移動醫療終端通訊系統的設計與實現

【作 者】季磊，郭旭，施華宇

解放軍總醫院計算機應用與管理科，北京市，100853

0 引言

移動醫療終端是我們IT部門對我院下一代手持設備的命名，主要為了解決臨床以及相關業務的移動辦公需求。醫院對移動設備的需求是多樣性的，比如醫生需要一種屏幕較大的手持設備來獲取病歷等相關信息以方便查房，同樣的設備也能滿足護士長的交班查房工作；護士需要一種微（小）型化的設備進行臨床醫囑的確認[1]，也可能需要一種屏幕稍大的設備在換藥室進行藥品的配置查對；藥師需要一種手持設備方便藥品物資的信息采集；對于管理部門來說手持設備的用處也很多，比如院長關心的醫療動態信息，醫德醫風評價等等。

上述系統都是針對某一項具體業務的，而業務之外需要一個即時通信系統[2-4]。我們希望利用院區內的無線網絡實現短消息、語音的傳送，成為醫務人員之間溝通的輔助通信工具。例如，病房或診室里的醫生可以隨時與院區內其他位置的醫護人員聯系，通過視頻、音頻、文字進行溝通。同時我們認為利用移動醫療終端可以進行數字、圖像、語音的綜合傳輸，為遠程醫療應用提供另一個發展空間。

本文就如何實現這樣一個通信系統進行了闡述。首先，說明我們的基本需求；然后，介紹了我們自主設計的通訊規范，具體分析了幾個通信流程，簡要介紹了關鍵技術；最后，給出了我們的下一步目標。

1 基礎環境和需求

我院的基礎網絡環境比較好，基本實現了醫療區域內部的無線網絡覆蓋，在此基礎上已經構建了許多基于無線網絡的應用。由于信息保密的要求，醫療辦公數據要與互聯網隔絕，因此我們定制的移動醫療終端設備刪除了手機通訊模塊，只保留Wifi模塊，通過院區內無線網絡進行數據交換。

對于手持終端的功能需求，我們總結出了如下基本條目。

(1)通訊錄

顯示和存儲用戶姓名、性別、所在部門；用戶按照部、科室進行組織；可設定特定用戶是否出現在其他用戶的通訊錄中；提供用戶管理程序，能夠管理用戶的組織結構。

(2)用戶狀態

終端狀態分為兩種：在線和離線；系統開機則進入在線狀態，關機則進入離線狀態。

(3)短消息

向通訊錄中的用戶發送文字和簡單符號消息；接收方能夠在線接收消息；如果接收方離線，上線后能夠收到此消息；能夠群發消息；消息內容最大長度500個字；后臺保留短消息發送記錄，提供后臺查詢功能。

(4)音視頻通話

向通訊錄中的單個用戶發起通話請求；能夠進行音頻通話；能夠進行視頻通話；發起方能得知接收方的占線狀態。

(5)文件傳送

向通訊錄中的單個用戶發起文件傳送請求；能夠選擇本機文件，包括文本、圖片、音視頻文件；能夠將文件按照在線、離線兩種方式發送；在線發送，等待接收方接收，一定時間未接收則提示斷開；離線發送，在接收方上線后通知接收；后臺不存儲在線文件，離線文件保留7天。

2 通訊基本流程

針對上述的功能需求，我們認為關鍵和難點在短消息和通話流程方面。我們設計的基本流程大致步驟如下：

(1)開機

終端從服務器更新通訊錄，開啟終端定時同步服務。

(2)同步

終端的獨立后臺服務，為短消息、通話提供支持。主要工作是定時向服務器發送同步消息，匯報IP地址、通話狀態，并獲取未接收的短消息和通話記錄信息。

圖1 短消息接收流程圖Fig.1 Receiving flowchart of messages

(3)短消息

采用服務器存儲轉發機制，所有短消息都在服務器存儲：發送終端向服務器發送短消息，服務器解析并存儲，同時為每個接收者創建接收記錄，并置狀態為未轉發。如果在這個過程中失敗，則返回發送端失敗報告。接收終端同步時檢索并接收此短消息，并置狀態為已轉發。圖1說明了短消息接收過程。

