基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)尼t(yī)院用呼吸機(jī)巡查監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

盧瑞祥(通信作者)，王文丹，張曉慶

深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院 (廣東深圳 518055)

根據(jù)WS/T655-2019《呼吸機(jī)安全管理》標(biāo)準(zhǔn)的要求，為確保醫(yī)院用呼吸機(jī)的安全性和可靠性，應(yīng)定期對(duì)呼吸機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和巡查。在新型冠狀病毒肺炎疫情的特殊背景下，為降低醫(yī)護(hù)人員的感染率，通過(guò)必要的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)和巡查的遠(yuǎn)程隔室操作，具有一定的迫切性和必要性。

與在家庭中使用的用于治療睡眠暫停綜合征患者的CPAP家用呼吸機(jī)不同，醫(yī)院用呼吸機(jī)本身往往不具有工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)了基于RS232接口數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)尼t(yī)院用呼吸機(jī)工作狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1-6]，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)某些品牌呼吸機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)(如潮氣量、氣道壓力等)的數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控。但由于這些系統(tǒng)基本上采用基于有線以太網(wǎng)的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總和中央監(jiān)控，結(jié)構(gòu)布局往往因場(chǎng)地而固化，難以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)布局和移動(dòng)巡查，在方艙醫(yī)院等特殊防疫場(chǎng)合及野外的安裝和使用受到一定的限制。本研究研制了一種基于無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)暮粑鼨C(jī)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊，通過(guò)公共移動(dòng)通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)透明傳輸，并設(shè)計(jì)了一種基于Android系統(tǒng)的呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)移動(dòng)終端，可實(shí)現(xiàn)在方艙醫(yī)院和野外等特殊場(chǎng)合對(duì)醫(yī)院用呼吸機(jī)的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和移動(dòng)巡查。

1 硬件與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

醫(yī)院用呼吸機(jī)工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)可利用呼吸機(jī)的外部數(shù)字通信接口(例如RS232接口)，通過(guò)數(shù)字網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)其與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端之間的透明數(shù)據(jù)傳輸。本研究系統(tǒng)主要由基于NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)的醫(yī)院用呼吸機(jī)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)移動(dòng)終端兩部分構(gòu)成。

呼吸機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊以NB-IoT DTU(Data Transfer UNIT)為基礎(chǔ)，經(jīng)服務(wù)器配置后實(shí)現(xiàn)與呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)接口(一般為RS232/RS485等串口，部分產(chǎn)品采用以太網(wǎng)接口)進(jìn)行通信，獲取呼吸機(jī)工作狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)用戶端采用了配有4G/LTE通信模組的Android移動(dòng)終端，通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊建立通信鏈接，接收下位機(jī)發(fā)送呼吸機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可通過(guò)指令集實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

1.1遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)方案

由于呼吸機(jī)移動(dòng)巡查監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于非固定場(chǎng)所的需求，并考慮到部署以太網(wǎng)的復(fù)雜性和WIFI網(wǎng)絡(luò)的局限性，本研究的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案。NB-IoT即“窄帶物聯(lián)網(wǎng)”，是一種部署于GSM網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)上的低頻段、低速率網(wǎng)絡(luò)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。NB-IoT具有海量連接、深度覆蓋、穩(wěn)定可靠、綜合成本低等優(yōu)勢(shì)。NB-IoT發(fā)射功率的覆蓋增益比GSM、LTE等高約20 dB，能夠覆蓋到地下室等常規(guī)蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)難以覆蓋的區(qū)域，在野外場(chǎng)合部署具有較好的可靠性。NB-IoT繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，可保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)安全。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)魯棒性和穩(wěn)定性方面，NB-IoT直接部署于GSM/LTE網(wǎng)絡(luò)，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基站實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，同時(shí)其使用單獨(dú)180 KHz頻段，不占用現(xiàn)有GSM/LTE網(wǎng)絡(luò)的帶寬，保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定、可靠。

