智慧云病房系統設計應用與研究

摘要：文章基于物聯網、云計算、5G、大數據等新技術，結合國家“健康中國”發展戰略的實施和對現代智慧科技賦能的大健康生態體系的不斷探索，針對目前醫院病房普遍存在的問題，通過對智慧病房建設規劃和系統架構設計的研究，主要從提升人性化服務、便捷高效管理、節能、平疫結合等方面探索了基于物聯網架構的智慧云病房系統的設計，介紹了智慧云病房的系統架構、主要功能以及主要實施內容，最后闡述了智慧云病房系統的推廣意義和面臨的挑戰，為優化醫院智慧病房的建設提供參考。

關鍵詞：物聯網;智慧云病房系統;體系架構設計;5G;大數據

中圖分類號：TU246.1 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：2096-6903（2021）12-0000-00

0引言

隨著國家“健康中國”發展戰略的實施和對現代智慧科技賦能的大健康生態體系的不斷探索，醫療行業的格局正在不斷革新，力求實現以“精準醫療、精誠服務、精益管理”為核心理念的價值醫療，涵蓋診前、診中、診后的全流程健康醫療服務體系正在形成。其中，智慧病房的建設與患者的就醫體驗、醫護的診療服務水平以及醫院能源、設備等的管控關系十分密切，且需要在設計及基建階段就進行整體的規劃與實施。

病房是整個醫院中的耗能主體，也是各種醫療設備的載體，更是病人的生活和治療的主要場所。智慧云病房以輔助醫療為目標，是智慧醫療中的主要應用場景。在后疫情時代，綜合醫院需充分運用信息化、智慧化手段，提升“平疫結合”智慧化運行管理能力。醫院借助5G、物聯網、云計算等新技術，搭建基于物聯網架構的智慧云病房系統，就是為了適應這些醫療服務需求的變化。

1 目前醫院病房存在的痛點

目前，醫院的病房普遍存在一些問題：第一，患者的收治信息與診斷體征，仍主要依靠醫護人員人工抄寫錄入和核對，工作量大、效率較低。第二，病人的住院生活便捷性顯著較低，且病人與陪護家屬需要獲取的各類信息，大部分需要經過奔波才能獲取，無形中增加了醫院人員密集區域的人員流動量，不利于感控。第三，病人的精神需求得不到充分滿足，情緒低落會影響康養進程。第四，醫院與患者的交互性差，缺少有效互動。第五，病房的燈光、門窗、空調、新風、電器等設備控制極不方便，無菌科室容易感染。第六，病房內智能化系統數量龐雜，未能進行有效整合，新系統、新技術難以接入。

2 智慧云病房系統建設規劃

針對目前醫院病房普遍存在的痛點，建設基于物聯網架構的智慧云病房系統，以期較好解決上述問題。智慧云病房指的是通過云計算、物聯網、RFID技術和傳感器等新技術，以智能終端設備為載體，通過管理和服務的數字化、智能化與網絡化，實現病房人性化服務、便捷高效管理、智慧診療和節能降耗。智慧云病房在建設和發展中往往呈現出四個鮮明特征[1，2]：

（1）提供更多人性化服務。智慧云病房在定位、建筑環境設計、系統架構、服務流程等方面緊緊圍繞這一目標展開。（2）便捷高效管理。智慧云病房的發展過程就是不斷優化、創新管理和服務的過程，通過后臺、手機可視化技術以更少的人力便捷高效的管理更多的病房。（3）輔助診療，實現床旁智慧查房和病患相關疾病診療大數據的建立。第四，注重節能降耗。依托房間的集中控制、統一控制來實現整體的節能降耗、能源管理。

3智慧云病房系統架構設計

基于物聯網架構的智慧云病房系統主要由四大部分組成：智慧云病房的綜合應用（即應用層）、大數據及云平臺系統（即處理層）、通訊系統（即網絡層）、物聯網現場數據采集及控制部分（即感知層）[3，4]。系統架構圖如圖1所示。

