智慧健康物聯網體系架構研究

施建偉

摘要：文章根據物聯網特征及智慧健康發展的需求，提出可行的智慧健康物聯網體系架構，討論了物聯網關鍵技術，并針對智慧健康物聯網絡所采集的數據進行大數據決策分析，實現遠程醫療、健康體檢、輔助診療等智慧健康應用。

關鍵詞：智慧健康；物聯網；WSN；體系架構；網絡數據 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2015）35-0007-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.004

1 概述

隨著工業化、城鎮化、人口老齡化、疾病譜的改變以及生態環境的變化，健康成為我們最大的民生問題，數據顯示全球的健康醫療規模持續提升，已經成為我們巨大的挑戰。面對這些新挑戰，新一代信息技術的發展給我們帶來了一些生機。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網國內外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網應用范圍十分廣泛，特別是在醫療健康領域，智慧健康可以通過個人健康相關數據的動態收集，在運動、飲食、用藥等方面給我們建議和緊急救護以及通過遠程醫療服務來提升每個人的健康水平。

2 體系架構

人們的醫療需求發生著變化，醫療服務模式也需要隨之發生變化，健康服務在理念上強調從原來被動的治療轉向主動的健康管理，從全面的感知、可靠的傳輸再到智能化的控制，物聯網就在其中起到極大的作用。因此我們構建基于物聯網的智慧健康總體架構。

圖1 智慧健康物聯網總體框架

基于物聯網的智慧健康總體框架由四層網絡構成，分別是用戶層、接入層、數據層以及遠程終端層。

其中用戶層包括了各種感知節點，感知節點可以是貼片式的，也可設計成織物，可穿戴式的或是植入身體式的。這些感知節點采集人體重要的健康數據參數。基于感知節點的計算能力限制，采集的數據在感覺節點只能進行初步的處理，后續數據將通過無線網絡被傳輸到匯集節點（接入層）或者直接傳輸到數據層進行數據處理分析。接入層包括了用戶交互設備，作為系統中的接入節點。不同通信協議的感知節點和相應的接入層設備進行通信，由接入層設備將數據傳輸到數據層進行分析。數據層的主要任務是收集、處理、分析數據并給出決策。由于數據層連接醫療遠程終端，醫生可以根據數據層的結果判斷用戶的健康狀況。遠程終端為用戶提供健康遠程服務。

2.1 基于物聯網的智慧健康系統架構

根據總體架構可知，基于物聯網智慧健康的系統基礎是數據的有效集成，而對于物聯網來說，由于感知節點為分散式分布，數據的有效集成成了物聯網技術的主要難點。而信息系統技術和大數據技術的發展為基于物聯網的智慧健康系統架構提供了有效的解決方案。基于物聯網的智慧健康系統架構如圖2所示：

圖2 智慧健康系統架構

該智慧健康系統架構具有如下特點：（1）該系統是開放性平臺，在做好互操作性和系統安全的前提下，對外部系統進行開放，實現第三方開發者通過運用和組裝其接口以及其他第三方服務接口產生新的智慧健康應用，促進智慧健康的發展；（2）信息的集成具有跨層的信息融合性，即從感知節點層到終端應用層都需要具有信息融合的數據處理能力；（3）系統功能所基于的軟硬件具有通用性，例如硬件是基于3C（Consumer、Communication、Computing）標準的終端接口，軟件是遵循開放式操作系統，采用標準電子病歷格式，只有這樣的系統架構才符合SOA架構標準。

2.2 健康大數據分析

大數據技術能夠快速處理包括視頻、語音等非結構性海量數據，實現大量圖片的實時網絡傳輸和快速持久性存儲，同時大數據智能分析能夠給健康管理和服務提供新的策略。利用現代人工智能的方法，如深度學習、機器學習和語義分析等，對感知節點獲取的各方面數據進行交互分析，從而產生新健康管理和服務建議。

基于智慧健康物聯網系統架構，采集用戶生命體征信息進行集成、管理以及大數據分析，基于數據的主要健康應用我們可以分為以下四類分析：（1）遠程醫療。遠程醫療即通過遠程通信技術、交互式傳遞醫療信息，開展遠距離的醫療服務，主要包括遠程診斷、遠程會診、遠程健康咨詢等。利用家用或社區健康感知節點采集患者的生命體征數據，并通過無線/有線網絡傳輸到健康大數據管理中心，通過中心決策分析系統對用戶進行監測和疾病管理的服務；（2）健康評估與干預。為居民建立全面信息化的電子健康檔案，通過發放調查問卷、體檢結果以及遠程檢測等方式收集健康信息，并進行健康評估分析，根據評估結果設計針對特定對象制定切實可行的飲食、運動、干預方案，通過跟蹤隨訪不斷調整方案達到最佳的健康管理效果；（3）健康體檢服務。以檢測疾病證據為目的，開展通過應用體檢手段對未病、初病或將病的健康或亞健康人群的身體進行檢查，根據體檢結果評估個人的生理指標、疾病治療的達標情況、健康風險情況、慢病治療率與控制率等內容，從而為一些體重超重、膳食結構不科學、具有慢病特病的人提早開展健康干預和管理；（4）輔助診療。輔助診療與醫院信息系統實現對接，主要實現醫生全面了解患者健康狀況，以做出更科學的診斷和治療，同時通過遠程終端等專用醫療傳感終端獲取患者生命體征信息，并將診療信息發送到智慧健康大數據中心進行智能分析處理，反饋綜合的疾病診斷結果、參考醫囑以及用藥建議，從而提高醫生診療效率，規范診療行為。

3 結語

物聯網技術的發展將助力智慧健康的發展。本文基于提升健康醫療服務的需求，提出可行的基于物聯網的智慧健康體系架構，討論了物聯網關鍵技術，并針對健康物聯網絡采集的數據，進行大數據決策分析實現遠程醫療、健康體檢、輔助診療等智慧健康應用，打造健康管理新模式。

參考文獻

[1] 劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2010.

[2] 梁巧琴.大數據應用的現狀與展望[J].信息通信，2015，（1）.

（責任編輯：周 瓊）