支持應用擴展的醫療物聯網平臺建設

摘要：在現代醫院高質量發展及物聯網應用背景下，支持多種應用擴展的醫療物聯網平臺建設需求日漸凸顯。通過需求分析、系統設計與技術實現構建一個兼容性強且可擴展的醫療物聯網平臺，平臺架構具備強大的接入協議管理能力，能夠無縫集成多種醫療設備，支持模塊化擴展，確保數據傳輸的安全性和穩定性，滿足未來醫療需求。通過醫療物聯網平臺建設，平臺在數據采集、處理、分析上高效準確，為醫療決策提供支持，且提升醫療服務質量，滿足日益增長的醫療需求。平臺建設對醫療行業智能化發展具有重要意義，未來將持續推動行業數字化轉型與升級。

關鍵詞：物聯網平臺；醫院；接入協議管理；醫療設備精細化

一、前言

隨著物聯網技術的發展和國家對于智慧醫療的要求，醫療物聯網已成為推動醫療行業轉型升級的關鍵力量。物聯網技術的深度應用不僅有助于解決傳統醫療系統中的信息孤島、數據不互通等問題，還能顯著提高醫療服務的智能化和個性化水平[1]。同時，國家對于智慧醫療的戰略布局和政策支持，為醫療物聯網的發展提供了廣闊的空間和強有力的支撐。在此背景下，構建支持多應用擴展的醫療物聯網平臺，既是響應國家號召，也是滿足醫療領域實際需求的必然選擇。

二、醫療物聯網相關技術概述

（一）物聯網及醫療物聯網概念

物聯網是一種通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等裝置和技術，實時采集需要監控、連接、互動的物體或過程信息，包括聲音、光線、溫度、電流、力學、化學、生物、位置等各種數據，并通過各類網絡接入，實現物體、機器和人之間的連接和交互[2]。

醫療物聯網則是將物聯網技術與醫學領域技術相結合，全方位連接醫生、健康管理者、居民、患者和醫療器械、藥品、環境等要素，支持醫療數據的自動識別、采集和共享，推動醫療健康行業實現全面信息化，提高服務效率，實現醫療健康服務的智能化[3]。

（二）醫療物聯網技術應用

醫療物聯網技術的應用為醫院管理和服務提供全新的可能性。醫療物聯網的應用范圍涵蓋醫療機構內部的設備管理、患者監護、藥品追溯、病歷管理、智能導醫等方面，同時也延伸到遠程醫療、健康監測、智能醫療設備等領域[4]。隨著技術的不斷創新，醫療物聯網技術的應用已經成為醫院信息化建設的重要組成部分，醫療物聯網技術將推動醫院向著數智化方向不斷前進[5]。

三、支持應用擴展的醫療物聯網應用平臺概述

（一）醫療物聯網應用平臺在醫院管理中的作用

1.醫療物聯網技術提升醫院管理效率

通過物聯網技術，實現醫療設備之間的互聯互通、遠程監控和智能化管理。醫護人員通過實時監測設備狀態，及時發現和解決問題，提高設備利用率、減少設備故障率；通過物聯網技術，醫療機構實現醫療服務延伸及服務質量提高；患者則通過物聯網智能設備的實時監測，得到個性化的健康管理；醫療數據的自動化采集和分析，幫助醫院優化醫療資源的配置，為醫院管理決策提供科學依據。

2.醫療物聯網技術提供新醫療場景

在創新應用中，醫院將物聯網技術和其他新興技術結合，如邊緣計算、大數據、視覺計算、毫米波雷達等，構建智慧醫院的全新模式，實現信息的快速傳輸和共享，提高醫療服務的智能化水平，為患者提供更便捷、高效的醫療服務體驗。

（二）醫療物聯網應用平臺業務及功能需求

1.業務需求

支持應用擴展的醫療物聯網應用平臺的業務需求主要包括以下幾方面。

（1）提升醫院醫療服務質量

該平臺需能夠支持醫療設備提供的服務質量的提升。平臺接入多種類型的物聯網設備，醫護人員能夠通過系統實時監測設備狀態、遠程監控設備位置，掌握設備的運行情況，及時處理設備問題，確保醫療設備的穩定運行，提高醫院醫療服務的效率和質量。

（2）優化醫院資源配置

該平臺需要幫助醫院優化醫療資源配置。通過平臺收集的醫療物聯網設備相關數據進行數據分析和挖掘，評估出設備效能、可用性、質量等，形成設備的綜合能效分析報告，為醫院優化資源使用及調配提供科學的決策支持。

（3）改善患者就醫體驗

該平臺需要為患者提供更好的醫療服務質量及改善就醫體驗。通過物聯網應用平臺對醫療設備的統一納管及數據的收集，患者可輕松獲取相關檢查報告數據，且在單一入口實現多種報告的集成。通過平臺延伸的物聯網定位系統與醫療業務系統的聯動，實現在醫院復雜就醫流程的智慧導醫等功能，大大改善患者的就醫體驗。