呼吸機(jī)工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括呼吸機(jī)設(shè)備信息、報(bào)警數(shù)據(jù)和潮氣量、氣道壓力等實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，整體數(shù)據(jù)量較小，對(duì)傳輸帶寬的要求較低，采用NB-IoT低速率網(wǎng)絡(luò)技術(shù)即可滿足系統(tǒng)的傳輸要求。圖1為本研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多臺(tái)呼吸機(jī)的通信接口分別通過(guò)NB-IoT DTU與NB-IoT移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相連，并進(jìn)一步連接至Android移動(dòng)終端。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2呼吸機(jī)數(shù)據(jù)采集與通信模塊

近年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，呼吸機(jī)作為典型的機(jī)電設(shè)備，也采用了大量的數(shù)字技術(shù)，其主控系統(tǒng)多采用計(jì)算機(jī)平臺(tái)，絕大多數(shù)本身即具有外部數(shù)據(jù)通信接口。由于呼吸機(jī)的外部數(shù)據(jù)接口一般采用RS232等通用數(shù)字接口，系統(tǒng)在呼吸機(jī)數(shù)據(jù)采集端采用NB-IoT DTU等具有數(shù)據(jù)采集/傳輸功能的通用數(shù)據(jù)終端，通過(guò)NB-IoT DTU的數(shù)據(jù)透明傳輸功能，實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的采集和傳輸。

NB-IoT DTU模塊往往采用工業(yè)級(jí)32位CPU和嵌入式操作系統(tǒng)，集成基于4G/LTE移動(dòng)蜂窩通信的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，并具有RS232/RS485 UART串行通信接口，該模塊通過(guò)實(shí)現(xiàn)TCP Client或UDP Client功能支持TCP/IP協(xié)議傳輸并實(shí)現(xiàn)了UART與TCP/IP的數(shù)據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)基于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的串口通信與4G/LTE雙向數(shù)據(jù)透明傳輸功能，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 NB-IoT DTU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

基于該模塊，對(duì)于采用RS232外部數(shù)據(jù)接口的呼吸機(jī)設(shè)備，可以直接將NB-IoT DTU與呼吸機(jī)通信口直連，在相應(yīng)的通信協(xié)議支持下即可實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)工狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。對(duì)于采用RJ45以太網(wǎng)接口的呼吸機(jī)，同樣可以采用支持以太網(wǎng)數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)腘B-IoT DTU模塊作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)關(guān)，但上層傳輸協(xié)議需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.3呼吸機(jī)外部數(shù)據(jù)接口與協(xié)議

目前，國(guó)外主要呼吸機(jī)制造商，例如Drager Medical，已經(jīng)公開(kāi)了其呼吸機(jī)設(shè)備外部數(shù)據(jù)通信接口的技術(shù)規(guī)范，為醫(yī)院用呼吸機(jī)設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的外部采集和傳輸提供了便利的通用方法。國(guó)內(nèi)主要醫(yī)院用呼吸機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，如邁瑞，也研發(fā)了相應(yīng)的私有通信協(xié)議，如支持RS232接口的MR-WATO協(xié)議和支持以太網(wǎng)接口的MD2協(xié)議、MAQ協(xié)議等。

Drager呼吸機(jī)的外部數(shù)據(jù)通信協(xié)議——MEDIBUS協(xié)議是一種基于RS232 UART的串行數(shù)據(jù)總線協(xié)議，其指令集主要包括命令指令(COMMAND CODE)、命令相應(yīng)(COMMAND RESPONSE)兩部分，分別用于對(duì)外部通信設(shè)備(如本研究所述NB-IoT DTU)發(fā)送指令或接收外部控制命令。

MEDIBUS協(xié)議可在同一通信端口同時(shí)支持慢數(shù)據(jù)流(監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù))和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流(波形數(shù)據(jù))兩種數(shù)據(jù)的傳輸，分別用于傳輸設(shè)備狀態(tài)參數(shù)等非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和潮氣量、呼吸頻率、峰值氣道壓力等設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。圖3為MEDIBUS協(xié)議中傳輸氣道壓力等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的命令格式。在協(xié)議中，兩種不同的數(shù)據(jù)流通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)志位(數(shù)據(jù)字節(jié)的第7位)加以區(qū)分。

