物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控中運(yùn)用研究

中圖分類號：R197.38；TN92；TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）05-0123-03

Abstract： In order to ensure the safe operation and efficient utilization of major medical equipment， it is necessary to strengthen the supervision and management of instruments，and establish a complete set of standards and management mechanisms.In the monitoring process of large medical equipment，implementing standardizedand rationalmanagement measures can efectively protect the physical health rights and interests of patients.This article analyzesthe significanceof theapplicationofInternetofThings technology inmonitoring theoperationdataof large medicalequipment，and elaboratesonthespecificapplicationstrategiesofInternetofThings technology.Realizerealtime monitoring of the operation of medical equipment and improve the level of data management for the operation of large-scale medical equipment in China.

Keywords： Internet ofThings technology; large medical equipment; equipment operation;data monitoring

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，信息社會邁入了一個嶄新的發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深化與拓展，其核心依然依托于互聯(lián)網(wǎng)，但應(yīng)用范圍已廣泛延伸至物體間。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)憑借識別技術(shù)、智能感知等先進(jìn)的通信與感知手段，將人員、物體、控制器及傳感器等緊密連接，實(shí)現(xiàn)了對各類要素的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制，進(jìn)而推動了信息化與智能化的深入發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控中應(yīng)用意義

1.1強(qiáng)化管理效率

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，使得監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r、持續(xù)地采集大型醫(yī)療設(shè)備的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)。一旦監(jiān)測到非授權(quán)操作、維護(hù)期限臨近、設(shè)備異常離線等關(guān)鍵事件，系統(tǒng)會立即觸發(fā)警報，并通知相關(guān)管理人員采取應(yīng)對措施。這一技術(shù)的引入，顯著提升了衛(wèi)生監(jiān)管部門的監(jiān)管效率，使其能夠全面、細(xì)致地掌握大型醫(yī)療設(shè)備的操作與使用狀態(tài)，同時避免了直接干預(yù)醫(yī)療流程，確保了監(jiān)管的及時性、有效性和精確性[1]。

1.2補(bǔ)充并優(yōu)化監(jiān)管手段

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)控中，不僅能夠有效彌補(bǔ)現(xiàn)有監(jiān)管方式的不足，更是對現(xiàn)有監(jiān)管手段的一種創(chuàng)新與完善。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，信息采集和監(jiān)督的渠道得到了極大的拓展，為醫(yī)療監(jiān)督部門提供了更為豐富、準(zhǔn)確的監(jiān)管信息，從而有效緩解了醫(yī)療監(jiān)督管理資源有限與大型醫(yī)療設(shè)備數(shù)量不斷增加之間的矛盾，為重大醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)督管理工作帶來了極大的便利，提升了監(jiān)管效能。

1.3拓展醫(yī)療單位服務(wù)模式與業(yè)務(wù)范圍

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，為醫(yī)療單位構(gòu)建了一個高效的信息化管理平臺，并搭建了一個與衛(wèi)生監(jiān)督部門之間的信息互通橋梁。醫(yī)生可通過該網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的“醫(yī)院內(nèi)部管理”模塊，實(shí)時接收、分析和處理各類預(yù)警信息。同時，網(wǎng)上監(jiān)管系統(tǒng)所建立的公共服務(wù)端，為社會公眾提供了便捷的監(jiān)督渠道，能夠?qū)崟r展示大型醫(yī)療設(shè)備的相關(guān)信息，使病人在候診區(qū)即可輕松獲取設(shè)備狀態(tài)，從而更好地參與到醫(yī)療設(shè)備的廣泛監(jiān)控中來。這一舉措不僅提升了醫(yī)療服務(wù)的透明度，也進(jìn)一步拓寬了醫(yī)療單位的業(yè)務(wù)范圍和服務(wù)模式。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控中運(yùn)用要點(diǎn)

2.1決策樹挖掘技術(shù)

