醫療大數據下智能信息監控系統的應用

◆李克潮

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醫療大數據下智能信息監控系統的應用

◆李克潮

（廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院計算機中心 廣西 530011）

醫療機構日常門急診、住院、檢查等運作過程中，會產生文本、影像、視頻等類型的醫療大數據。這些醫療大數據的存儲、傳輸，依賴安全、穩定的服務器和網絡。文章以某三甲醫院為例，探討醫療大數據下，應用智能信息監控系統對服務器的內存、CPU、健康度、繁忙度等指標進行監控，對網絡的輪詢時間、響應時間、VLAN等指標進行監控。通過監控，自動發現服務器及網絡存在的問題，便于維護人員在問題變得復雜之前得到遏制，保證醫療大數據的安全、信息系統的正常運維。

醫療大數據；信息系統；服務器；網絡；監控系統

0 前言

伴隨著人口的不斷增長、人們對健康衛生的重視，醫療機構病人數逐年遞增。另外，為適應信息化的發展，醫療機構在其日常運作過程中，門急診、檢驗、檢查、住院等采用的信息系統、醫療設備，會生成檢驗數據、電子病歷數據、檢查數據、病理數據等。這些數據由文本、影像、視頻、音頻等組成，并隨著人數的增長其容量有不斷激增的趨勢。以一個病人為例，其檢驗數據和電子病歷一般不超過1M。但檢查和病理生成醫學影像，每位病人的每張醫學影像數據容量大約為1GB，每位病人每次生成2GB至3GB的數據。一家三甲醫院，每年將生成大約上千TB的數據[1-2]。這些數據除了容量大（Volume），還具有變化速度快（Velocity）、多樣性（Variety）、高價值（Value）、真實性（Veracity）、隱私性（Privacy）、不完整性（imperfecty）等的特征。這些數據就是醫療大數據（Medical big data）[3-5]。

1 醫院信息系統

醫療大數據來源于成千上萬的病人病史、藥品信息。這些數據的采集、存儲、處理和分析，由如表1所示的醫院眾多信息系統產生。

表1 醫院信息系統

通過挖掘醫療樣本數據，對病人進行分類、建立各種疾病之間的關聯，醫務人員可以得到類似癥狀病人的治療方法，探索藥物的不良反應，分析病種與地區的關系，為診療及科研提供服務。因此，醫療大數據具有極高的應用價值和及其重要的作用。

然而，醫療大數據本身具有脆弱性和安全隱患，信息系統容易受到病毒、人為等的破壞，服務器硬件壽命有限、存儲空間有限。數據傳輸依賴穩定、可靠的網絡[6-7]，隨著醫療機構計算機數量的不斷增加，為使網絡工程師能及時準確的掌握其網絡運行狀況，對網絡故障采取措施，保證醫療大數據的正常通訊，廣西某三甲醫院應用智能信息監控系統，來自動監控醫療大數據下的信息系統服務器及網絡資源。

2 智能信息監控系統的應用

2.1 信息系統服務器監控

隨著醫院業務的不斷發展，需要服務器在高負荷下處理大數據量的病人信息，服務器的問題變得越來越多。另外，醫院信息化的發展，導致醫院信息系統不斷增多，信息系統的服務器也相應增加。這導致傳統人工管理服務器的方式，需要投入更多的工程師，發現服務器問題的實時性也不強。一旦醫院的服務器發生故障，病人可能錯過最佳的電子單檢查、開電子處方時間，甚至是錯過最佳的治療時期、導致醫療糾紛。

因此，某三甲醫院，利用智能信息監控系統，自動監控信息系統的服務器，實現統一管理。在監控系統設置定時自動收集、分析服務器數據的時間，設置監控指標、報警，進行數據分解、預測未來一段時間可能的問題。從而讓工程師發現問題并及時處理，具有節約人力的作用。

本智能監控系統獲取服務器的信息、監控指標、具有的功能為：

（1）服務器的信息：IP地址、名稱、用戶名、密碼、監控的端口、輪詢間隔、聯系人、是否使用模板、是否允許下載文件、是否應用探測、APM服務器。

（2）設置參數：優先級、聯系人、拓撲、閾值配置、權重分配、修改、刪除。閾值配置包括：閾值條件、是否啟用、觸發頻率。存儲參數包括：轉儲數量、轉儲時間、轉儲文件類型、轉儲文件保存路徑、保存天數、配置日志。

（3）設備配置：包括最近一次備份配置時間、自動備份配置文件周期、最近一次備份的配置文件、當前使用的版本、部署設備配置、回復配置、上傳配置。

（4）警告信息：名稱、級別、時間、來源、類型、恢復狀態、確認狀態、原因、修復建議、設備地址、恢復時間、分析報告。例如，監控系統對某服務器的分析報告，如圖1所示。

圖1 分析報告圖

（5）監控服務器的指標：磁盤、內存、CPU、可用度、健康度、繁忙度、吞吐量、網絡接口、進程、事件。其中，磁盤包括利用率、已用空間、空閑空間、I/O讀速率、I/O寫速率、I/O讀寫速率。可用度包括：服務器主機、業務應用、網絡設備。網絡接口包括接口名、帶寬、接收速率、發送速率、輸入錯誤包速率、輸出錯誤包速率。監控的指標可用圖、表的形式展示出來。例如，監控系統對某服務器的CPU利用率監控，如圖2所示。

