基于物聯網技術的遠程監護管理服務平臺設計

武傳寶

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

基于物聯網技術的遠程監護管理服務平臺設計

武傳寶

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

文章以物聯網技術、無線通信技術、傳感技術和醫療信息技術為核心，構建了以家庭、社區衛生服務機構、醫院和區域衛生信息平臺為架構的遠程監護管理服務平臺，實現對不同需求人群生理狀況的遠程實時監護。

物聯網；遠程監護；服務平臺；無線通信

基于物聯網技術的遠程監護系統主要利用無線通信技術和物聯網技術，遠程收集人體的生理狀況數據，通過多個監護服務終端的協同管理，實現醫生對采集數據的分析和評估，并提供準確及時的醫療服務。遠程監護管理服務平臺能夠實現多個服務終端的數據信息共享，確保醫生不受地域的限制，隨時隨地可以對需求人群進行遠程健康監護，給予醫療指導和自救培訓。

1 遠程監護系統的總體框架設計

基于物聯網技術的遠程監護系統功能的實現不僅需要采集和感知設備，還包括網絡接入設備和醫療器械等。遠程監護管理平臺以監護前端、管理服務和傳輸網絡3層基礎架構為中心，與穿戴式技術相結合，構建了遠程監護管理平臺架構。

1.1 監護前端

遠程監護系統的監護前端主要包括各種感知設備和多類型的信息采集設備，隸屬于物聯網的感知層。監護前端的主要功能是采集人體的生命參數，主要包括心跳、脈搏、血壓、體溫、血氧飽和度、血氣和心肌張力等生理數據。這些熱學量、化學量和機械量都需要采用合適的傳感器轉換成電學量。本文根據客戶的實際需要設計了一種兼具識別和感知功能的智能節點設備，這種智能節點設備包括如下功能：能夠識別多種不同協議的射頻標簽，具有很強的兼容性；內部嵌有能夠感知生理參數的傳感模塊，實現一站式采集；具備標準的可編程接口，通過硬件編程來對設備的操作進行控制；動態連接中間件，實現數據共享。這種智能節點設備硬件采用嵌入式ARM模塊設計，軟件采用嵌入式Linux操作系統進行編程，保證了系統的穩定性和可靠性。

1.2 傳輸網絡

遠程監護系統的傳輸網絡包括各種通信網絡設備、網絡中介設備和設備接口模塊等，隸屬于物聯網的網絡層。傳輸網絡通過有線網、無線WiFi、藍牙、無線傳感器網絡（Wirless Sensor Network，WSN）、4G信號等多種移動組網方式來實現家庭和廣域網之間的通信連接，將數據傳送到監護平臺和終端。

1.3 管理服務

遠程監護系統的管理服務包括服務中心、管理中心和用戶中心3部分，隸屬于物聯網的應用層。該系統為整個系統提供相關的存儲數據、表格和資料文件等，通過平臺服務中心完成對采集數據的過濾、匯總、加載和顯示，開發出一致的數據交換和處理系統。由于需求人群的個體差異性使得傳輸網絡的功能設計和流程不盡相同，為了方便系統根據需要進行子功能的擴充，也為將來發展統一化的區域監護平臺，本系統需要預留出支持二次開發的接口。一方面滿足功能模塊的標準化配置，一方面實現外部互聯網拓展的接口服務。

2 遠程監控管理平臺的架構設計

2.1 遠程監控管理平臺設計目標

遠程監控管理平臺的架構設計需要滿足如下的性能：

（1）系統基于數據訪問層、業務層和表現層3層架構開發，實現邏輯與標準化復用功能。

（2）為了保證數據傳輸的可靠性，系統要實現星型、單向、網絡等多種數據交換方式的并行。

（3）為了便于移動環境下的數據監測，系統應該能夠支持基于C/S架構的查詢服務與信息管理系統，充分體現跨平臺的應用服務。

（4）嚴格遵循醫療信息規范標準，支持不同架構監護平臺之間數據的互訪功能，支持統一消息服務。

（5）系統在運行過程中要對所需人群的個人資料和信息進行隱私保護，排除數據采集傳輸過程中的安全隱患。

2.2 遠程監控管理平臺的框架

當前信息系統的建設大部分采用面向服務架構（Service Oriented Architecture，SOA）的體系設計，這種架構體系能夠在功能上完美地實現監護系統的服務模型。服務模型的各個功能模塊之間相互獨立，互不干擾。只要定義好模塊自身的接口和服務流程，其他模塊就可以按照既定的數據格式對此模塊進行功能調用。所有模塊都具有標準化和統一化的特性，具備服務耦合功能。本系統使用的SOA組件系統服務包括服務儲備、服務使用者和服務提供者。服務儲備包括各種服務方式、服務內容和服務上下文。服務使用者是指系統內的終端設備和醫護人員等。服務提供者主要是指為服務使用者提供儲存和系統服務的服務器或者集群，當前最熱門的服務器有百度云、阿里云等云服務平臺。