通過利用房間內的物聯網系統、傳感器系統、嵌入式（ARM系統）等技術手段，對病房內的各種環境物理量、電氣設備的狀態和患者生理信息等數據進行實時在線采集和管理;通過通訊系統上傳到智慧云病房大數據云平臺;系統云平臺根據一定的算法、大數據、系統模式和深度學習等智慧運算，自動下傳數據;再通過相應的硬件系統和執行機構，實現對所有子系統的設備、電器的數據管理和遠程智能化控制，最終滿足醫院對病房舒適、節能、方便和高效管理的需求。

4智慧云病房的主要功能

智慧云病房的建設是以體驗為導向，即病患、醫護、醫院管理者的感覺，比如簡單、便捷、高效、愉悅的感覺;以平臺為基礎，利用平臺化思維整合病房里的各類應用，借助物聯網、云計算、5G、人工智能等新技術建設統一平臺進行管控;以場景為核心，探索病房區域內各種場景的應用，優化流程和交互體驗。基于物聯網架構的智慧云病房典型應用場景如下[5-7]：

（1）物聯網數據采集：醫院院內布設5G網絡，依賴于5G的大連接特性，院內監護設備、個人可穿戴設備都可以實時獨立聯網，真正做到可持續監控，為醫生的診療起到輔助作用，為患者提供不間斷的醫療監護。設備測量完成，結果自動錄入，自動同步護士站數據看板。（2）床旁智慧查房：同醫院HIS系統“空中”聯通，醫護人員在查房模塊身份驗證后，系統自動記錄查房人員、床號、查房時間等相關信息，生成表格供相關人員查閱。提高醫護人員工作效率。疫情期間可降低移動推車等設備出入多個病房造成的交叉感染風險。（3）床旁探視：實現高帶寬清晰遠程視頻診療/探視，傳遞多個專家診療意見和家人的鼓勵，增強康復信心，配合醫護管理工作。在疫情或突發公共衛生安全事件時，可第一時間采取隔離措施。（4）床旁智慧宣教：借助5G的高帶寬性能，提供專業的宣教內容，不占用院內的帶寬資源。實現多點同步流暢反復播放，使護士宣教更輕松，且能實現宣教內容的標準化與個性化結合的方式，使床旁宣教更加人性化。（5）床旁線上服務：提供點餐、購物和護工聘請接口，提供支付結算入口，所有服務經醫院權威認證，規避患者使用風險。在疫情期間，可有效減少陪護人員出入電梯、商超、餐廳、門診大廳等人員密集場所，減少院內人員流動量，同時提升患者體驗和病區管理水平。實時展示醫院支付系統結算二維碼，患者床旁掃碼自助結算。（6）床旁多媒體娛樂：可提供電視直播和視頻點播等服務，有效安撫患者治療過程中的情緒，同房患者互不打擾，營造和諧的病房環境。（7）多功能模塊支持靈活配置升級：在VIP病房床旁分機集成智能病房控制模塊，可實現在床頭統一控制燈、空調和窗簾等，為患者提供高檔酒店式的入住體驗。（8）應急醫療場景下的應用：應急情況下，醫院的普通病房可能會改造成臨時ICU重癥病房，需要增加大量的心電圖機、監護儀、血氧儀等診療設備。在固定的病房中，這些診療設備通常都是有線方式接入網絡。借助自適應物聯網網關產品，能夠實現診療設備的無線化、移動化應用，實現診療設備即插即用、靈活機動調配，滿足應急醫療場景的需要。另外，借助5G網絡，可實現5G配送機器人自動導航路徑規劃、安全避障、語音指令、定時提醒，進入隔離病房遞送物品藥品食品，減少交叉感染風險和降低醫護工作量。