決策樹技術(shù)能夠清晰地展現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)，每一條分支都代表了一個潛在的屬性，而每個葉子節(jié)點(diǎn)則反映了從根節(jié)點(diǎn)到該節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的所有對象的數(shù)值。該技術(shù)通過檢驗樣本數(shù)據(jù)，深入分析各特征值的作用，進(jìn)而得出可行的決策方案。具體實(shí)施步驟如下：第一，構(gòu)建決策樹模型，根據(jù)給定的條件對各種備選方案進(jìn)行排序，以確定最優(yōu)方案。第二，識別狀態(tài)的可能性，即對每個方案在不同狀態(tài)下的可能結(jié)果進(jìn)行預(yù)測和評估。第三，計算每個方案的期望值，并確定相應(yīng)的決策節(jié)點(diǎn)，以指導(dǎo)后續(xù)決策過程。第四，進(jìn)行剪枝操作，通過對比不同期望，識別出不同規(guī)劃分支，并去除期望值較低的分支，以簡化決策樹結(jié)構(gòu)[2]。

2.2關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘技術(shù)

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)獲取和計算分析兩個步驟。首先，數(shù)據(jù)獲取階段，即將從不同數(shù)據(jù)源收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和整合，以便進(jìn)行后續(xù)處理。由于收集端存在多個數(shù)據(jù)庫，需要將這些數(shù)據(jù)輸入到一個中央的、大規(guī)模且分散的數(shù)據(jù)庫中，形成一個統(tǒng)一的、大規(guī)模且分散的存儲體系。對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的清洗和預(yù)處理工作，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。其次，計算分析階段，通過交叉量化的計算方式，將原有的計算與記憶所需的資料加以強(qiáng)化，再進(jìn)行深入的計算分析，最終得出解析結(jié)果[3]。

2.3數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)是指利用分布式數(shù)據(jù)庫或分布式計算機(jī)集群對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析、細(xì)致分類和全面匯總，以滿足公共分析需求。其主要特點(diǎn)包括處理的數(shù)據(jù)量大以及對系統(tǒng)資源的占用較高。在大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控中，數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警，為醫(yī)療單位提供有力的決策支持。通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析，醫(yī)療單位可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的潛在問題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決，從而確保設(shè)備的正常運(yùn)行和患者的安全。

2.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核磁與CT設(shè)備中的應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合至核磁與CT等大型醫(yī)療設(shè)備中，能夠顯著提升其運(yùn)行效率并確保安全性。物聯(lián)網(wǎng)使這些設(shè)備能夠持續(xù)監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)、溫濕度以及關(guān)鍵部件的磨損程度。一旦設(shè)備發(fā)現(xiàn)任何異常，系統(tǒng)會即時觸發(fā)警告，并迅速通知相關(guān)人員，從而有效避免設(shè)備故障可能導(dǎo)致的醫(yī)療事故。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還進(jìn)一步推動了核磁與CT設(shè)備數(shù)據(jù)的即時交流。醫(yī)生能夠在同一工作站上同時查看設(shè)備的運(yùn)行狀況和患者的生命指標(biāo)，如心率和血壓。這種數(shù)據(jù)的集成與交流，為醫(yī)生提供了更為詳盡的患者信息，有助于其做出更為準(zhǔn)確的診斷和治療方案。

2.5數(shù)據(jù)采集與共享功能提升

為了優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備的管理效率，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)采集與共享功能進(jìn)行了改進(jìn)。通過在設(shè)備上安裝的傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將其傳輸至中央數(shù)據(jù)庫。這樣，無論醫(yī)生身處哪個工作站，都能夠隨時訪問最新的設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的即時共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控。這種數(shù)據(jù)采集與共享機(jī)制不僅提高了醫(yī)生的工作效率，還降低了因信息不同步而產(chǎn)生的醫(yī)療風(fēng)險。同時，通過對大量數(shù)據(jù)的深入分析和挖掘，醫(yī)療單位能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用中的潛在問題，為設(shè)備的維護(hù)和管理提供了科學(xué)依據(jù)。