2.功能需求

（1）醫療物聯網接入平臺

面對眾多的醫療物聯網設備，醫院需要一個物聯網接入平臺，它是整個醫療物聯網設備管理的核心。平臺應具備設備接入的注冊、認證和授權功能，確保醫療設備的安全接入。同時，平臺應支持多種醫療設備類型，如監護儀、呼吸機、醫學影像設備等的接入，并能夠處理不同設備間的通信協議轉換和兼容性問題，即該平臺應具備高度可擴展性和安全性，實現物聯網設備接入、實時監控，及設備間的互聯互通。

（2）醫療物聯網數據平臺

隨著醫院業務不斷擴展和醫療設備多樣化，醫療設備的數據成為醫療物聯網平臺的核心功能組件。平臺應具備實時采集醫療設備數據的能力，包括患者生命體征信息、設備運行狀態等。該平臺實現設備數據實時接入，整合院區內各類醫療設備的數據，具備強大的數據處理能力，能夠清洗、整合和分析醫療數據，幫助醫院提高信息洞察能力以及提取有價值的信息，為醫院決策提供科學依據。同時，該平臺應支持數據的實時傳輸和同步備份，確保醫療數據的可靠性和安全性，且具備數據通信安全性保障，保護醫院及患者的隱私安全。

（3）醫療物聯網協議平臺

物聯網設備管理中接入協議管理是保障系統穩定性和可靠性的重要環節。針對不同的醫療設備，該平臺可以制定高兼容性的接入協議和標準，平臺應具備對不同醫療設備通信協議的轉換能力，確保各種醫療設備能夠無縫接入平臺。平臺應支持多種通信協議，包括國際通用的標準協議以及特定醫療設備廠商使用的專有協議。通過協議轉換，實現醫療設備之間的互操作性，促進數據共享和集成。同時應簡化設備接入流程，降低系統集成成本，提高系統的兼容性和可維護性。

四、支持應用擴展的醫療物聯網應用平臺設計

（一）設計原則

滿足醫院使用場景的擴展需求，需要設計一個靈活、可擴展的物聯網平臺，既支持協議轉換與兼容性，又必須確保系統具備良好的適應性和擴展性，能夠支持不同的醫療設備接入，實現設備之間的數據交換和協同工作。

首先，平臺應具備設備接入的認證和授權功能，確保醫療設備的安全接入和數據傳輸的安全性。平臺應具備實時采集醫療設備數據的能力，支持對數據的清洗和整合，將數據轉化為醫療分析和應用的格式要求，即數據采集與標準化處理。其次，平臺應具備數據傳輸與實時性的保障，并且支持遠程監控醫療設備的功能，實現設備的實時監控、故障預警和遠程維護。最后，醫療數據的安全性和隱私保護是平臺設計中至關重要的問題。因此，平臺設計必須確保數據傳輸過程中的加密和安全性，建立嚴格的權限管理機制，保護患者和醫院的隱私信息不被泄露。

（二）物聯網平臺的物理架構

根據設計原則及醫院管理要求，按如圖1所示物理架構搭建醫療物聯網平臺，針對不同的醫療設備，使用高兼容的醫療物聯網接入協議管理方式，實現醫療設備的高效接入和智能化運營管理。通過平臺制定標準簡化的設備接入流程，降低系統集成成本。通過物聯網接入協議管理，確保了系統穩定性及可靠性，并提高了系統的兼容性和可維護性。

物聯網平臺物理架構描述如下：

邊緣設備層：是物聯網架構的最底層，包括各種傳感器、執行器、智能終端等。這些設備負責采集物理世界的數據，并將其轉換為可以在網絡中傳輸的格式。同時，它們也可以接收來自平臺的控制指令，執行相應的操作。

邊緣計算層：在邊緣設備之上是邊緣計算層，它負責處理從設備層收集的數據。這一層可以包括本地網關、嵌入式系統等。它們具備輕量級的數據處理和分析能力，可以在數據產生的源頭進行實時處理，減少數據傳輸的延遲和帶寬壓力。

通信網絡層：負責將邊緣設備層的數據傳輸到云平臺或應用層。它涉及不同的通信技術和網絡，如WiFi、藍牙、LoRa、NB-IoT等。這些通信技術確保數據可以在不同的設備和系統之間進行高效、安全的傳輸。

計算平臺層：是物聯網的核心，它負責存儲、處理和分析大量的數據，提供存儲服務、計算資源、數據庫服務等，支持各種物聯網應用的運行。

應用層：包括各種物聯網系統應用，如各類基于醫療物聯網的業務系統應用等，利用平臺的數據和計算資源，給用戶提供豐富的服務和功能。

（三）物聯網應用系統架構

系統采用B/S架構，支持目前常用的包括IE9.0及以上、360、火狐、谷歌等主流瀏覽器。系統的框架設計都采用冗余的方式，前端使用負載均衡的模式，降低因單個站點宕機所帶來的不穩定隱患。后端數據庫從應用層程序上采取讀寫分離的方式，其優勢在于，第一，有效地降低單臺系統性能I/O的瓶頸；第二，從根本上提高了用戶的訪問效率，使得查詢數據的速度更快；第三，提高了數據庫在后端的穩定性保證。