5主要實施內容

智慧云病房系統可采用功能模塊化設計，逐步完善云平臺大數據，可實現對其它智慧系統或設備的兼容和擴展。首先完成智慧云病房的基本建設，再逐步增加病人生物信息數據采集功能模塊等其他系統功能模塊。

（1）病房綜合布線：系統采用C-BUS總線式模式，傳感器和各種數據采用總線接入系統，用一根網線即可聯接所有的傳感器和控制面板。這樣大大的節省布線，減少安裝工時，調試和維護方便，便于擴充容量，提高系統的可靠性，通過軟件可任意定義輸入輸出端口。（2）安裝病房內的各種控制面板和設備：安裝空調、新風、燈具、控制面板、電動窗簾、開窗器等，設備聯接并設置通訊。（3）安裝和設置房間的各種傳感器：包括門磁、窗磁、光照度傳感器、多普勒傳感器、熱紅外傳感器、風雨傳感器、溫度傳感器、空氣質量傳感器等，并設置相關的參數及地址。（4）建立系統服務器和通訊網絡：構建系統服務器和通訊網絡，建立WIFI無線網，系統服務器通過主交換機聯接樓層交換機，樓層交換機聯接樓層所有房間的RCU，構建局域網。（5）建立大數據云平臺：安裝系統軟件、病戶端軟件、調試數據庫、調試大數據云平臺系統。（6）現場調試人機交互控制、語音控制、遠程控制及各種模式控制，接收云平臺數據，遠程控制病房內所有電器。

6結語

基于物聯網架構的智慧云病房建設可系統復制，大面積推廣。本系統可推廣到各種醫院、養老院以及特殊家庭和機構。物聯網、云計算等新技術給醫院智慧病房建設帶來了新的發展契機，也給醫院智慧病房系統設計帶來了新的思路。隨著云計算技術、5G（第五代移動通信技術）、大數據、人工智能等技術的發展，未來物聯網技術必將會與之互相結合、互推助力，實現真正的“智慧醫療”。

參考文獻

[1] 賈坤，黃平，肖錚.物聯網技術及應用教程[M].北京：清華大學出版社，2018.

[2] 沈崇德.醫院智能化建設[M].北京：電子工業出版社，2017.

[3] 孫虹.“互聯網+”時代智慧醫院建設[M].北京：電子工業出版社，2017.

[4] 薛燕紅.物聯網體系架構及其關鍵技術探討[J].陜西理工學院學報（自然科學版），2013（3）：18-22.

[5] 梁如剛，劉栩，葉青.“互聯網+”時代智慧醫院建設研究[J].智能城市，2020（2）：23-24.

[6] 沈樂沖，周學健，唐琴，等.基于智慧醫院建設優化服務質量的探索[J].中國醫院建筑與裝備，2020（2）：81-82.

[7] 白晶.物聯網技術在建設智慧中醫醫院中的應用研究[J].科學技術創新，2020（4）：65-66.

收稿日期：2021-10-22

*基金項目：山東省住房和城鄉建設廳2020年科技示范工程項目《基于物聯網架構的智慧云病房系統設計應用與研究》（2020-S6-1）。

作者簡介：孫溪（1981—），女，山東濟南人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：建筑電氣及智能化。

Abstract： Based on the Internet of things， cloud computing， 5G， big data and other new technologies，combinedwith implementation of national "healthy China" development strategy and the unceasing exploration of the great healthy ecological system endowed with modern intelligent science and technology， the article aims at the common problems existing in hospital wards at present， based on the study of intelligent ward construction planning and system architecture design， this paper explores the design of intelligent cloud ward system based on Internet of things architecture from aspects of enhancing humanized service， convenient and efficient management， energy saving， integration of peace and epidemic， etc.， this paper introduces the system architecture， main functions and main implementation contents of the smart cloud ward， and expounds the popularization significance and challenges of the smart cloud ward system in order to provide references for optimizing the construction of the smart ward in the hospital.

Keywords： Internet of Things; Intelligent cloud ward system; Architecture design; 5G; Big data