基于Android的醫(yī)療設備管理軟件離線后數(shù)據(jù)的處理方法

徐志揚，楊玉志，查曉俊，陳健，趙興群

1. 南京鼓樓醫(yī)院 臨床醫(yī)學工程處，江蘇 南京 210000；2. 東南大學 生物科學與醫(yī)學工程學院，江蘇 南京 210008

引言

隨著醫(yī)療行業(yè)發(fā)展，醫(yī)療設備已經(jīng)成為醫(yī)院醫(yī)療、科研、教學必不可少的基礎和保障[1-3]，對醫(yī)療設備的管理質量直接影響醫(yī)院的經(jīng)濟效益。醫(yī)院設備管理部門工作主要集中在以下幾個方面：采購計劃擬定、調研招標、驗收培訓、維修保養(yǎng)、計量巡檢、盤點質控、租用報廢[4-5]，設備管理軟件也會根據(jù)這些工作內(nèi)容有針對性的設計相應模塊實現(xiàn)日常工作需求。

越來越多的設備管理軟件已從原先PC端移植到移動端，目的是能夠實現(xiàn)便捷、實時[6]的查詢、登記等工作。目前移動端必須接入無線網(wǎng)絡或4G網(wǎng)絡才能實現(xiàn)與設備管理系統(tǒng)的后臺服務器相連，而目前多數(shù)醫(yī)院不能實現(xiàn)每個角落都能覆蓋無線網(wǎng)絡，為了能真正實現(xiàn)全方位、隨時隨地的便捷操作體驗，附帶緩存功能的存儲方式可以提供一些解決思路。

1 適用Android系統(tǒng)的離線存儲的方式

1.1 SharedPreferences儲存技術

SharedPreferences儲存技術是Android提供用來存儲簡單配置信息的一種機制[7]，適用于存儲一些鍵值對[8]如用戶名、密碼員工信息等，不經(jīng)常改變且不作為查詢工作重點的數(shù)據(jù)緩存均可已使用。SharedPreferences實際上是一個接口如圖1所示。

完成存儲功能需實現(xiàn)接口中Editor、OnSharedPreferen cesChangedListener兩方法。存儲的信息以XML文件的形式保存在/data/data/PACKAGE_NAME/shared_prefs目錄下。實現(xiàn)服務器地址存儲關鍵代碼如下：

操作簡單但存儲效率低，多數(shù)用于用戶對軟件系統(tǒng)的設置存儲。

圖1 SharePreferences結構圖

1.2 Android系統(tǒng)文件（files）技術

該存儲技術主要適用于下載圖片、音頻、資源包等數(shù)據(jù)量相對較大的文件。保存方式基本上有兩種選擇：一種是手機內(nèi)部儲存ROM[9]，另一種是外部儲存（SD卡、TF卡等）。在使用時應注意，外部存儲對數(shù)據(jù)的保護較少，所以一些重要的沒有加密的數(shù)據(jù)不建議保存到外部存儲中，例如員工的基本信息等。File實際上是Android中的類，它是將JAVA中IO流包裝后的一種應用，IO流結構圖如圖2所示。

圖2 IO流結構圖

File類是對文件系統(tǒng)的中的文件以及文件夾進行對象的封裝。可以通過對象的思想來操作文件以及文件夾。在使用時需要import java.io.*包，使用ROM或SD卡進行數(shù)據(jù)存儲時需要在AndroidMainfset.xml文件中進行權限的配置：

該存儲方式，可以先將工作中常用的圖片、文件數(shù)據(jù)離線緩存在手機中，如醫(yī)療設備的SOP，使用手冊、常見故障說明，即使在沒有網(wǎng)絡的角落里工程師也能查看設備的相關信息。

