智慧健康物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究

施建偉

摘要：文章根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特征及智慧健康發(fā)展的需求，提出可行的智慧健康物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，討論了物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，并針對智慧健康物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所采集的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)決策分析，實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、健康體檢、輔助診療等智慧健康應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧健康；物聯(lián)網(wǎng)；WSN；體系架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP393 文章編號：1009-2374（2015）35-0007-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.004

1 概述

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、人口老齡化、疾病譜的改變以及生態(tài)環(huán)境的變化，健康成為我們最大的民生問題，數(shù)據(jù)顯示全球的健康醫(yī)療規(guī)模持續(xù)提升，已經(jīng)成為我們巨大的挑戰(zhàn)。面對這些新挑戰(zhàn)，新一代信息技術(shù)的發(fā)展給我們帶來了一些生機。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)國內(nèi)外普遍公認(rèn)的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍十分廣泛，特別是在醫(yī)療健康領(lǐng)域，智慧健康可以通過個人健康相關(guān)數(shù)據(jù)的動態(tài)收集，在運動、飲食、用藥等方面給我們建議和緊急救護以及通過遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)來提升每個人的健康水平。

2 體系架構(gòu)

人們的醫(yī)療需求發(fā)生著變化，醫(yī)療服務(wù)模式也需要隨之發(fā)生變化，健康服務(wù)在理念上強調(diào)從原來被動的治療轉(zhuǎn)向主動的健康管理，從全面的感知、可靠的傳輸再到智能化的控制，物聯(lián)網(wǎng)就在其中起到極大的作用。因此我們構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧健康總體架構(gòu)。

圖1 智慧健康物聯(lián)網(wǎng)總體框架

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧健康總體框架由四層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，分別是用戶層、接入層、數(shù)據(jù)層以及遠(yuǎn)程終端層。

其中用戶層包括了各種感知節(jié)點，感知節(jié)點可以是貼片式的，也可設(shè)計成織物，可穿戴式的或是植入身體式的。這些感知節(jié)點采集人體重要的健康數(shù)據(jù)參數(shù)。基于感知節(jié)點的計算能力限制，采集的數(shù)據(jù)在感覺節(jié)點只能進行初步的處理，后續(xù)數(shù)據(jù)將通過無線網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)絽R集節(jié)點（接入層）或者直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層進行數(shù)據(jù)處理分析。接入層包括了用戶交互設(shè)備，作為系統(tǒng)中的接入節(jié)點。不同通信協(xié)議的感知節(jié)點和相應(yīng)的接入層設(shè)備進行通信，由接入層設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層進行分析。數(shù)據(jù)層的主要任務(wù)是收集、處理、分析數(shù)據(jù)并給出決策。由于數(shù)據(jù)層連接醫(yī)療遠(yuǎn)程終端，醫(yī)生可以根據(jù)數(shù)據(jù)層的結(jié)果判斷用戶的健康狀況。遠(yuǎn)程終端為用戶提供健康遠(yuǎn)程服務(wù)。

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧健康系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)總體架構(gòu)可知，基于物聯(lián)網(wǎng)智慧健康的系統(tǒng)基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)的有效集成，而對于物聯(lián)網(wǎng)來說，由于感知節(jié)點為分散式分布，數(shù)據(jù)的有效集成成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要難點。而信息系統(tǒng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧健康系統(tǒng)架構(gòu)提供了有效的解決方案?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧健康系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

圖2 智慧健康系統(tǒng)架構(gòu)

該智慧健康系統(tǒng)架構(gòu)具有如下特點：（1）該系統(tǒng)是開放性平臺，在做好互操作性和系統(tǒng)安全的前提下，對外部系統(tǒng)進行開放，實現(xiàn)第三方開發(fā)者通過運用和組裝其接口以及其他第三方服務(wù)接口產(chǎn)生新的智慧健康應(yīng)用，促進智慧健康的發(fā)展；（2）信息的集成具有跨層的信息融合性，即從感知節(jié)點層到終端應(yīng)用層都需要具有信息融合的數(shù)據(jù)處理能力；（3）系統(tǒng)功能所基于的軟硬件具有通用性，例如硬件是基于3C（Consumer、Communication、Computing）標(biāo)準(zhǔn)的終端接口，軟件是遵循開放式操作系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)電子病歷格式，只有這樣的系統(tǒng)架構(gòu)才符合SOA架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 健康大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠快速處理包括視頻、語音等非結(jié)構(gòu)性海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大量圖片的實時網(wǎng)絡(luò)傳輸和快速持久性存儲，同時大數(shù)據(jù)智能分析能夠給健康管理和服務(wù)提供新的策略。利用現(xiàn)代人工智能的方法，如深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)和語義分析等，對感知節(jié)點獲取的各方面數(shù)據(jù)進行交互分析，從而產(chǎn)生新健康管理和服務(wù)建議。

基于智慧健康物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，采集用戶生命體征信息進行集成、管理以及大數(shù)據(jù)分析，基于數(shù)據(jù)的主要健康應(yīng)用我們可以分為以下四類分析：（1）遠(yuǎn)程醫(yī)療。遠(yuǎn)程醫(yī)療即通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)、交互式傳遞醫(yī)療信息，開展遠(yuǎn)距離的醫(yī)療服務(wù)，主要包括遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程健康咨詢等。利用家用或社區(qū)健康感知節(jié)點采集患者的生命體征數(shù)據(jù)，并通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇】荡髷?shù)據(jù)管理中心，通過中心決策分析系統(tǒng)對用戶進行監(jiān)測和疾病管理的服務(wù)；（2）健康評估與干預(yù)。為居民建立全面信息化的電子健康檔案，通過發(fā)放調(diào)查問卷、體檢結(jié)果以及遠(yuǎn)程檢測等方式收集健康信息，并進行健康評估分析，根據(jù)評估結(jié)果設(shè)計針對特定對象制定切實可行的飲食、運動、干預(yù)方案，通過跟蹤隨訪不斷調(diào)整方案達(dá)到最佳的健康管理效果；（3）健康體檢服務(wù)。以檢測疾病證據(jù)為目的，開展通過應(yīng)用體檢手段對未病、初病或?qū)⒉〉慕】祷騺喗】等巳旱纳眢w進行檢查，根據(jù)體檢結(jié)果評估個人的生理指標(biāo)、疾病治療的達(dá)標(biāo)情況、健康風(fēng)險情況、慢病治療率與控制率等內(nèi)容，從而為一些體重超重、膳食結(jié)構(gòu)不科學(xué)、具有慢病特病的人提早開展健康干預(yù)和管理；（4）輔助診療。輔助診療與醫(yī)院信息系統(tǒng)實現(xiàn)對接，主要實現(xiàn)醫(yī)生全面了解患者健康狀況，以做出更科學(xué)的診斷和治療，同時通過遠(yuǎn)程終端等專用醫(yī)療傳感終端獲取患者生命體征信息，并將診療信息發(fā)送到智慧健康大數(shù)據(jù)中心進行智能分析處理，反饋綜合的疾病診斷結(jié)果、參考醫(yī)囑以及用藥建議，從而提高醫(yī)生診療效率，規(guī)范診療行為。

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將助力智慧健康的發(fā)展。本文基于提升健康醫(yī)療服務(wù)的需求，提出可行的基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧健康體系架構(gòu)，討論了物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，并針對健康物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)決策分析實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、健康體檢、輔助診療等智慧健康應(yīng)用，打造健康管理新模式。

參考文獻

[1] 劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 梁巧琴.大數(shù)據(jù)應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望[J].信息通信，2015，（1）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）