圖3 MDEIBUS協(xié)議中傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的命令格式

基于MEDIBUS協(xié)議，Drager呼吸機(jī)與外部設(shè)備之間可建立穩(wěn)定的通信鏈路。呼吸機(jī)與外部設(shè)備的通信過(guò)程分為建立鏈路、數(shù)據(jù)通信及監(jiān)聽(tīng)、終止鏈路3個(gè)階段。

建立鏈路階段，外部設(shè)備向呼吸機(jī)發(fā)送身份驗(yàn)證指令，呼吸機(jī)通過(guò)驗(yàn)證后啟動(dòng)設(shè)備連接狀態(tài)。為確保數(shù)據(jù)通信的可靠性，MEDIBUS協(xié)議要求持續(xù)監(jiān)聽(tīng)通信過(guò)程中的鏈路狀態(tài)，在數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程中，呼吸機(jī)對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)碼驗(yàn)證，若校驗(yàn)碼錯(cuò)誤則等待重發(fā)正確指令。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流傳輸過(guò)程中，若在3 s內(nèi)呼吸機(jī)未收到正確指令，則會(huì)進(jìn)入傳輸錯(cuò)誤/超時(shí)狀態(tài)，外部設(shè)備需發(fā)送身份驗(yàn)證指令重新建立通信鏈路。

2 軟件與協(xié)議實(shí)現(xiàn)

2.1應(yīng)用端軟件平臺(tái)

本研究采用基于Android的移動(dòng)終端作為呼吸機(jī)工作狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和顯示設(shè)備，系統(tǒng)的軟件平臺(tái)為基于Android環(huán)境下的應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序基于Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，主要功能模塊包括通信模塊、數(shù)據(jù)采集處理及顯示模塊，設(shè)備管理模塊等。

通信軟件模塊首先通過(guò)基于Socket的TCP/IP協(xié)議建立與數(shù)據(jù)采集端NB-IoT DTU模塊的數(shù)據(jù)鏈接，并通過(guò)DTU對(duì)呼吸機(jī)的通信接口參數(shù)(如波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等)進(jìn)行配置，建立與呼吸機(jī)設(shè)備外部接口的通信鏈接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端APP與呼吸機(jī)之間的數(shù)據(jù)透明傳輸。

數(shù)據(jù)采集處理及顯示模塊主要把由呼吸機(jī)獲取的設(shè)備信息、設(shè)備設(shè)置參數(shù)、報(bào)警參數(shù)和實(shí)時(shí)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和記錄，其中潮氣量、呼吸頻率、分鐘呼氣量、峰值氣道壓力、平均氣道壓力等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，需通過(guò)圖形界面動(dòng)態(tài)顯示。

為實(shí)現(xiàn)院內(nèi)多個(gè)呼吸機(jī)的設(shè)備統(tǒng)一管理和集中監(jiān)測(cè)，軟件系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)了設(shè)備管理模塊，建立一個(gè)基于SQLite的呼吸機(jī)設(shè)備管理小型數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄各呼吸機(jī)的設(shè)備編號(hào)、型號(hào)、安裝位置、外部通信接口參數(shù)等信息。該軟件模塊可實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)設(shè)備管理記錄的新建、編輯修改、刪除、顯示、存儲(chǔ)等簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)操作功能。

2.2呼吸機(jī)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換

Drager呼吸機(jī)采用MEDIBUS協(xié)議實(shí)質(zhì)上是一個(gè)基于RS232的指令集，為實(shí)現(xiàn)呼吸機(jī)與基于Android的移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，需通過(guò)軟件完成MDEIBUS協(xié)議與TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

MDEIBUS協(xié)議作為一種UART協(xié)議，僅規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，而TCP/IP協(xié)議主要涉及網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，兩者無(wú)法直接建立通信鏈路?？紤]到MDEIBUS串口協(xié)議本身不具有網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，在實(shí)現(xiàn)協(xié)議間轉(zhuǎn)換時(shí)，需用TCP/IP封裝傳輸?shù)姆绞綄⒋诘臄?shù)據(jù)作為TCP/IP的應(yīng)用層數(shù)據(jù)。

