智慧云病房系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用與研究

摘要：文章基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，結(jié)合國家“健康中國”發(fā)展戰(zhàn)略的實施和對現(xiàn)代智慧科技賦能的大健康生態(tài)體系的不斷探索，針對目前醫(yī)院病房普遍存在的問題，通過對智慧病房建設(shè)規(guī)劃和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的研究，主要從提升人性化服務(wù)、便捷高效管理、節(jié)能、平疫結(jié)合等方面探索了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)的設(shè)計，介紹了智慧云病房的系統(tǒng)架構(gòu)、主要功能以及主要實施內(nèi)容，最后闡述了智慧云病房系統(tǒng)的推廣意義和面臨的挑戰(zhàn)，為優(yōu)化醫(yī)院智慧病房的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧云病房系統(tǒng);體系架構(gòu)設(shè)計;5G;大數(shù)據(jù)

中圖分類號：TU246.1 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：2096-6903（2021）12-0000-00

0引言

隨著國家“健康中國”發(fā)展戰(zhàn)略的實施和對現(xiàn)代智慧科技賦能的大健康生態(tài)體系的不斷探索，醫(yī)療行業(yè)的格局正在不斷革新，力求實現(xiàn)以“精準(zhǔn)醫(yī)療、精誠服務(wù)、精益管理”為核心理念的價值醫(yī)療，涵蓋診前、診中、診后的全流程健康醫(yī)療服務(wù)體系正在形成。其中，智慧病房的建設(shè)與患者的就醫(yī)體驗、醫(yī)護的診療服務(wù)水平以及醫(yī)院能源、設(shè)備等的管控關(guān)系十分密切，且需要在設(shè)計及基建階段就進行整體的規(guī)劃與實施。

病房是整個醫(yī)院中的耗能主體，也是各種醫(yī)療設(shè)備的載體，更是病人的生活和治療的主要場所。智慧云病房以輔助醫(yī)療為目標(biāo)，是智慧醫(yī)療中的主要應(yīng)用場景。在后疫情時代，綜合醫(yī)院需充分運用信息化、智慧化手段，提升“平疫結(jié)合”智慧化運行管理能力。醫(yī)院借助5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)，搭建基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)，就是為了適應(yīng)這些醫(yī)療服務(wù)需求的變化。

1 目前醫(yī)院病房存在的痛點

目前，醫(yī)院的病房普遍存在一些問題：第一，患者的收治信息與診斷體征，仍主要依靠醫(yī)護人員人工抄寫錄入和核對，工作量大、效率較低。第二，病人的住院生活便捷性顯著較低，且病人與陪護家屬需要獲取的各類信息，大部分需要經(jīng)過奔波才能獲取，無形中增加了醫(yī)院人員密集區(qū)域的人員流動量，不利于感控。第三，病人的精神需求得不到充分滿足，情緒低落會影響康養(yǎng)進程。第四，醫(yī)院與患者的交互性差，缺少有效互動。第五，病房的燈光、門窗、空調(diào)、新風(fēng)、電器等設(shè)備控制極不方便，無菌科室容易感染。第六，病房內(nèi)智能化系統(tǒng)數(shù)量龐雜，未能進行有效整合，新系統(tǒng)、新技術(shù)難以接入。

2 智慧云病房系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃

針對目前醫(yī)院病房普遍存在的痛點，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)，以期較好解決上述問題。智慧云病房指的是通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)和傳感器等新技術(shù)，以智能終端設(shè)備為載體，通過管理和服務(wù)的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)病房人性化服務(wù)、便捷高效管理、智慧診療和節(jié)能降耗。智慧云病房在建設(shè)和發(fā)展中往往呈現(xiàn)出四個鮮明特征[1，2]：

（1）提供更多人性化服務(wù)。智慧云病房在定位、建筑環(huán)境設(shè)計、系統(tǒng)架構(gòu)、服務(wù)流程等方面緊緊圍繞這一目標(biāo)展開。（2）便捷高效管理。智慧云病房的發(fā)展過程就是不斷優(yōu)化、創(chuàng)新管理和服務(wù)的過程，通過后臺、手機可視化技術(shù)以更少的人力便捷高效的管理更多的病房。（3）輔助診療，實現(xiàn)床旁智慧查房和病患相關(guān)疾病診療大數(shù)據(jù)的建立。第四，注重節(jié)能降耗。依托房間的集中控制、統(tǒng)一控制來實現(xiàn)整體的節(jié)能降耗、能源管理。