1.3 內(nèi)置數(shù)據(jù)庫SQLite

SQLite是一個嵌入式SQL數(shù)據(jù)庫引擎。與大多數(shù)其他SQL數(shù)據(jù)庫不同，SQLite沒有單獨的服務器進程。SQLite直接讀寫普通磁盤文件，它遵守ACID的關聯(lián)式數(shù)據(jù)庫管理，即使在網(wǎng)絡、電力、系統(tǒng)崩潰時也會實現(xiàn)其原子性（Atomic）、一致性（Consistent）、隔離性（Isolated）和持久性（Durable）的可序列化事務[10]。占用空間極小，在嵌入式設備中應用廣泛。SQLite具有以下幾種常用的數(shù)據(jù)類型。

NULL：這個值為空值。

TEXT：值為文本字符串,使用數(shù)據(jù)庫編碼存儲，方式：TUTF-8，UTF-16BE、UTF-16-LE)。

VARCHAR(n)：長度不固定且其最大長度為n的字串，n不能超過4000。

CHAR(n)：長度固定為n的字串，n不能超過254。

INTEGER：值被標識為整數(shù)，依據(jù)值的大小可以依次被存儲為 1，2，3，4，5，6，7，8。

REAL：所有值都是浮動的數(shù)值,被存儲為8字節(jié)的IEEE浮動標記序號。

BLOB：值是BLOB數(shù)據(jù)塊，以輸入的數(shù)據(jù)格式進行存儲，與輸入數(shù)據(jù)完全相同，不改變格式。

DATA：包含了年份、月份、日期。

TIME：包含了小時、分鐘、秒。

為了方便使用SQLite數(shù)據(jù)庫可以借助一些第三方基于Android數(shù)據(jù)庫框架如LitePal，Litepal是一款開源的數(shù)據(jù)庫框架，采用對象關系映射（ORM）模式，將SQLite數(shù)據(jù)庫功能進行封裝，可以不用寫一行SQL語句就可以完成創(chuàng)建表、增刪改查的操作[11]。并且很輕量級，jar包不到100 K，幾乎零配置。在具體使用Litepal前需在項目的assets目錄下面新建一個litepal.xml文件：

＜/litepal>用于聲明數(shù)據(jù)庫名稱和版本號。在新建的數(shù)據(jù)庫類中完成數(shù)據(jù)類型配置后，就可以使用java語言進行數(shù)據(jù)庫操作，關鍵代碼如下：

可以看出這類數(shù)據(jù)庫離線緩存非常適合管理軟件主要信息的存儲，設備信息其實就是一張張關系型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，設備名稱、編碼、品牌、型號、使用科室、購置價格、開機時間、故障次數(shù)等等都可以以一定的數(shù)據(jù)類型緩存在內(nèi)存中占用空間很小的SQLite數(shù)據(jù)庫內(nèi)。包括一些文字型工作記錄在沒有網(wǎng)絡時也可以離線保存至數(shù)據(jù)庫，待系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后上傳到網(wǎng)絡服務器或云端，操作者不需要擔心自身工作記錄是否受到環(huán)境網(wǎng)絡的影響。

1.4 網(wǎng)絡緩存Cache

緩存與持久儲存區(qū)別在于緩存文件并不能保證持久。與PC端相似，網(wǎng)絡緩存儲存在RAM中，內(nèi)存低的時候，Android系統(tǒng)會優(yōu)先刪除這些緩存文件，而持久存儲的文件在卸載應用時才被刪除的。所以網(wǎng)絡緩存適用于在同一時間段內(nèi)多次訪問相同網(wǎng)絡信息，信息內(nèi)容數(shù)據(jù)量不大，無需實時監(jiān)聽的情況。Google推出的網(wǎng)絡通信框架Volley，特別適合處理數(shù)據(jù)量小的網(wǎng)絡操作，Volley內(nèi)部實現(xiàn)流程如圖3所示[12-13]。

