醫院醫療物聯網平臺的構建

　　2021

　　為醫院建立物聯網平臺以提高工作效率。通過統一的、高度集成的物聯網平臺，使各種應用功能基于同一個平臺進行呈現、使用、管理，同時建立起符合醫院各科室具體需求的應用功能，各應用功能切實有效地發揮作用。提高醫院工作效率，并且能夠與醫院原有的各種信息化系統進行數據共享、互聯互通。通過建立醫療物聯網平臺，解決了原有醫院無線網絡無序建設導致的相互干擾、重復實施布線等問題，實現醫院一網覆蓋的效果。

　　醫院的醫療無線內網數據應用、物聯網移動應用和外網/公網App應用較多，如果無序建設無線網絡，必然造成系統間相互干擾（圖1）。例如無線WiFi外網產品各種各樣，有三大運營商、外網App醫院自建等項目產品，這些無線外網間相互干擾，同時還嚴重干擾內網無線網絡使用，無序建設的另一個問題就是各個移動應用系統在吊頂上反復拉線施工，不僅浪費資源，同時各系統在吊頂上都安裝了各自的無線基站，因此基站等有源設備在吊頂上的故障率會比較高，增加醫院的管理維護成本。另外，病區吊頂屬于開放環境，各種維修工都可以上去，醫院內網交換機端口就暴露在公共區域，容易被篡改竊聽，嚴重威脅醫院內網數據安全，并且頻繁的掀開吊頂，不管是拉線施工，還是檢修，都會打擾日常醫療業務的正常運行，增加醫院感染的幾率。

　　設計目標醫療物聯網平臺的構建主要解決三個核心問題：一是提供統一的物聯網基站，體溫監護、輸液監控、冷鏈管理、無線鎮痛泵等多種物聯網應用，其通信頻點不同、協議不同，導致每個應用都需要提供一臺不同的物聯網基站，統一物聯網基站可以減少物聯網基站的采購數量，降低采購成本和管理成本。二是同時為各種醫療物聯網應用提供統一的數據引擎服務，實時獲得物聯網傳感器上傳數據，解決各種醫療物聯網應用系統與醫院HIS的數據交互，通過HL7、RESTFUL API等標準通訊協議和各種醫療應用系統進行數據集成，確保物聯網傳感器實時感知數據在工作流整合的基礎上實現與臨床信息系統交互協作，從而以數字化的形式輔助完成各項業務。三是主動監控物聯網基站、智能傳感器、定位天線、導航天線等工作狀態，分析物聯網系統運行健康指數，為醫院進一步優化物聯網提供數據支撐。

　　物聯網平臺的結構設計

　　結構設計集成管理平臺采用了三層結構設計，即物聯網基站、數據引擎和運維平臺。其中，物聯網基站采用基于網絡的管理，支持基于Web技術，可用瀏覽器在網絡環境中瀏覽所集成的所有信息。數據引擎是運行在服務器上的軟件模塊，相對應于物聯網基站和智能傳感器、智能終端實現的各種數據收發功能。

　　可兼容性醫療物聯網系統集成管理平臺設計支持400～6000MHz頻段，未來可以接入醫院所有的物聯網智能終端和應用系統，并且能夠兼容其他的物聯網應用系統，其他的物聯網應用系統無須再另外搭建網絡。

　　可擴展性醫院有多種信息系統，有些是比較老的遺留系統，有些是應用了新技術的系統，各個系統所能提供的接口不一樣，所以集成平臺應該能支持多種通訊協議和消息協議。通訊協議方面例如COM，WebService，CORBA，數據庫表或視圖，存儲過程，FTP，TCP/IP等等；消息協議方面有HL7，還有一些被自定義的固定格式的文本，例如定制化的XML。同時集成平臺可開放網絡接口標準實現與第三方系統數據的自動傳遞，并且可以提供二次開發接口，按照醫院要求實現數據交互，并保證數據的安全傳輸。

　　統一性醫療物聯網的建設采取統一規劃、分布實施的策略，其過程遵循以下路線：在數據層面上系統與HIS、LIS、PACS等醫院原有的各種信息化可以實現數據共享、互聯互通。

　　在此平臺中可實現資源的集中化、規模化，能夠實現對各類異構軟硬件基礎資源的兼容和資源的動態流轉，同時將靜態、固定的硬件資源進行調度，形成資源池。另外還要實現信息和業務的處理，從海量數據中挖取出有用的部分，進行大規模基礎軟件、硬件資源的監控和管理，為應用層的各項子系統提供決策信息，是業務層的主要數據來源。

　　通過建設一套超寬頻系統室內信號分布系統可以同時滿足多種醫療無線應用，從WLAN無線數據網到WMTS醫療專網、從醫療定位網絡到醫療物聯網，同時支持多個RF頻率，從UHF頻段到5.8GHz，同時支持N種無線通訊協議，包括802.11a/b/g/n/ac、私有RFID協議、ZigBee、BLE、WMTS以及運用商3G/4G/5G協議等。接入N種無線網絡應用系統，從而避免了重復建設，簡化了無線網絡系統架構，降低了整體擁有成本和維護成本。

　　通過建設醫療物聯網平臺，醫院可以有序地導入各種醫療無線應用。如醫院想開展移動查房、移動醫護應用，只要在樓層弱電間內增加一臺支持WiFi協議的基站，病區內每個角落就都能夠收到信噪比很高的WiFi信號，護士打開PDA，在病區內移動過程中使用PDA，PDA始終關聯在弱電間內的同一臺基站，由于無線信號無縫覆蓋，因此PDA可非常輕松地實現零漫游、零切換、零丟包，保證其通信連續穩定。對于醫生查房，由于需要下載PACS圖片，對帶寬有要求，不過只要弱電間內的基站支持802.11ac，此種協議通信速率高，加上整個環境沒有干擾，帶寬將足夠滿足醫生調取PACS的需求。

　　開展物聯網應用，如體溫監護系統，只需在目標樓層的弱電間內增加一臺支持體溫監護的基站即可，不需要重新拉線施工，通過醫療物聯網平臺，病區每個角落就都能收到體溫采集系統的信號。如再增加輸液監控系統，同樣在樓層弱電間內增加一臺支持輸液監控的基站，不需要拉線施工，通過醫療物聯網平臺，病區每個角落就都能收到輸液監控系統的信號。如果醫院對內網帶寬不滿意，可以對內網基站進行升級或增加一臺內網基站，帶寬可以線性擴容，兩臺內網基站還可以做冗余熱備使用，進一步保證手術區、ICU/CCU等關鍵區域的網絡穩定性。如果醫院想開展無線外網業務，同樣可以在樓層弱電間內增加相應的基站，比如說一臺支持外網視頻點播的基站，或外網App的基站，這些外網基站與內網基站完全獨立，沒有共享任何有源部件，因此屬于嚴格意義上的物理隔離。

　　醫院還可以將樓宇智控系統、安防對講系統等接入到醫療物聯網平臺上，甚至可以要求運營商付費將3G/4G和未來5G網絡接入到醫療物聯網平臺上。

　　通過建立醫療物聯網平臺，解決了原有醫院無線網絡無序建設導致的無線網絡系統間相互干擾、重復實施布線的浪費資源、增加管理維護難度和成本、頻繁打擾正常醫療業務等混亂局面，實現醫院一網覆蓋的效果。