3智慧云病房系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)主要由四大部分組成：智慧云病房的綜合應(yīng)用（即應(yīng)用層）、大數(shù)據(jù)及云平臺系統(tǒng)（即處理層）、通訊系統(tǒng)（即網(wǎng)絡(luò)層）、物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及控制部分（即感知層）[3，4]。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

通過利用房間內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、嵌入式（ARM系統(tǒng)）等技術(shù)手段，對病房內(nèi)的各種環(huán)境物理量、電氣設(shè)備的狀態(tài)和患者生理信息等數(shù)據(jù)進行實時在線采集和管理;通過通訊系統(tǒng)上傳到智慧云病房大數(shù)據(jù)云平臺;系統(tǒng)云平臺根據(jù)一定的算法、大數(shù)據(jù)、系統(tǒng)模式和深度學(xué)習(xí)等智慧運算，自動下傳數(shù)據(jù);再通過相應(yīng)的硬件系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對所有子系統(tǒng)的設(shè)備、電器的數(shù)據(jù)管理和遠程智能化控制，最終滿足醫(yī)院對病房舒適、節(jié)能、方便和高效管理的需求。

4智慧云病房的主要功能

智慧云病房的建設(shè)是以體驗為導(dǎo)向，即病患、醫(yī)護、醫(yī)院管理者的感覺，比如簡單、便捷、高效、愉悅的感覺;以平臺為基礎(chǔ)，利用平臺化思維整合病房里的各類應(yīng)用，借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、人工智能等新技術(shù)建設(shè)統(tǒng)一平臺進行管控;以場景為核心，探索病房區(qū)域內(nèi)各種場景的應(yīng)用，優(yōu)化流程和交互體驗。基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房典型應(yīng)用場景如下[5-7]：

（1）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集：醫(yī)院院內(nèi)布設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，依賴于5G的大連接特性，院內(nèi)監(jiān)護設(shè)備、個人可穿戴設(shè)備都可以實時獨立聯(lián)網(wǎng)，真正做到可持續(xù)監(jiān)控，為醫(yī)生的診療起到輔助作用，為患者提供不間斷的醫(yī)療監(jiān)護。設(shè)備測量完成，結(jié)果自動錄入，自動同步護士站數(shù)據(jù)看板。（2）床旁智慧查房：同醫(yī)院HIS系統(tǒng)“空中”聯(lián)通，醫(yī)護人員在查房模塊身份驗證后，系統(tǒng)自動記錄查房人員、床號、查房時間等相關(guān)信息，生成表格供相關(guān)人員查閱。提高醫(yī)護人員工作效率。疫情期間可降低移動推車等設(shè)備出入多個病房造成的交叉感染風(fēng)險。（3）床旁探視：實現(xiàn)高帶寬清晰遠程視頻診療/探視，傳遞多個專家診療意見和家人的鼓勵，增強康復(fù)信心，配合醫(yī)護管理工作。在疫情或突發(fā)公共衛(wèi)生安全事件時，可第一時間采取隔離措施。（4）床旁智慧宣教：借助5G的高帶寬性能，提供專業(yè)的宣教內(nèi)容，不占用院內(nèi)的帶寬資源。實現(xiàn)多點同步流暢反復(fù)播放，使護士宣教更輕松，且能實現(xiàn)宣教內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化與個性化結(jié)合的方式，使床旁宣教更加人性化。（5）床旁線上服務(wù)：提供點餐、購物和護工聘請接口，提供支付結(jié)算入口，所有服務(wù)經(jīng)醫(yī)院權(quán)威認(rèn)證，規(guī)避患者使用風(fēng)險。在疫情期間，可有效減少陪護人員出入電梯、商超、餐廳、門診大廳等人員密集場所，減少院內(nèi)人員流動量，同時提升患者體驗和病區(qū)管理水平。實時展示醫(yī)院支付系統(tǒng)結(jié)算二維碼，患者床旁掃碼自助結(jié)算。（6）床旁多媒體娛樂：可提供電視直播和視頻點播等服務(wù)，有效安撫患者治療過程中的情緒，同房患者互不打擾，營造和諧的病房環(huán)境。（7）多功能模塊支持靈活配置升級：在VIP病房床旁分機集成智能病房控制模塊，可實現(xiàn)在床頭統(tǒng)一控制燈、空調(diào)和窗簾等，為患者提供高檔酒店式的入住體驗。（8）應(yīng)急醫(yī)療場景下的應(yīng)用：應(yīng)急情況下，醫(yī)院的普通病房可能會改造成臨時ICU重癥病房，需要增加大量的心電圖機、監(jiān)護儀、血氧儀等診療設(shè)備。在固定的病房中，這些診療設(shè)備通常都是有線方式接入網(wǎng)絡(luò)。借助自適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)診療設(shè)備的無線化、移動化應(yīng)用，實現(xiàn)診療設(shè)備即插即用、靈活機動調(diào)配，滿足應(yīng)急醫(yī)療場景的需要。另外，借助5G網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)5G配送機器人自動導(dǎo)航路徑規(guī)劃、安全避障、語音指令、定時提醒，進入隔離病房遞送物品藥品食品，減少交叉感染風(fēng)險和降低醫(yī)護工作量。

