信息化時代下醫院一卡通整體設計

王友民，彭麗娟

(四川大學華西第二醫院，四川 成都 610000)

1 項目背景

十多年來，某醫院的離線式一卡通系統為醫院工作人員的院內消費等提供了方便，加強和規范了院內消費資金的管理和結算，保證了資金的安全完整。由于十多年前建設一卡通系統時軟件開發商采用的技術相較現在的技術已顯得落后，同時由于系統的軟硬件設施設備使用年限較長，故障逐漸增加，要適應醫院未來的發展，已顯得越來越力不從心。

某醫院決定對一卡通系統進行升級改造，建成新的在線式一卡通系統。

2 設計原則

建設以線下刷卡支付和以線上聯通各類支付渠道的統一支付體系，全面覆蓋各類應用場景，并支持對接(如停車場管理系統等)等線上繳費方式，進一步覆蓋金融支付盲區，實現真正在線支付生態環境。整合一卡通賬戶和線上一賬通賬戶，提供標準化支付接口，完善支付渠道，統一資金歸集和清結算途徑[1]。

建設全開放、統一規范、可管理的統一認證體系，實現通道設備、門禁設備、考勤設備、車輛管理設備融合，遵循統一管理、統一發卡、統一認證原則，實現智能關聯授權、實時安全監控。

本系統在設計整個過程中遵循了以下原則：

(1)實用性：醫院一卡通系統應遵循醫院管理的特點，各應用系統的開發力求功能完善、操作簡便、實用高效；

(2)先進性：醫院一卡通系統的建設應以當今世界先進的、有廣闊前景的技術為基礎，由此實現的系統可以搭乘信息技術發展的巨輪而不斷升級；

(3)易用性：醫院一卡通的使用者，包括普通的患者、員工、商戶等多種用戶類別。所以必須是易用的系統，即用戶學習成本和管理部門的教育成本低；

(4)可管理性：醫院一卡通系統通過幾千個終端設備來實現管理和服務功能，他們的管理很困難、維護成本很高，因此系統必須從整體架構上和具體功能上實現管理難度的降低、維護成本的下降，通過采用集中管理模式、圖形化管理工具、監控工具，方便管理、使用、維護，同時能快速準確的定位故障；

(5)開放性：隨著醫院業務發展，醫院一卡通系統將不斷修復升級更新調整，系統須采用一套開放的架構、一個開放的平臺，形成一套開放的產品，能提供完整的文檔資料和軟件接口，醫院自主密鑰和算法、采用公認的行業標準、銜接多種硬件平臺，后續醫院可自主擴展、自主采購青睞的終端設備等；

(6)安全性：系統牽涉資金、身份等重要的信息，所以必須采用嚴格的分級管理制度和技術，管理、查詢人員分級權限操作；體系架構多層級劃分，當單層次出現故障時，系統也可維持運行較長時間；敏感數據不得保留在系統運行中間環節，以避免財務風險；一旦經過排障正常運行后，系統能夠自主識別切換狀態；對于脫機運行的終端，通過有效措施保障用戶利益；提供審計功能；

(7)擴展性：系統容量和功能上不僅應滿足當下用戶的需求，而且也能方便以后的擴容和升級，如：變更收費模式，混合充值方式等；

(8)可靠性：考慮到擁有情況復雜的應用場景，交易的每個環節考慮可靠性都不容忽視，包括可靠的應用和數據庫設計等，確保系統在脫機、聯機狀態下的實時性強可靠性更高，及在大規模并發交易情況下系統的穩定、高效、可靠，有效避免單點故障[2]。

(9)保密性：系統設計上應充分考慮共享信息資源，也保護和隔離信息資源，針對不同的應用和網絡通信環境，采取不同的舉措，包括數據安全性等。要求系統加密傳輸數據，并保證加密技術的不可逆。

(10)規范性：采用金融行業標準的財務管理方法，設置標準財務核算科目。采用借貸記賬法記賬，能夠提供會計核算需要的各種報表。

3 功能設計

根據應用的特殊性，采用物理卡刷卡、RFID刷卡、手機正向掃碼、終端設備反向掃碼、NFC的操作方式，在用戶使用方面進行了如下功能設計：

(1)認證類：員工通道、辦公區門禁、專用電梯、特殊病房等；

(2)消費類：食堂、超市、預約掛號、付款領藥、無障礙停車場；

(3)接口：HIS系統、短信接口、第三方軟件信息接口、社保卡接口、第三方支付認證接口。

4 整體設計

4.1 信息服務建設

隨著移動端應用的普及，用戶越來越依賴手機等移動設備娛樂、生活、辦公。

因此，研發手機客戶端(APP和微信小程序等)很有必要。通過在線支付技術，大大提高結算效率和賬戶安全。用戶可通過掃碼方式進行各類費用的支付。平臺支持終端設備自主生成二維碼和手機APP生成二維碼，根據不同場合進行相應模式的支付[3]。

