基于物聯網技術的醫療設備狀態監測系統的設計

高峰，張勝，劉惠欣，楊友良，馬翠紅，湯園園

1.華北理工大學附屬醫院 器械科，河北 唐山 063000；2.華北理工大學 圖書館，河北 唐山 063000

基于物聯網技術的醫療設備狀態監測系統的設計

高峰1，張勝1，劉惠欣2，楊友良2，馬翠紅2，湯園園1

1.華北理工大學附屬醫院 器械科，河北 唐山 063000；2.華北理工大學 圖書館，河北 唐山 063000

目的開發醫療設備狀態監測系統，加強醫療設備管理。方法基于醫療設備報警指示系統，加裝數據采集、發送及報警等信號傳感器裝置，并利用無線網絡將報警信號發送到終端服務器，終端服務器對采集到的數據進行分析和處理，得到醫療設備潛在的故障原因。結果醫療設備狀態監測系統可記錄醫療設備所有的異常狀態數據，為醫療設備故障診斷提供了有價值的參考信息。結論物聯網技術應用于醫療設備狀態監測系統，可及時消除醫療設備的安全隱患，保障臨床使用安全。

醫療設備狀態監測系統；傳感器；醫療設備；物聯網

0 引言

隨著醫療設備整體技術水平的提升，大量先進的醫療設備引入到了醫院，但是，目前醫院醫療設備運行管理水平提高的速度卻普遍遠遠落后于醫療設備引進的速度[1]。如何能保障醫療設備安全正常運行，降低醫療設備的使用風險，是一個必須引起重視的問題[2]。

物聯網是指“物-物相連的互聯網”，是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[3-4]。基于物聯網技術的醫療設備狀態監測系統，可以動態的監測醫療設備的運行狀態，發現醫療設備潛在的安全隱患，提高醫療設備維修的及時性，從而保障醫療設備使用的安全性，提高醫療設備管理的水平[5-6]。

1 系統的需求分析

目前，設備科對醫療設備的維修方法大多采用臨床科室先報修然后醫學工程人員再維修的方法，這種方法會降低醫療設備的維修效率。醫療設備維修不及時，極易導致大量病人等待檢測或治療時醫療設備出現故障，從而造成病人、醫療設備使用人員、醫療設備維修人員之間的矛盾。

設備科統計醫療設備的使用率、故障率、開機率等效益分析中的參數時，大多需要醫療設備使用科室提供，數據的準確性無從考證，很難進行醫療設備準確的經濟效益分析和評估。因此，對于科室申請的醫療設備進行采購就缺少了客觀依據。

設備科對醫療設備的質量安全管理監督不到位，雖然有些醫院的醫學工程人員定期對醫療設備進行巡檢，但也不能保證醫療設備每時每刻的質量安全，而且這種巡檢會浪費大量的人力和時間。為此，本文研究開發醫療設備狀態監測系統，以保障醫療設備質量安全。

2 系統的結構設計

基于物聯網技術的醫療設備狀態監測系統建立在物聯網三層結構模型上， 其系統結構，見圖1。

圖1 醫療設備狀態監測系統的系統結構圖

2.1 感知層

感知層主要負責數據的采集。數據的采集主要來源于每臺醫療設備的傳感器，包括壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、位置傳感器等。對于醫療設備上的每個傳感器都有自己的監測點，因此只要采用恰當的方法即可從監測點上得到傳感器的監測數據，然后通過傳感器網絡將這些傳感器監測到的數據集成到數據采集裝置中。

2.2 網絡層

網絡層主要負責數據的傳輸，即從數據采集裝置傳輸到終端服務器。數據的傳輸主要分為有線網絡、無線WIFI網絡。對于醫療設備固定不動且附近有醫院局域網網絡接口的，可采用標準以太網進行數據傳輸；對于醫療設備不固定或附近沒有醫院局域網網絡接口的，可采用無線網絡進行數據傳輸。當數據采集裝置選擇無線網絡傳輸時，會自動檢索最近的WIFI網點，連接WIFI網點進行數據傳輸。

2.3 應用層

應用層主要負責數據的分析和處理，并最終體現在醫療設備狀態監測系統中。醫療設備狀態監測主要包括：對醫療設備運行情況的實時監測，提前對醫療設備可能出現的故障做出預判；對醫療設備使用情況的監測，為醫療設備的經濟效益評估提供可靠的參數；對醫療設備安全狀況的監測，消除醫療設備的安全隱患。