圖2 CPU利用率圖

（6）具有在Linux、Unix、server 2003等系統平臺上，監控Oracle、Mssql、mysql等數據庫，并自動發現各種軟硬件資源。

（7）自動監控系統對服務器的監控，要有準確性、實時性，便于醫院工程師能對警告、問題進行處理。并且，自動監控系統的監控不會占用服務器太多的資源，在醫院服務器數量逐年遞增下監控系統具有擴展性。

（8）具有設置用戶安全訪問監控系統、服務器的等級權限功能，防止非法授權訪問、防止網絡攻擊，保護服務器醫療大數據的隱私性、完整性。

2.2 網絡監控

醫療大數據安全、穩定的傳輸，依賴網絡設備及傳輸介質的正常運行。隨著醫院業務的不斷發展、醫院面積的擴建，其網絡結構顯得日益復雜、網絡設備激增。為減輕網絡工程師的工作負擔、保證醫療大數據在網絡下正常通訊、減小網絡故障帶來的醫院損失，需要對醫院的網絡設備進行自動監控。

某醫院對整個醫院內的網絡進行自動監控，監控的部分網絡拓撲圖如圖3所示。

圖3 網絡拓撲圖

智能監控系統獲取網絡資源的信息、具有的功能、監控的網絡指標：

（1）網絡設備的信息：設備名稱、制造商、硬件版本、軟件版本、投入使用時間、維保到期時間、狀態、IP地址、掩碼、聯系人、sysOID、型號、類型、登錄方式、接口數量等。而類型又分為路由器、交換機、服務器、打印機等，登錄方式分為Telnet、SSH、無，接口詳細信息包括接口狀態、描述、別名、最后改變時間、光/電口、接口IP、連接類型、索引、速率、物理地址、雙工模式。

（2）網絡設備監視的指標：標簽、IP地址/掩碼、位置、狀態、名稱、制造商、運行時間、最后輪詢時間、未恢復警告、內存利用率（%）、CUP利用率（%）、設備響應時間（ms）、設備不可達比例（%）。并且，內存利用率（%）、CUP利用率（%）、設備響應時間（ms）、設備不可達比例（%）用二維坐標圖表顯示，可查詢一段時間內的平均值、最大值、最小值。例如，某網管交換機某周的設備響應時間如圖4所示。

圖4 設備響應時間圖

（3）告警：包括告警名稱、級別、開始和結束時間、來源、類型、告警接口、恢復狀態、確認狀態、分析報告、詳細信息、告警原因、修復建議、負責部門、告警參數（如：刷新時間間隔）。級別分為：次要、重要、緊急。還可統計一段時間警告數量，查詢一段時間內某設備、級別、類型狀態的警告。

（4）網絡設備的備份：包含最近一次備份時間、自動備份周期、最近一次備份啟動和運行的配置文件，并且可保存最近一次備份啟動和運行的配置文件。

（5）鏈路信息：名稱、類型、左右接口描述及別名、左右接口VLAN類型及Allowed VLAN、帶寬。

（6）VLAN信息：VLAN ID、名稱、狀態、允許通過的端口列表、虛端口，端口類型Access、Trunk、Hybrid。

（7）對網絡服務DNS、HTTP、FTP、Telnet、SMTP及P0P3進行監控。設置協議MSTP的狀態、類型、網橋、最大條數、恢復級別，設置協議IGMP Snooping的狀態、路由端口老化時間、響應查詢時間、主機端口老化時間。

3 結語

醫療大數據的研究已經成為熱點。自某三甲醫院的智能信息監控系統上線以來，通過對醫療大數據的信息系統服務器、網絡運行情況進行監控，發現、預測服務器和網絡存在的問題，使得計算機維護人員在問題變得嚴重之前解決問題，保證醫療機構日常工作的正常運作。同時，智能信息系統的監控使得安全、完整的醫療大數據可為醫療機構的高層用于處理及分析，為醫療決策過程提供科學、精準的依據，也可被醫務人員挖掘，進行醫療診斷、臨床科研。

[1]羅旭，劉友江.醫療大數據研究現狀及其臨床應用[J].醫學信息學雜志，2015.

[2]鄒北驥.大數據分析及其在醫療領域中的應用[J].計算機教育，2014.

[3]代濤.健康醫療大數據發展應用的思考[J].醫學信息學雜志，2016.

[4]關培源，陳志剛，王云華，等.基于移動醫療大數據平臺下降低能量消耗機會網絡的研究與應用[J].計算機應用研究，2015.

[5]中國大數據.醫療大數據——互聯網醫療的處女之地[EB/OL].http：//www.thebigdata.cn/YingYongAnLi/31463.html，2016.

[6]李克潮.醫院信息系統安全等級保護測評方案的設計[J]. 大眾科技，2016.

[7]惠榛，李昊，張敏等.面向醫療大數據的風險自適應的訪問控制模型[J].通信學報，2015.