現代醫院物聯網建設探討

文｜南京工業大學 陸偉良 賈利濤中國電子科技集團公司第28研究所 杜成章

1 引言

物聯網被正式列為國家新興戰略性產業以來，在國內的發展受到了前所未有的關注，將物聯網技術應用到醫院的建設中，可以極大地促進現代醫院的信息化建設。通過物聯網實現醫院對人的智能化醫療和對物的智能化管理工作，不僅解決了醫療業務平臺支持薄弱、醫療服務水平整體較低、醫療安全生產隱患等問題，還可以提高工作效率、提升服務品質、提高醫療質量等，推動醫療服務進入到新時期，現代醫院物聯網和智慧醫療建設將應運而生。

2 物聯網概述

2.1 物聯網的起源

物聯網的應用最早可以追溯到1990年施樂公司的網絡可樂販售機。1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議首次提出物聯網這個概念。2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。2005年國際電信聯盟正式提出物聯網的概念。2009年溫家寶總理提出“感知中國”的構想，并隨后將物聯網正式列為國家新興戰略性產業。

2.2 物聯網相關概念

物聯網：把所有物品通過射頻識別（RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。

無線傳感器網絡：由若干具有無線通信能力的傳感器節點組織構成的網絡。

泛在網絡：無所不在的網絡。

2.3 各概念之間的辨析

傳感器網絡和物聯網其實是一個概念，兩種不同的表述，其實質都是依托于各種信息設備，來實現物理世界和信息世界的無縫融合。可以認為“物聯網”和“傳感網”都是以傳感器、RFID等客觀世界標識、感知技術，借助于無線傳感器網絡、互聯網、移動網等實現人與物理世界的信息交互。而泛在網是面向泛在應用的各種異構網絡的集合，且更強調跨網之間的信息聚合與應用。

3 物聯網應用模式、技術框架及核心技術

3.1 物聯網應用模式

物聯網是通信網絡的應用延伸，是信息網絡的一種增值應用。目前比較典型的應用包括水電行業無線遠程自動抄表系統、智慧城市系統、智能交通系統、危險源和家居監控系統、產品質量監管系統等，物聯網主要應用類型如表1所示。

物聯網與其說是一個網絡，不如說是一個業務集合體，是由類型各異、應用千姿百態的業務網絡組成的一個互聯網絡。

3.2 物聯網技術框架

物聯網主要由以下三部分組成，如圖1所示。

表1 物聯網主要應用類型

（1）物件通過傳感或（和）執行設備聯網，構成傳感/控制網。

（2）互聯網協議棧（包括TCP/IP網絡平臺、互聯網應用協議）。

（3）基于Web瀏覽器應用。

物聯網的組成如圖2所示。

3.3 物聯網核心技術

3.3.1 感知層技術

（1）傳感器網絡技術：該技術將具有無線通信與計算能力的微小傳感器節點，通過Ad-Hoc方式連接起來，各節點能根據環境的變化自主地完成網絡自適應組織和信息的傳遞；節點間多采用多跳方式進行通信，傳感器網絡的信息通過接入網關傳遞到承載網絡。

（2）射頻識別技術：射頻識別（RFID）系統主要包括標簽、閱讀器（含天線）、中間件。RFID是通過電磁耦合原理來實現通信，方式上有主動式、被動式和半主動式。由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協議四部分組成。RFID現在和移動信息化實現了有機結合，有助于物流、資金流、信息流的三流合一，應用范圍廣泛。

（3）兩化融合：工業化與信息化融合是未來發展的方向。

3.3.2 網絡層技術

（1）接入網關技術：接入網關完成應用末梢各節點信息的組網控制和信息匯集以及完成向末梢節點下發信息等轉發功能。由于末梢各節點的組網和通信協議往往不同，在相當長的時間里，接入網關還起到私有協議和標準協議的轉化功能。

（2）IPv6技術：IPv6所擁有的地址容量達到2128個，是IPv4的約8×1028倍，基本滿足地球上每個物體都能連入互聯網的需求。同時，IPv6使用更小的路由表，增強了對組播和對流的支持，增加了對自動配置的支持。

（3）ONS技術：域名解析服務（DNS）是將一臺計算機定位到因特網的某一具體地點的服務。在物聯網里，對象名解析服務（ONS）是一個自動的網絡服務系統，提供把一個物體定位到物聯網的某一具體地點的服務。

3.3.3 應用層技術

（1）情景感知技術：情景感知（Contextaware）技術賦予物聯網中的物體檢測和感知它所處環境或狀態變化的能力。該技術可以幫助各智能系統更好地跟蹤環境和狀態變化，以提供優化的服務。

（2）云計算技術：云計算是分布式計算和網格計算的發展和商業的實現。該技術把分散在各地的高性能計算機用高速網絡連接起來，以Web界面接受各地科學工作者提出的計算請求，并將之分配到合適的節點上運行。對于用戶，可以像使用水電一樣地使用隱藏在物聯網背后的計算和存儲資源，強大而方便。

4 物聯網在現代醫院的應用

4.1 物聯網在醫院應用的意義

通過信息化手段實現遠程醫療與自助醫療，有利于緩解醫療資源緊缺的壓力；有利于提升醫療服務現代化水平；降低患者就醫成本，是醫療資源有效利用；有效優化醫院業務流程，提高醫院工作效率和質量，提升醫院形象；能有效管理、分析和利用門診患者的一般信息，提高患者滿意度；有利于提升醫院的管理水平，合理分配資源。