(4)通話

分為兩個部分:正常流程和例外處理。

正常流程：

· 發起通話。發起端向服務器發送連接請求，服務器在內存新建一條通話記錄，狀態設置為“請求”。

· 應答。接收端同步時獲取此通話記錄狀態，先將通話記錄狀態設置為“應答”，然后開啟監聽服務。

· 建立通話。發送端同步時獲取此通話記錄狀態，與接收端開啟通話。

· 同步通話。通話中的發送端和接收端在同步時都會向服務器匯報狀態為“通話中”。

· 結束通話。通話結束后，發送端告知服務器，服務器將內存通話記錄狀態設置為“結束”，同時保存到數據庫并清出內存。

例外處理：

· 接收方無應答。發起通話中發起端開啟請求計數器，每次同步累加請求計數，超出限制則認為通話失敗。

· 接收方占線。發起通話中服務器查詢通話記錄，如果發現接收端“通話中”，則返回占線。

· 通話時掉線。通話中的發送端和接收端在同步時都會向服務器匯報狀態為“通話中”，服務器更新相關通話記錄中的時刻，稱為“最后通話時刻”。

服務器設置通話監控服務，定時處理未正常結束的通話記錄：如果最后通話時刻長時間未更新則認為掉線，服務器存儲通話記錄到數據庫并清出內存。

3 通訊規范

為了方便終端和服務器的交互，我們自定義了一套通信協議，規定了上述各個步驟的數據交互標準。終端和服務器采用Web服務方式進行交互，以xml文檔作為消息報文。

(1)報文頭部

每個報文以都有固定的頭部，請求報文由終端主動發往服務端,格式為＜mmt＞＜code＞＜/code＞＜/mmt＞，其中mmt是根節點元素，code表明了消息代碼。

每個請求報文對應一個響應報文，格式為＜svr＞＜code＞＜/code＞＜result＞＜/result＞＜errormsg＞＜/errormsg＞＜/svr＞，其中svr是根節點元素，code對應請求報文，result和errormsg分別描述了結果和失敗詳細信息。

我們使用五種報文來完成上述通訊業務，分別是終端開機、終端同步、發送短消息、發起通話和結束通話。每個業務都包含一對請求和響應報文，通過消息代碼表明業務類型，然后加入各自的特殊元素。下面對其中的同步報文作舉例說明。

(2)同步報文

同步過程是我們的系統中的關鍵部分，短消息的接收、通話的建立都由同步過程來完成。具體的工作包括：匯報終端地址和終端通話狀態；獲取通話記錄狀態；獲取未轉發短消息。服務器除了返回短消息之外，還要根據終端的狀態為請求通話的雙方作通話連接的準備，或者記錄最后通話時間。以下是報文格式。

4 實現方法

服務器端我們使用.net作為開發平臺，以Web服務形式與終端交換數據。后臺采用Oracle作為存儲，內容包括終端信息、終端通訊錄、短消息記錄和通話記錄。

客戶端應用構建在Android[5]平臺之上，使用java開發語言。后臺采用SQLite[6]存儲，內容包括聯系人、短消息記錄和通話記錄，數據均來自服務器端。

5 結束語

即時通信是我們為移動醫療終端開發的一個獨立功能，它與醫院業務沒有直接的關系，主要目的是方便溝通并且做到信息保密。我們系統的特點是自主設計了一套通信規范，形成了一套通信協議，比較好地解決了通訊效率、終端運算能力等問題。

系統目前還處于開發當中，已經實現了服務器、手持終端的大部分功能。后續還要加入PC終端，并且進行一定用戶量的測試，最終達到一千個終端同時在線使用的目標。

[1]季磊,薛萬國.網絡模式下醫囑閉環管理應用模式探索[J].中國數字醫學.2011,6(10): 74-76.

[2]羅偉.基于Android平臺的即時通訊系統的研究與實現[D].長沙:湖南師范大學,2009

[3]陳武.基于XMPP的企業級即時通信系統研究與實現[D].武漢:武漢理工大學,2009

[4]馬志強.基于Android平臺即時通信系統的設計與實現[D].北京:北京交通大學,2009

[5]蓋索林.Google Adnroid開發入門指南[M].北京: 人們郵電出版社,2009

[6]About SQLite[EB/OL].http://www.sqlite.org/about.html,2012-8-3