3 系統(tǒng)總體方案

3.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成

該系統(tǒng)選用STM32F103作為主控芯片，集成了串口、IIC及SPI等多種通信接口。通過IIC接口，系統(tǒng)能夠調(diào)控LCD顯示屏的顯示內(nèi)容、對比度及背光亮度，同時與其他硬件模塊保持通信，對各硬件組件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，從而構(gòu)建出直觀的人機(jī)交互界面。在通信安全保障方面，系統(tǒng)引入了CC2530芯片，并采用AES-128加密算法，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性與可靠性，同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的完整性驗證及身份認(rèn)證機(jī)制。CC2530的低功耗設(shè)計使得終端設(shè)備能夠長時間運(yùn)行而無須頻繁更換電池，便于設(shè)備的日常管理與維護(hù)。系統(tǒng)采用ZigBee無線通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸與系統(tǒng)的靈活性。此外，系統(tǒng)還配備了W25Q128存儲芯片，通過SPI接口與主控芯片相連，用于臨時存儲系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，便于PC機(jī)隨時訪問。同時，該存儲芯片還能記錄用戶預(yù)設(shè)的特定參數(shù)，如病床編號、報警閥值等。STM32F103處理器通過串行接口將CC2530收集到的各終端數(shù)據(jù)發(fā)送給ESP8266無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸功能。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)的軟件部分主要由下位機(jī)控制模塊與上位機(jī)（PC機(jī)）控制模塊構(gòu)成。下位機(jī)控制模塊的程序采用C語言進(jìn)行編寫，實(shí)現(xiàn)了串口、IIC、SPI等通信接口的功能，以及與各個外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交互。上位機(jī)控制模塊則根據(jù)操作系統(tǒng)的不同，分為Windows電腦終端、Android智能終端和iOS智能終端。Windows終端的程序開發(fā)采用了微軟公司的Visual C++6.0 集成開發(fā)環(huán)境，該環(huán)境提供了豐富的開發(fā)工具，如編輯器、調(diào)試器、程序向?qū)ppWizard及類向?qū)lassWizard等，非常適合Windows平臺下的應(yīng)用程序開發(fā)。Android終端的程序開發(fā)則基于Eclipse這一開源且可擴(kuò)展的軟件開發(fā)平臺，滿足了Android平臺下的程序設(shè)計需求。通過這些軟件設(shè)計，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對大型醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控與高效管理，為醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)與管理提供了有力的技術(shù)支持[4]。

3.3各部分功能及構(gòu)成

3.3.1大型醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

在構(gòu)建大型醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件基礎(chǔ)時，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括設(shè)備基本信息表、業(yè)務(wù)邏輯關(guān)聯(lián)表、數(shù)據(jù)關(guān)系映射表、環(huán)境參數(shù)記錄表、位置定位信息表以及數(shù)據(jù)生成日志表等。本系統(tǒng)創(chuàng)新性地采用了服務(wù)端與監(jiān)控端協(xié)同作業(yè)的模式，并巧妙融合了有線與無線通信技術(shù)。在C#編程語言的強(qiáng)大支持下，系統(tǒng)集成了多種災(zāi)難通信庫，利用C#語言實(shí)現(xiàn)了無線通信與數(shù)據(jù)庫操作的深度融合，從而有效支撐了服務(wù)端的復(fù)雜處理需求。在軟件開發(fā)層面，系統(tǒng)始終秉持輕量化原則，數(shù)據(jù)庫則優(yōu)選MS-SQL。通過C#語言精心構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)后臺，系統(tǒng)得以充分利用數(shù)據(jù)更新迅速、數(shù)據(jù)庫即時訪問等顯著優(yōu)勢。