3 系統數據庫的設計

數據庫的設計屬于醫療設備狀態監測系統中的動態環節，體現在數據庫系統中是監測信息需要經常性補充和更新，因而在系統的后臺數據庫中建立了各種數據表。其中最主要的表是監測信息采集表，見表1。

表1 監測信息采集表

4 系統主要功能介紹

4.1 數據的采集和發送

數據的采集和發送主要由數據采集裝置來完成，數據采集裝置分為輸入端和輸出端。

（1）輸入端負責數據采集。其裝置包括各種傳感器的標準接口，主要有壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、位置傳感器等，每種傳感器的接口≥5個，便于多個監測點同時監測。只要使用帶有標準接口的傳感器，并選擇需要監測設備的正確的采集部位，即可開展數據采集工作。

（2）輸出端負責數據的發送。其裝置包括無線WIFI開關、無線WIFI發射器、以太網標準接口。可以選擇有線和無線兩種數據發送方式。

4.2 數據的傳輸

數據的傳輸采用有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸是通過醫院內部的局域網進行數據的傳輸；無線傳輸是通過WIFI網絡進行數據的傳輸。在醫院的每個病區的中間位置放置一個WIFI接收器，負責連接該病區內所有數據采集裝置中的無線WIFI發射器。WIFI接收器與WIFI發射器連通后，即可進行數據通訊，然后通過有線網絡傳輸至終端服務器。

4.3 數據的應用

數據的應用是終端服務器將接受到數據應用于醫療設備狀態監測系統。醫療設備狀態監測系統選擇PowerBuilder 9.0開發環境，采用C/S架構模式進行編程，主要承擔數據的存儲、分析和報警任務。在系統的主界面上，即為實時監測、逐條顯示異常數據信息，點擊某條信息即可顯示該異常信息來源于哪臺設備、哪個傳感器等相關信息。

5 結束語

醫療設備狀態監測系統的應用，可降低醫學工程人員的工作強度，提高工作效率；提高醫療設備維修的及時性，提高醫療設備運行的安全性，降低醫療設備使用的風險性[7-8]。基于物聯網技術的醫療設備狀態監測系統是醫院信息化建設的重要組成部分，提高了醫療設備管理的信息化水平。

[1] 廖湘慶,楊雪梅,張進.基于物聯網技術的醫療設備管理[J].中國醫院管理,2014,34(9):55-56.

[2] 陳祥昌.基于RFID技術的醫療設備管理新模式[J].醫療裝備, 2012,25(8):4-5.

[3] 李逸明,錢明理,李龍,等.基于物聯網的監護儀運行狀態實時監測系統的研究與實現[J].中國醫療器械雜志,2014,38(4):242-246.

[4] 侯軍,邱頂,王普杰,等.基于物聯網的醫用設備電氣安全監控系統[J].兵工自動化,2013,32(11):91-92.

[5] 林洋,諸強,高敏.基于RFID的醫療設備使用狀態檢測系統[J].中國醫療設備,2015,30(6)88-91.

[6] 許偉.我國醫療器械臨床試驗現狀監管分析及對策探討[J].中國醫療器械信息,2011,(9):5-9.

[7] 施文杰.醫院無線局域網的安全風險與解決方案[J].中國醫療設備,2015,30(11):89-91.

[8] 金輝,王梓名,歐兵,等.無線移動技術在數字化醫院建設中的應用[J].電子技術與軟件工程,2014,(8):36-38.

Design of a Medical Equipment Condition Monitoring System Based on Internet of Things

GAO Feng1, ZHANG Sheng1, LIU Hui-xin2, YANG You-liang2, MA Cui-hong2，TANG Yuan-yuan1
1.Department of Equipment, Affiliated Hospital of North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063000, China; 2. Library, North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063000, China

ObjectiveTo develop a medical equipment condition monitoring system based on Internet of things technology so as to strengthen the management of medical equipment.MethodsOn the basis of the medical equipment alarming indicator system, data acquisition and transmission and alarming signal sensor devices were added. And wireless technology was used to send alarming signals to the terminal server where data were analyzed and processed so as to fnd the causes of potential failures of medical equipment.ResultsThe system recorded all the abnormal state information of medical equipment and provided valuable reference information for troubleshooting of medical equipment.ConclusionThe medical equipment condition monitoring system based on Internet of things technology could eliminate safety hazards of medical equipment in a timely manner and ensure the safety of clinical use.

medical equipment condition monitoring system; sensor; medical equipment; Internet of things

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.025

1674-1633(2016)07-0085-02

2016-01-31

2016-02-06

河北省教育廳指導性項目（ZC2016134）

作者郵箱：gaofeng810601@163.com