TCP/IP的工作模式主要分為TCP服務(wù)端模式(TCP Server)、TCP客戶端模式(TCP Client)、UDP模式。UDP模式接近于串口協(xié)議的數(shù)據(jù)透明傳輸模式，但傳輸數(shù)據(jù)量較大時(shí)可能有漏幀情況。TCP模式可以建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，由于Client/ Server在傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中需要有連接、關(guān)閉、監(jiān)聽(tīng)等步驟，需要NB-IoT DTU模塊進(jìn)行中轉(zhuǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以NB-IoT DTU模塊端為TCP Client，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)移動(dòng)終端為TCP Server，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)呼吸機(jī)設(shè)備的集中數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)。

2.3Socket網(wǎng)絡(luò)編程

Socket(套接字)是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元，是網(wǎng)絡(luò)通信鏈的句柄，Android系統(tǒng)的應(yīng)用程序APP可以通過(guò)Socket向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請(qǐng)求或者應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。socket包含了進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的5種基本信息，即連接所使用的協(xié)議、本地IP地址、本地進(jìn)程的協(xié)議端口、遠(yuǎn)端IP地址及遠(yuǎn)端進(jìn)程的協(xié)議端口。Socket是一種抽象層，應(yīng)用程序通過(guò)Socket來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用Socket可以將應(yīng)用程序添加到網(wǎng)絡(luò)中，與處于同一網(wǎng)絡(luò)中的其他應(yīng)用程序進(jìn)行通信。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Socket提供了程序內(nèi)部與外界通信的端口并為通信雙方的提供了數(shù)據(jù)傳輸通道。

Android系統(tǒng)的底層是基于Linux架構(gòu)，在其核心庫(kù)的Java包中，集成了基于TCP/IP協(xié)議的Socket Class和ServerSocket Class。

基于socket的通信模型和數(shù)據(jù)傳輸流程如圖4所示。Android移動(dòng)終端的socket server服務(wù)器端先聲明一個(gè)ServerSocket對(duì)象并且指定端口號(hào)，然后調(diào)用Serversocket的accept()方法接收客戶端的數(shù)據(jù)。accept()方法在沒(méi)有數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的處于堵塞狀態(tài)。[Socketsocket=serversocket.accept()],一旦接收到數(shù)據(jù)，通過(guò)inputstream讀取接收的數(shù)據(jù)。

圖4 Socket通信模型

NB-IoT DTU的TCP客戶端創(chuàng)建一個(gè)Socket對(duì)象，指定服務(wù)器端的IP地址和端口號(hào)[Socketsocket = newSocket(“IP地址”,#端口號(hào))],通過(guò)inputstream讀取數(shù)據(jù)，獲取服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)[OutputStreamoutputstream=socket.getOutputStream()]，最后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到outputstream即可進(jìn)行TCP協(xié)議的socket數(shù)據(jù)傳輸。本研究采用NB-IoT DTU模塊的嵌入式OS采用與上述過(guò)程類似的方法實(shí)現(xiàn)TCP Client的通信流程。

2.4數(shù)據(jù)透明傳輸模式

NB-IoT DTU模塊可以設(shè)置為支持socket的網(wǎng)絡(luò)透明傳輸模式，這種模式下，DTU模塊可作為TCP Client或UDP Client，DTU鏈接的呼吸機(jī)串口可通過(guò)DTU模塊發(fā)送數(shù)據(jù)到Android終端的socket server服務(wù)器。DTU模塊也可接收來(lái)自Android終端的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至串口設(shè)備(呼吸機(jī))。在透明傳輸模式下，用戶不需要關(guān)注串口數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，只需將通道模式設(shè)置為TCP/UDP 透明傳輸，并設(shè)置相應(yīng)的服務(wù)器IP、端口和類型即可實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備(呼吸機(jī))與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Android終端)之間的數(shù)據(jù)透明傳輸，如圖5所示。