建成信息門戶、自助多媒體服務與手機APP(小程序)三類模式，提供信息資源展示與用戶卡業務服務。

4.2 流程整合規范

系統使用Web Service技術對第三方系統對接整合到一卡通平臺中。將用戶卡綜合服務系統中數百個業務暴露出來，用戶只要調用這些接口，就可完成各類復雜的業務處理。

4.3 關鍵業務設計

4.3.1 交易機制

用戶卡綜合服務平臺本質上是線上交易平臺，用戶可以通過手機、終端設備進行在線消費。在線消費過程中，交易流水在后臺數據庫中直接處理。

同時后臺服務器采用應用冗余和負載均衡部署，充分考慮服務請求高并發事件發生的情況，保證在高并發沖擊下系統的高可用。

4.3.2 信息標準

一卡通綜合服務系統是服務全院用戶的綜合性平臺，平臺須嚴格遵循國家信息化標準整體規劃的信息標準，采用開放性設計，可以兼容多種操作系統，具有開放性對接接口，設備接入標準以及用戶卡規劃(卡結構)標準，可以與其他第三方系統對接。

(1)系統編碼原則。

為了更好接入其他系統，須制定合理、科學的編碼管理體系，遵循以下原則。

唯一性：系統內的每一種數據類型都有唯一且清晰的結構，結構簡單，信息明確。

可使用性：數據結構的長度合適，并且考慮多種系統的數據長度，做到兼容。

規則性：系統信息編碼按照一定的編碼規則編制，符合通用信息編碼的要求，不允許出現不符合規范的編碼信息。

可讀性：可根據編碼識別出信息的用處。

擴展性：編碼原則的制定應考慮不同系統的設計要求。且要對特殊情況留有裕量。

效率性：編碼原則既要解讀容易，還應考慮效率的提高。

(2)系統接入。

系統采用Web Service技術，將系統中多個業務暴露出來，第三方系統只要調用這些接口，就可完成各類復雜的業務處理。

①系統接入接口規范。Webservice 接口服務可以解決接口開放問題，并且無須為接入方提供專用動態庫，只需遵循TCP/IP 協議即可。

②系統接入指標規范。在平臺接入層面應該對業務系統做出指標規范，包括：性能指標、安全指標、使用效率指標、具體的業務指標。

(3)通信中間件。

一卡通系統應用范圍是整個院區，顯然不能采用傳統的模式：各區域各種前置機透過ODBC直接訪問本部的數據庫，這種模式存在重大的數據安全隱患。

系統應架構在通訊平臺上，信息總線以通訊平臺為通道，連接各種信息系統的核心職能。通訊平臺采用金融領域所采用的通信技術，有如下特點和優勢：

①同時支持多種協議：應用程序采用TCP或SPX協議中的一種與路由網關建立可靠連接，同時雙向通訊。路由網關支持的最大用戶連接數為1800，當超過500個時考慮采用負載均衡。

②動態尋址：應用程序連接路由網關時無須指定路由網關的網絡地址和端口號，能動態調整。應用程序可依據收到的廣播信息中發現負載較輕的路由網關，并連接。

應用程序進行消息傳遞無須告訴通信對方的程序名(或具體的網絡地址)，而只需給出目的路由網關編碼，系統依靠每個消息頭記錄中的信息將消息發往不同的目的地，頭記錄中包含了目的地的代碼，以便將該條消息發往目的地。

③開放性：系統對外接口均采用標準協議，獨立模塊，提供各種API，適于二次開發。不依賴于具體網絡環境，從點對點、一點對多點、多點對多點的模式都能適應。便于應用于“實時交易”。

④擴展性：系統支持主要網絡拓撲結構，支持多協議，并且具有簡單規范的接口。尤其某些核心應用程序，它們本身相對獨立，而且相互之間沒有專用接口或接口效率低下，如果通過系統將它們連接起來，可以有效提高整個系統效率。

⑤高可靠性：利用NT的特性，既利用進程的獨立性來讓整個系統更加可靠，同時依靠多線程編程更加合理利用資源，利用冗余容錯技術，確保系統全時高效穩定運行。

⑥高效性：采用GZIP壓縮方法，節省醫院的網絡帶寬。為確保數據在網絡上以最短的路徑傳輸，采用靜態路由方法和OSPF協議。

⑦應用功能轉發：應用程序將請求發給路由網關，再轉發給應用服務，當某項功能不能被應用服務處理，但它又能判斷誰具有處理能力的情況下，可調整請求數據包的目的地址，通過路由網關，再次尋址轉發至目標應用服務進行處理。

⑧支持遠程管理和監控：所有的路由網關都以NT服務方式運行，同時支持遠程管理和監控。

⑨高安全性：時間戳和CRC保護鑒別協議遠離采用眾所周知的“重放攻擊”的欺騙，鑒別流程須是唯一的、有序的、最新的。通信平臺采用非對稱(公開)密鑰算法(RSA)對傳輸內容進行加密。