圖3 Volley內(nèi)部流程圖

Volley優(yōu)點是內(nèi)部封裝了異步線程，可直接在主線程請求網(wǎng)絡，Volley會檢查這個請求是否可以從緩存中得到，如果可以，緩存將負責讀取，解析，和分發(fā)。如果沒有緩存，則創(chuàng)建網(wǎng)絡請求[14]（RequestQueue）將請求傳遞給網(wǎng)絡線程，處理返回的結果，在創(chuàng)建網(wǎng)絡請求的同時也會創(chuàng)建一個DiskBasedCache對象，該對象自動將網(wǎng)絡響應同步進行緩存，軟件中內(nèi)置的CacheDir目錄下的volley文件夾就是DiskBasedCache硬盤緩存目錄。Volley緩存的數(shù)據(jù)其實包括字符串數(shù)據(jù)、json數(shù)據(jù)、圖片。管理軟件得到緩存數(shù)據(jù)方法也比較方便：

在實際軟件運行時遇上前一秒有網(wǎng)絡信號，后一秒就沒有時，用戶請求同一數(shù)據(jù)就不會出現(xiàn)請求失敗的情況，很大程度的保證了用戶使用的流暢性。

2 數(shù)據(jù)存儲總體框架及測試結果

不同的數(shù)據(jù)存儲方式都有各自的優(yōu)缺點，不同特點的數(shù)據(jù)應該用不同的數(shù)據(jù)存儲方式，以滿足軟件設計的最優(yōu)化。分析管理軟件所涉及的數(shù)據(jù)類型總結成如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)類型關系表

在處理這些數(shù)據(jù)時根據(jù)數(shù)據(jù)在實際應用中的特點選擇合適存儲方式，遵循幾點原則：① 影響用戶實時操作體驗的數(shù)據(jù)盡量能實現(xiàn)離線讀寫；② 體積較小的鍵值對且不常改變的數(shù)據(jù)用SharedPreferences；③ 格式為圖片、文檔等體積較大的閱讀類數(shù)據(jù)根據(jù)用戶需求使用 files功能下載至本地，不需要下載時使用Web Cache緩存在內(nèi)存中；④ 關聯(lián)信息、鍵值對較多的數(shù)據(jù)用SQLite存取；⑤ 臨時狀態(tài)、編號等數(shù)據(jù)用可被自動清除的Web Cache技術。數(shù)據(jù)存取應用框架如圖5。

實際測Web Cache功能，網(wǎng)絡斷開時使用Toast提示用戶斷網(wǎng)狀態(tài)，但數(shù)據(jù)顯示正常如圖6。

實際耗時對比如圖7所示，軟件需要在斷網(wǎng)后持續(xù)請求8 s左右時間，展示緩存內(nèi)數(shù)據(jù)，8 s主要是網(wǎng)絡等待，實際從緩存中讀取數(shù)據(jù)并進行展示，僅需271 ms，幾乎可忽略不計。

圖5 數(shù)據(jù)存取框架圖

圖6 正常聯(lián)網(wǎng)與斷網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取后展示界面

圖7 正常聯(lián)網(wǎng)和斷網(wǎng)后數(shù)據(jù)展示耗時

3 結語

隨著高速4G移動網(wǎng)絡信號的全面覆蓋及醫(yī)院信息化建設的穩(wěn)步發(fā)展，醫(yī)院無線網(wǎng)絡也迎來了新時代，但是醫(yī)院結構復雜，很多功能科室如放射科、手術室、層流病房等如果不添加移動信號增強設備就會出現(xiàn)斷網(wǎng)現(xiàn)象，更何況有些設備管理軟件專用網(wǎng)絡還沒有能全面覆蓋。無論哪種網(wǎng)絡框架模式想要配合掃碼技術[15-16]實現(xiàn)實時、便捷的操作體驗，就必須要求管理軟件在離線時對數(shù)據(jù)有一定的處理能力。結合幾種基于Android數(shù)據(jù)讀存儲方法，能夠有效地提高軟件的使用率，從而發(fā)揮管理軟件對設備的全生命周期進行了實時監(jiān)控的功能，提高醫(yī)院醫(yī)療設備的管理水平。