3 遠程監護管理系統

3.1 遠程監護管理系統的功能

基于物聯網技術的遠程監護管理服務平臺一方面實現對需求人群的生理參數顯示、分析和評估的功能，另一方面實現醫生對需求人群的遠程醫療管理。遠程監護管理平臺的監控軟件由客戶端軟件和服務器軟件兩部分組成。服務器軟件采用C/S系統架構，作為醫生和監護人的監控平臺，為需求人群提供初步治療方案和緊急情況下的上門護理工作。客戶端軟件選用當前比較流行的安卓Android或者iOS系統，支持手機或者IPAD等移動設備對數據進行訪問，為家庭客戶對生理參數進行查詢和互動提供方便。

3.2 遠程監護管理系統軟件設計框架

3.2.1 客戶端軟件的設計

為了實現客戶端軟件應用程序的開發，需要在宿主機上搭建安卓Android編譯環境和開發環境。

（1）安裝JDK，SDK和Eclipse等開發環境，客戶端軟件應用程序采用Java和C語言同步開發，C語言程序用來完成底層設備的接口驅動，Java編程用來完成和服務器端軟件的SOCKET通訊、人機界面的顯示和接收傳感器傳來的生理參數等功能。程序內部采用多線程編程設計，加快多任務的實時處理速度。

（2）搭建編譯環境和交叉編譯工具，對安卓Android源代碼進行編譯連接。客戶端軟件按照功能劃分為多個模塊，每個模塊實現不同的功能。

客戶端模塊具體包括下面3種：視頻采集模塊和編解碼器，此模塊具有捕獲、壓縮、解壓縮視頻信息的功能；人機交互界面模塊，此模塊是系統軟件為用戶提供的操作界面，用戶可以輸入相關信息，也可以對有關數據進行輸出打印等功能；音頻采集模塊和編解碼器，此模塊具有捕獲、壓縮、解壓縮音頻信息的功能。

3.2.2 服務器端軟件的設計

服務器端軟件的開發環境和編譯環境的配置和客戶端軟件相同，最后把編譯通過的安卓智能操作系統移植到遠程監護管理平臺，服務端軟件的應用程序采用Java語言進行編程，用來完成服務器和客戶端之間的SOCKET通信、界面顯示、數據發送和接收等功能。服務端軟件也采用多線程編程設計，以提高數據的處理速度。

服務器端軟件按照功能劃分為多個模塊，每個模塊實現不同的功能。具體包括下面3種：音、視頻混合處理模塊，該模塊接收遠程音頻和視頻信息，通過通道分配分別進行解碼，解碼之后進行信息混合；遠程醫療管理和控制模塊，遠程醫療管理和控制模塊對所有的用戶進程進行管理和控制，有權設置IP權限和添加刪除用戶，在多點控制單元的服務器邏輯模塊中完成；IP組播模塊，此模塊的功能是按照組播地址對多媒體數據進行發送。需要配置獨立運行的服務器來安裝服務器軟件，當服務器通過廣域網對遠程監護終端進行訪問時，必須為服務器配置一個真實的固定IP地址，不可以使用虛擬IP地址。服務器可以在防火墻之后打開所需的TCP或者UDP端口。

4 結語

本文主要以物聯網技術和無線通信技術為基礎，結合迅速發展的智能傳感設備，提出了基于物聯網技術的遠程監護管理服務平臺的構建架構，開啟了遠程監護的醫療模式，為智能醫療的發展提供了技術支撐和管理方案。隨著健康物聯網產業的飛速發展，大數據、人工智能、云計算等等技術將成為強有力的支撐，為遠程家庭和社區提供更優質的監護服務，推進我國區域化醫療信息技術的發展。

[1]羅世亮，藍立新，劉漢明，等. 基于物聯網技術的遠程監護管理服務平臺設計—社區心血管疾病患者[J].數字技術與應用，2016（8）：196.

[2]廖學峰. 基于物聯網的遠程心血管疾病監護系統研究與設計[D].廣州：南方醫科大學，2013.

[3]孫永明，王穎璐，賈麗.基于物聯網的遠程健康監護系統設計與實現[J].河北省科學院學報，2016（4）：1-6.

Design of remote monitoring management service platform based on Internet of Things

Wu Chuanbao
（Qiqihar Engineering College, Qiqihar 161005, China）

In this paper, networking technology, wireless communication technology, sensor technology and medical information technology are taken as the core to build a family and community health service institutions, hospitals and regional health information platform for the architecture of remote monitoring management service platform, which achieve real-time remote monitoring of the physiological conditions of different needs of the population.

Internet of Things; remote monitoring; service platform; wireless communication

武傳寶（1978— ），男，遼寧法庫，碩士研究生，副教授。