五、支持應用擴展的物聯網平臺的關鍵技術及應用

（一）高兼容協議管理技術

以圖1物聯網架構為例，面對不同品牌型號的醫療設備，系統采用高兼容性的通信協議和數據格式，如RFID、藍牙、433RFID、LORA等協議，通過邊緣計算網關互相通信和協同工作，降低系統集成的復雜度和成本。

在醫療設備更新換代或者維修保養時，具有高兼容性接入協議和標準的新設備能夠快速接入并與其他設備協同工作，系統兼容性強，穩定可靠。同時規范設備接入流程，提高設備接入系統的可維護性和可擴展性。通過物聯網接入協議管理，醫療機構間實現醫療設備的智能化管理和遠程監控[6]。

（二）系統平臺集成應用的成果

1.醫院醫療設備運行管理系統

為實現全院醫療設備精細化管理，在醫院醫療設備上安裝多種有源RFID資產定位標簽，配合定位技術，實現對醫療設備的實時定位及狀態監測。

設備運行管理系統通過采集設備運行的電磁、運動、溫度、壓力等物理狀態值，通過物聯網傳輸數據到管理系統，實現信息采集。系統可直觀、可視化獲取各設備種類的工作狀態，顯示資產的實時位置。當資產發生移動時，系統自動跟蹤其位置，地圖上會同時顯示實時設備狀態，便于查找，也利于設備使用安排和調度。系統可以計算設備的完好率、設備使用率、開機率、開機利用率、完全有效生產率、故障率、平均故障間隔期、維修率、返修率等指標，進而可以計算設備效能、可用性、質量等，從而完成設備綜合效能的衡量，提高設備管理質量[7]。以上功能實現了全院物聯網醫療設備的精細化管理。

2.母嬰防盜系統

基于醫療物聯網平臺，利用物聯網技術，醫院內網部署了嬰兒防盜系統，前端嬰兒佩戴防盜腳環，腳環安全環保，防水、防拆剪，母親佩戴智能手環，系統可以實現實時看護、一鍵報警求助、配對解除等功能[8]。基于醫療物聯網平臺的強大集成能力，母嬰防盜系統與攝像頭系統和物聯網定位系統聯動，如病區的主要出入口高清攝像頭和聲光報警器實時出入記錄聯動，如嬰兒超出電子圍欄時監控界面直接彈出畫面同時觸發聲光報警器。

基于物聯網平臺擴展的嬰兒防盜解決方案集成物聯網、人工智能、大數據等多種技術，解決醫院婦產科嬰兒看護人力不足的問題，實現母嬰在醫院智慧化看護，有效降低意外事故發生風險，提升安全管理質量。

3.醫院巡更系統

巡更系統復用醫療物聯網建設的定位信標，實現對醫院內部各個區域的巡檢。系統通過物聯網信標、定位胸卡、管理軟件的協同工作，實時定位監控巡更人員的位置信息，將信息顯示在地圖上。系統實時記錄每次巡檢的時間、地點和內容，生成巡檢報告和記錄，醫院管理人員不但可通過系統巡檢數據了解巡檢情況和規律，同時也能監督巡檢工作，及時發現問題，并及時改進巡檢計劃和流程，確保了醫院內部的秩序和安全，提升醫院的整體管理水平和服務質量。

4.醫院物聯網信標導航輔助系統

全院已覆蓋物聯網定位信標，這種定位技術可以拓展至其他應用場景，包括輔助室內導航服務。訪客通過手機App查看自己的位置，并獲得室內導航的路線指引，幫助他們快速找到目的地，如病房、門診部、手術室等。基于室內信標定位數據，可以為用戶提供最佳的行走路線規劃，考慮到醫院內部的樓層、走廊、電梯等情況，讓用戶更加便捷地到達目的地。

六、結語

平臺通過標準統一協議管理將其對接進醫院的物聯網管理平臺是非常重要的舉措，通過整合，實現物聯網數據的統一管理，并針對不同的物聯網應用場景，如平臺擴展出包括資產定位、資產狀態監測、嬰兒防盜、巡更系統等多個業務系統應用，為醫院提供重要的決策依據。

首先，平臺通過物聯網技術將底層數據打通，將不同物聯網應用中的數據進行整合，消除系統間壁壘，實現數據共享。其次，通過將各類應用數據匯總，實現數據的統一管理，醫院可以在一個平臺上開展數據治理。通過平臺的數據分析，為醫院提供更為深入和準確的數據洞察能力，醫院可以發現數據之間的關聯性和潛在價值，從而制定和改進相關業務執行策略。

綜上所述，通過支持多應用擴展的醫療物聯網平臺的建設，擴展并集成多種物聯網應用為一體，醫院實現了物聯網一體化管理，打破物聯網數據壁壘，提高了物聯網管理效率，整體上推動了醫院信息化建設和服務水平，提高醫院的運營效率和服務質量，為患者提供更加優質的醫療服務體驗。

參考文獻

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