载,进步作业实时性。

  第1层为病房级办理(楼层):授权人员办理部属患者、医护人员、重要器械、环境问湿度监测等,完结权限内提供的功用操作。首要授权给病区护理。

  第2层为科室级办理:授权人员办理部属患者、医护人员、重要器械、环境温湿度监测等,完结权限内提供的功用操作。首要授权给科室主任。

  第3层为医院全体办理:授权人员办理本区域内的患者、医护人员、设备、监控温湿度等,完结权限内提供的功用操作。本层办理员可办理医院的公共区域,比方废物中转站、医院大门、门诊大楼进出口、查验化验区等。首要授权给信息科担任人、医院主管领导。

  依据体系布置架构,给医护人员装备移动终端,选用先进的安全链路加密技能,完结在医院任何场合、任何时刻的移动可视化办理,满意动态随身行运用需求。

  6. 定论

  物联网作为一项新式的,前沿的技能,现在在国内外还没有大规划运用的先例,首要原因是在事务开展进程中存在标准不一致、运用本钱较高级一些问题。但跟着技能的不断老练,标准化作业不断完善,这些问题将会逐步有用地处理。

  本文给出了一种医院物联网运用全体处理计划,介绍了计划体系架构和施行布置。医院物联网建造是一个长时间不断完善的进程,需求久远规划、一致标准、一致指挥、分阶段施行。本文提出的医院物联网运用中间件渠道担任标签办理、财物办理、地图办理、流程办理、体系办理等根底功用,便利下一步运用扩展。当需求添加人员定位办理运用时,只需开发顶层运用即可,有关标签的分发、相关、权限等设置在中间件渠道操作即可;当需求添加药品流转办理运用时,只需开发顶层运用即可,有关标签的分发、相关、权限等设置在中间件渠道操作即可。医院物联网运用中间件渠道大大进步医院开发布置物联网运用体系的进展,缩短项目周期,一起标准标准化的接口便利与HIS、PACS、CIS、EMR等医院信息化体系互通。


标签:医疗管理

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