基于物聯網的醫療設備智能平臺研究

李 爽

（北京市大興區林校路街道社區衛生服務中心，北京 102600）

“智慧醫療”是現代信息化醫院的目標，其中先進的醫療設備是實現“智慧醫療”的關鍵。但目前醫院醫療設備管理中，通常需要大量人力和物力對醫療化學設備進行管理，這樣不僅效率低，成本也高。在此背景下，本文嘗試結合物聯網技術，設計一個醫院醫療設備的智能化管理平臺。通過該平臺，突破傳統的的醫療設備管理方式，幫助管理人員和醫護人員隨時掌握設備的運行狀態及對患者的測量數據，從而降低人力成本，幫助醫院設備管理朝智能化方向轉變。

1 系統架構

1.1 系統網絡架構設計

本系統網絡架構設計是基于B/S設計。該構架無客戶端，簡化了用戶使用過程，在服務器端就能對系統進行升級。B/S系統的開發是Servr端口用HTTP協議，無需另外定義該層協議，開發者可把重點用于業務邏輯，使得時間成本降低。用戶通過醫院電腦就能滿足硬件要求，用瀏覽器即能進行訪問。具體網絡架構如圖1所示。

圖1 系統網絡架構設計圖Fig.1 System network architecture design

確定使用B/S系統構架后，用web服務器對用戶請求進行轉發，用HTTP協議對數據進行傳輸。完成用戶與系統交互。同時本系統還采用MQTT協議作為設備與系統之間的物聯網傳輸協議，即除web服務器外，還需MQTT作為設備與系統端的中間代理，完成通信過程。

1.2 系統層次架構設計

用戶與物聯網交互時，網絡層主要起交互作用，將物聯網設備數據發送至管理系統，用戶可根據需求對設備進行管理。設備管理層的主要作用是提供交互接口，連接用戶層和設備，而內部層次架構選用MVC設計。分開處理各項數據，利于系統的開發維護。具體層次架構圖如圖2所示。

圖2 系統層次架構設計圖Fig.2 System hierarchy design diagram

由圖2可知，View視圖層主要負責用戶界面視圖交互，通過Web頁面給用戶提供操作接口。Controller系統邏輯處理層作為系統的核心層，是用戶和系統交互的中間部分，處理核心業務的邏輯。其中包括公用組件層和邏輯處理層，負責管理信息，以及系統對應功能的業務邏輯處理。Model數據持久層負責數據庫訪問操作，對系統邏輯處理層收集的信息進行增刪改查操作，同時將系統中業務相關的數據模型存入數據庫，并對用戶的請求進行處理。用戶通過視圖接口修改訪問對Model中模型數據。

1.3 系統功能模塊劃分

通過對用戶分析建模，設立6大功能模塊，每個功能模塊又根據需求設立若干子模塊，具體模塊設計如圖3所示。

圖3 系統功能模塊劃分Fig.3 System function module division

2 系統詳細設計

2.1 設備狀態管理功能的設計與實現

設備狀態管理功能模塊根據用戶需求分為2個模塊，分別是工作日志管理模塊和運行參數查看模塊。工作日志管理模塊可根據用戶的需求，將設備狀態分為設備上下、工作模式切換和報警行為。在設備出現這些行為后，系統生成記錄，然后存入數據庫的運行日志表中。同時該運行日志表可根據用戶需求設計設備ID、設備名稱、行為描述及行為時間，用戶可根據需求點擊相應按鈕對信息進行篩選查看，用戶可根據需求選擇上述3種行為。

運行參數查看模塊主要用于對設備運行狀態查看，用戶可根據需求點擊設備中查看運行參數選項來查看設備參數信息，系統可根據用戶的需求將模塊溫度、CPU使用率、電池狀態以表格形式展示。設備狀態管理功能的設計如圖4所示。

圖4 設備狀態管理功能設計圖Fig.4 Design of equipment state management function

2.2 設備定位與借調功能的設計與實現

該功能主要是定位解析功能和地圖顯示定位功能模塊。定位解析功能是為了方便用戶在某設備中選擇查看定位時，系統對設備定位信息發送請求，在設備內部設有GPS傳感器，該傳感器會根據需求發送設備所在位置。用百度地圖對該信息解析后，得到該設備所在位置。用戶可根據需求點擊相應按鈕查看位置或地圖。

借調功能是某些設備接入系統后，當設備有故障出現，可按照就近原則對設備進行借調，實現資源共享。設備定位與借調功能的設計如圖5所示。

圖5 設備定位與借調功能設計圖Fig.5 Design of equipment positioning and secondment function

2.3 院內患者監護功能的設計與實現

除滿足用戶需求外，系統還設計有院內患者監護功能模塊，由醫護人員使用，用于解析大型監護設備發送的參數和報警信息。用戶進入該界面后點擊查看參數按鈕，系統根據用戶需求對數據進行解析，然后按照類型將數據分類，系統會根據用戶請求顯示參數的名稱和數值。

點擊查看報警按鈕后，系統彈出報警信息界面，將經過解析的報警名稱、報警級別和報警時間輸出，輸出形式為列表，系統還會對報警信息進行儲存，用戶在搜索框進行搜索時， 系統會根據用戶的需求進行相關的查詢，并將查詢的結果返還給用戶。園內患者監護設計如圖6所示。

圖6 院內患者監護功能設計圖Fig.6 Design of patient monitoring function in hospital

3 系統功能型測試

3.1 設備狀態管理模塊測試

對設備狀態管理模塊的實現情況進行測試，在登陸系統后，確定運行日志及物理參數的查看功能是否能正常運行。用戶提前進行登陸，然后在功能欄內找到查看日志并點擊，彈出日志列表后觀察日志的類型，并根據需求進行日志查找，確定勾選后是否是顯示勾選的類型，從而確定該功能是否正常運行。而對查看運行參數功能測試，則是在設備列表中點擊查看參數，觀察給設備參數，從而確定該功能能否正常運行。測試用例表如表1所示。

表1 設備狀態管理測試用例表Tab.1 Equipment condition management test case table

3.2 設備定位與借調模塊測試

該模塊測試是用模擬器上傳定位信息，確定系統能否對該信息進行解析。設備定位與借調測試例表如表2所示。

表2 設備定位與借調測試用例表Tab.2 Equipment positioning and secondment test case table

4 結語

為加強醫院對醫療設備的管理效率，與現在智能化技術結合，優化對患者的監護，設計出一種基于物聯網的設備管理智能系統，并完成了對該系統的功能和性能測試。該系統沿用目前最主流的B/S構架和MQTT協議構建而成，根據業務描述的需求分為6大功能模塊，并對該模塊組件進行性能測試。測試結果顯示該系統的性能較為穩定，能正確的讀取處理用戶發出的指令，進而滿足用戶的需求，可在一定程度上提高醫院工作效率，讓設備管理慢慢朝智能化轉變。