5主要實施內(nèi)容

智慧云病房系統(tǒng)可采用功能模塊化設(shè)計，逐步完善云平臺大數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對其它智慧系統(tǒng)或設(shè)備的兼容和擴展。首先完成智慧云病房的基本建設(shè)，再逐步增加病人生物信息數(shù)據(jù)采集功能模塊等其他系統(tǒng)功能模塊。

（1）病房綜合布線：系統(tǒng)采用C-BUS總線式模式，傳感器和各種數(shù)據(jù)采用總線接入系統(tǒng)，用一根網(wǎng)線即可聯(lián)接所有的傳感器和控制面板。這樣大大的節(jié)省布線，減少安裝工時，調(diào)試和維護方便，便于擴充容量，提高系統(tǒng)的可靠性，通過軟件可任意定義輸入輸出端口。（2）安裝病房內(nèi)的各種控制面板和設(shè)備：安裝空調(diào)、新風(fēng)、燈具、控制面板、電動窗簾、開窗器等，設(shè)備聯(lián)接并設(shè)置通訊。（3）安裝和設(shè)置房間的各種傳感器：包括門磁、窗磁、光照度傳感器、多普勒傳感器、熱紅外傳感器、風(fēng)雨傳感器、溫度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器等，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)及地址。（4）建立系統(tǒng)服務(wù)器和通訊網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)建系統(tǒng)服務(wù)器和通訊網(wǎng)絡(luò)，建立WIFI無線網(wǎng)，系統(tǒng)服務(wù)器通過主交換機聯(lián)接樓層交換機，樓層交換機聯(lián)接樓層所有房間的RCU，構(gòu)建局域網(wǎng)。（5）建立大數(shù)據(jù)云平臺：安裝系統(tǒng)軟件、病戶端軟件、調(diào)試數(shù)據(jù)庫、調(diào)試大數(shù)據(jù)云平臺系統(tǒng)。（6）現(xiàn)場調(diào)試人機交互控制、語音控制、遠程控制及各種模式控制，接收云平臺數(shù)據(jù)，遠程控制病房內(nèi)所有電器。

6結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房建設(shè)可系統(tǒng)復(fù)制，大面積推廣。本系統(tǒng)可推廣到各種醫(yī)院、養(yǎng)老院以及特殊家庭和機構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)給醫(yī)院智慧病房建設(shè)帶來了新的發(fā)展契機，也給醫(yī)院智慧病房系統(tǒng)設(shè)計帶來了新的思路。隨著云計算技術(shù)、5G（第五代移動通信技術(shù)）、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將會與之互相結(jié)合、互推助力，實現(xiàn)真正的“智慧醫(yī)療”。

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收稿日期：2021-10-22

*基金項目：山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳2020年科技示范工程項目《基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智慧云病房系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用與研究》（2020-S6-1）。

作者簡介：孫溪（1981—），女，山東濟南人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：建筑電氣及智能化。

Abstract： Based on the Internet of things， cloud computing， 5G， big data and other new technologies，combinedwith implementation of national "healthy China" development strategy and the unceasing exploration of the great healthy ecological system endowed with modern intelligent science and technology， the article aims at the common problems existing in hospital wards at present， based on the study of intelligent ward construction planning and system architecture design， this paper explores the design of intelligent cloud ward system based on Internet of things architecture from aspects of enhancing humanized service， convenient and efficient management， energy saving， integration of peace and epidemic， etc.， this paper introduces the system architecture， main functions and main implementation contents of the smart cloud ward， and expounds the popularization significance and challenges of the smart cloud ward system in order to provide references for optimizing the construction of the smart ward in the hospital.

Keywords： Internet of Things; Intelligent cloud ward system; Architecture design; 5G; Big data