4.2 物聯網在醫院的應用領域

（1）重點人群識別和管理

重點人群包括醫院員工與部分重點關注的患者。應用范圍主要有員工一卡通管理、患者一卡通管理、母嬰配對及嬰幼兒防盜。

（2）重點設備及物品管理

利用物聯網技術可將醫療資產日常管理活動與醫療資產管理系統有效地整合在一起，從而達到實物信息與系統信息的實時同步，在緊急情況下迅速找到各項醫療資產的目的。應用范圍包括醫療資產及醫療設備管理、特殊藥品管理、藥品分發管理、血液管理、醫療廢棄物管理。

（3）重點區域監控和管理

重點區域監控和管理主要包括水、電、氣、空調節能傳感、消防監控、手術室監控、ICU監控。

（4）醫療信息數字化管理

醫療信息數字化管理包括病患實時動態監護、病房醫護工作移動信息化。

（5）醫療過程數字化管理

醫療過程數字化管理包括冷藏藥品運輸溫濕度檢測/追溯、門診急救管理、門診就診流程優化、門診分診叫號、無線門診輸液、社區醫療及移動健康監護。

5 建設醫院物聯網的要點

5.1 醫院物聯網總體建設思路

通過物聯網實現醫院對人的智能化醫療和對物的智能化管理工作，支持醫院內部醫療信息、設備信息、藥品信息、人員信息、管理信息的數字化采集、處理、存儲、傳輸、共享等。實現物資管理可視化、醫療信息數字化、醫療過程數字化、醫療流程科學化，從而解決醫療業務平臺支持薄弱、醫療服務水平整體較低、醫療安全生產隱患等問題。

5.2 醫院物聯網總體建設內容

（1）物理平臺建設

從物聯網總體結構上分三個層次建設，即建設醫院物聯網M2M平臺、網絡層建設、物聯網終端建設。

（2）應用功能建設

物聯網在醫院應用上主要從三個方面進行建設：基于物聯網技術重構以患者為中心的醫療服務提供體系；基于物聯網實現醫療行為的數字化、智能化、人性化；基于物聯網實現醫院內固定資產和移動設備的管理。

（3）醫院物聯網建設步驟

建設醫院物聯網應用可以按如下路徑來逐步建設：搭建物聯網基礎服務平臺—建設物聯網基礎應用—擴展醫院物聯網應用，建設全數字化、智能化的醫院—建設遠程健康監護應用。

6 物聯網應用于智慧醫療領域展望

我國目前正處在醫療改革的關鍵時刻，舊的醫療體制以及醫療保障制度已經不能適應當前社會發展的需要，群眾“看病難、看病貴”已成為大家的核心議題。人口結構老齡化發展趨勢，致使疾病和預防控制從原來的以傳染病及其防治為主，轉變到目前的慢性非傳染性疾病及其預防為主的模式。醫學模式也由原來的“3P”模式，發展到更加注重公民和社會參與的“4P”模式，即預測性（Predictive）、 預防性（Preventive）、個性化（Personalized）和參與性（Participatory）。重心下移、關口前移、強化個人責任成為現代醫療保健服務模式的特征，未來數字衛生工程技術的趨勢將更加向基層社區和個人參與方向發展，更加貼近個人的工作和生活本身。個人健康信息采集終端將融合在家庭和工作崗位，在重視信息收集的基礎上更加注重信息的反饋和互動，一種實時的健康環境將成為可能。

據衛生部的統計，2008年中國健康醫療市場規模已超過1萬億元人民幣，如果按照本世紀前10年中國健康醫療市場年均超過 10%的速度增長，預計到2020年中國將會成為全球僅次于美國的第二大醫療市場。但目前中國醫療產業占GDP 的5.5 % ，而美國這一比例達15 .5%，其他歐美國家都在8 %～10%之間。

物聯網在智慧醫療領域有著非常廣闊的應用前景，因為它可以通過各種傳感設備、掃描和追溯對于患者的身份、藥品和食品進行管理，這種技術對于整個醫療安全和提升醫療服務的質量是一個很好的技術支撐。通過這個技術優勢，我們可以實現智能化的識別定位、跟蹤、監控和管理。

醫療領域的信息化走過了20年的歷程，在前端應用當中，我們從單機應用、局域網或互聯網進一步進入物聯網的時代，要從實時、智能化、自動化、互聯互通的應用來適應醫療領域改革的需要。物聯網在智慧醫療領域的應用，不僅僅是軟件之間的互通，更重要的是要通過這種技術，將患者、醫護人員以及移動設備、醫療設備和保健設備等傳感設備動態地連接起來，實現對整個醫療環境的更透徹的感知和更全面的互聯互通，醫院物聯網和智慧醫療在中國將應運而生，大有前途。

1 孫虹，陸偉良.中國醫院建設指南[M]，第十章：醫院物聯網.北京：研究出版社，2012年新版

2 陸偉良.實用醫院智能化系統工程[M]. 南京：東南大學出版社，2012

3 陸偉良.物聯網技術在建筑智能化系統應用探索[J].智能建筑科技，2010

4 謝秉正，陸偉良.綠色智能建筑工程技術[M].南京：東南大學出版社，2006

5 田景熙.物聯網概論[M].南京：東南大學出版社，2010