圖5 透明傳輸模式示意圖

2.5心跳包功能

在呼吸機(jī)巡查監(jiān)測(cè)過(guò)程中，在NB-IoT DTU與Android移動(dòng)終端之間需要保持持續(xù)的數(shù)據(jù)鏈接，否則需要重建數(shù)據(jù)通道，影響監(jiān)測(cè)流程。由于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路使用的是4G/LTE公共移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)運(yùn)營(yíng)商會(huì)對(duì)連續(xù)3 min無(wú)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沛溌纷詣?dòng)切斷。同時(shí)，呼吸機(jī)MDEIBUS通信協(xié)議規(guī)定，如果呼吸機(jī)通信接口連續(xù)3 s處于空閑狀態(tài)，會(huì)認(rèn)為是通信超時(shí)錯(cuò)誤，將初始化通信接口。因此，系統(tǒng)為保持通信鏈路，需在建立透明傳輸鏈路后，設(shè)置一個(gè)線程，當(dāng)鏈路空閑時(shí)，以2 s為周期向呼吸機(jī)串口發(fā)送NOP-Command指令。

NB-IoT DTU模塊本身也可以設(shè)置心跳包功能，在網(wǎng)絡(luò)透明傳輸模式下，定時(shí)向NB-IoT網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備串口發(fā)送心電包數(shù)據(jù)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)透明傳輸模式下網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的工作狀態(tài)，如圖6所示。

圖6 心跳包示意圖

3 總結(jié)與展望

本研究呼吸機(jī)遠(yuǎn)程移動(dòng)巡查監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路，是在成熟的基于NB-IoT遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)透明傳輸技術(shù)框架的基礎(chǔ)上，采用商業(yè)化的軟硬件體系，高度簡(jiǎn)化系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大幅降低了系統(tǒng)的硬件依賴性。在醫(yī)院用呼吸機(jī)的數(shù)據(jù)采集端，系統(tǒng)采用了NB-IoT DTU模塊等極為成熟的商業(yè)化物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)解決方案，無(wú)需專門設(shè)計(jì)特殊的硬件系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)醫(yī)院用呼吸機(jī)工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的采集和傳輸。在應(yīng)用端，系統(tǒng)采用支持4G/LTE通信的商業(yè)化Android移動(dòng)終端作為硬件平臺(tái)，為醫(yī)護(hù)人員的現(xiàn)場(chǎng)巡查提供了便利。同時(shí)，系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用公共移動(dòng)通信網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，突破了以太網(wǎng)、WIFI等局域網(wǎng)的使用區(qū)域限制，通過(guò)極為簡(jiǎn)化的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)傳輸。本研究技術(shù)解決方案不僅大幅降低了系統(tǒng)的成本，而且實(shí)現(xiàn)了極為靈活的現(xiàn)場(chǎng)部署和安裝配置，特別適用于在方艙醫(yī)院等防疫野外現(xiàn)場(chǎng)的呼吸機(jī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制；同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)高度簡(jiǎn)化，避免了由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜而導(dǎo)致的不穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的可靠性。由于國(guó)內(nèi)的呼吸機(jī)制造商尚未公開(kāi)其外部數(shù)字接口和通信協(xié)議，本研究系統(tǒng)目前尚無(wú)法應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)醫(yī)院用呼吸機(jī)。呼吸機(jī)的外部數(shù)據(jù)通信在技術(shù)尚已非常成熟，在安全方面也有完善的解決方案。如果國(guó)產(chǎn)呼吸機(jī)制造商能合作研制統(tǒng)一的外部數(shù)字接口和通信協(xié)議，不僅能為醫(yī)用的數(shù)字化監(jiān)管提供方便，也將有利于制造商通過(guò)遠(yuǎn)程通信的方式及時(shí)獲取產(chǎn)品的安全狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，對(duì)醫(yī)院用呼吸機(jī)產(chǎn)品的可靠運(yùn)行和質(zhì)量提升也會(huì)發(fā)揮重要的作用。