3.3.2服務(wù)器與前端的數(shù)據(jù)交互流程

本系統(tǒng)通過多種高效途徑實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的查詢與檢索功能，前端動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時展示，以及通過圖形化界面直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。用戶僅需通過瀏覽器即可輕松查看整體分布情況，同時系統(tǒng)全面支持PC端與移動端的無縫訪問。在數(shù)據(jù)傳輸層面，系統(tǒng)前后端采用了JSON格式進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交互與處理。具體流程如下：在jquery框架的堅實(shí)支撐下，系統(tǒng)利用post與get方法圓滿完成了前后端的數(shù)據(jù)傳輸與處理任務(wù)。后臺則基于C#語言，通過接收ashx文件來查詢數(shù)據(jù)庫，并實(shí)時返回查詢結(jié)果。在數(shù)據(jù)序列化方面，系統(tǒng)前后端采用了C#腳本序列化的先進(jìn)技術(shù)。經(jīng)過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮骱螅樵兘Y(jié)果在傳輸階段被精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為JSON字符串。前端則負(fù)責(zé)接收這些JSON字符串，并將其轉(zhuǎn)換為Javascript對象，從而確保數(shù)據(jù)的順利接收與高效處理。

3.3.3數(shù)據(jù)監(jiān)控功能

首先，在硬件選型方面，系統(tǒng)采用了STC89C52RC單片機(jī)來控制引腳。該芯片基于經(jīng)典的8051內(nèi)核進(jìn)行了全面優(yōu)化，可靈活選擇6個或12個機(jī)器周期時鐘，其指令集與現(xiàn)有的051系列完全兼容，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定與高效運(yùn)行。其次，在通信模塊方面，系統(tǒng)選用了HLK-RM04串口無線通信模塊。該模塊作為一款基于標(biāo)準(zhǔn)串口的嵌入式模塊，內(nèi)置了強(qiáng)大的TCP/IP協(xié)議棧，可輕松實(shí)現(xiàn)串口、以太網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換與高效通信。

在監(jiān)測元件與數(shù)據(jù)傳輸層面，系統(tǒng)所采集的溫度、濕度、電流、電壓、氣壓及空氣質(zhì)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，均依賴于電壓電流互感式傳感器MQ-7型及BMP085型等高精度模塊。在特定的傳感監(jiān)控管理平臺上，系統(tǒng)充分利用傳感節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)大感知能力，高效完成了對各傳感單元的數(shù)據(jù)采集與位置定位任務(wù)。經(jīng)過一系列精密的數(shù)據(jù)處理后，系統(tǒng)通過串口轉(zhuǎn)換通信模塊以TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝并發(fā)送至服務(wù)器。服務(wù)器端的服務(wù)程序則對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析與處理，并將其存儲于數(shù)據(jù)庫中。同時，系統(tǒng)還可將數(shù)據(jù)展示給用戶，方便用戶隨時查看。在節(jié)點(diǎn)管理方面，系統(tǒng)通過合理排序新增節(jié)點(diǎn)，剔除冗余節(jié)點(diǎn)，并對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確的定位與追蹤。管理中心則負(fù)責(zé)提供PC端或移動端的數(shù)據(jù)報告與圖表，直觀展示故障情況、報警信息等關(guān)鍵信息，使用戶在充分了解設(shè)備信息狀態(tài)后，能夠迅速啟動預(yù)防性維護(hù)工作，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行與高效管理。

4 結(jié)束語

綜上所述，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入大型醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控領(lǐng)域，不僅實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備的實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測與管理，還極大地豐富了醫(yī)療設(shè)備監(jiān)控的手段與方法，顯著提升了監(jiān)控效率與準(zhǔn)確性。然而，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備監(jiān)控方面的局限性同樣不容忽視。因此，要持續(xù)創(chuàng)新與強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不斷提升設(shè)備的質(zhì)量與安全管理水平，深入挖掘與高效運(yùn)用信息技術(shù)，以最大化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備監(jiān)控中的潛在價值。

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