基于物联网技术的远程监护管理服务平台设计

武传宝

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

基于物联网技术的远程监护管理服务平台设计

武传宝

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

文章以物联网技术、无线通信技术、传感技术和医疗信息技术为核心，构建了以家庭、社区卫生服务机构、医院和区域卫生信息平台为架构的远程监护管理服务平台，实现对不同需求人群生理状况的远程实时监护。

物联网；远程监护；服务平台；无线通信

基于物联网技术的远程监护系统主要利用无线通信技术和物联网技术，远程收集人体的生理状况数据，通过多个监护服务终端的协同管理，实现医生对采集数据的分析和评估，并提供准确及时的医疗服务。远程监护管理服务平台能够实现多个服务终端的数据信息共享，确保医生不受地域的限制，随时随地可以对需求人群进行远程健康监护，给予医疗指导和自救培训。

1 远程监护系统的总体框架设计

基于物联网技术的远程监护系统功能的实现不仅需要采集和感知设备，还包括网络接入设备和医疗器械等。远程监护管理平台以监护前端、管理服务和传输网络3层基础架构为中心，与穿戴式技术相结合，构建了远程监护管理平台架构。

1.1 监护前端

远程监护系统的监护前端主要包括各种感知设备和多类型的信息采集设备，隶属于物联网的感知层。监护前端的主要功能是采集人体的生命参数，主要包括心跳、脉搏、血压、体温、血氧饱和度、血气和心肌张力等生理数据。这些热学量、化学量和机械量都需要采用合适的传感器转换成电学量。本文根据客户的实际需要设计了一种兼具识别和感知功能的智能节点设备，这种智能节点设备包括如下功能：能够识别多种不同协议的射频标签，具有很强的兼容性；内部嵌有能够感知生理参数的传感模块，实现一站式采集；具备标准的可编程接口，通过硬件编程来对设备的操作进行控制；动态连接中间件，实现数据共享。这种智能节点设备硬件采用嵌入式ARM模块设计，软件采用嵌入式Linux操作系统进行编程，保证了系统的稳定性和可靠性。

1.2 传输网络

远程监护系统的传输网络包括各种通信网络设备、网络中介设备和设备接口模块等，隶属于物联网的网络层。传输网络通过有线网、无线WiFi、蓝牙、无线传感器网络（Wirless Sensor Network，WSN）、4G信号等多种移动组网方式来实现家庭和广域网之间的通信连接，将数据传送到监护平台和终端。

1.3 管理服务

远程监护系统的管理服务包括服务中心、管理中心和用户中心3部分，隶属于物联网的应用层。该系统为整个系统提供相关的存储数据、表格和资料文件等，通过平台服务中心完成对采集数据的过滤、汇总、加载和显示，开发出一致的数据交换和处理系统。由于需求人群的个体差异性使得传输网络的功能设计和流程不尽相同，为了方便系统根据需要进行子功能的扩充，也为将来发展统一化的区域监护平台，本系统需要预留出支持二次开发的接口。一方面满足功能模块的标准化配置，一方面实现外部互联网拓展的接口服务。

2 远程监控管理平台的架构设计

2.1 远程监控管理平台设计目标

远程监控管理平台的架构设计需要满足如下的性能：

（1）系统基于数据访问层、业务层和表现层3层架构开发，实现逻辑与标准化复用功能。

（2）为了保证数据传输的可靠性，系统要实现星型、单向、网络等多种数据交换方式的并行。

（3）为了便于移动环境下的数据监测，系统应该能够支持基于C/S架构的查询服务与信息管理系统，充分体现跨平台的应用服务。

（4）严格遵循医疗信息规范标准，支持不同架构监护平台之间数据的互访功能，支持统一消息服务。

（5）系统在运行过程中要对所需人群的个人资料和信息进行隐私保护，排除数据采集传输过程中的安全隐患。

2.2 远程监控管理平台的框架

当前信息系统的建设大部分采用面向服务架构（Service Oriented Architecture，SOA）的体系设计，这种架构体系能够在功能上完美地实现监护系统的服务模型。服务模型的各个功能模块之间相互独立，互不干扰。只要定义好模块自身的接口和服务流程，其他模块就可以按照既定的数据格式对此模块进行功能调用。所有模块都具有标准化和统一化的特性，具备服务耦合功能。本系统使用的SOA组件系统服务包括服务储备、服务使用者和服务提供者。服务储备包括各种服务方式、服务内容和服务上下文。服务使用者是指系统内的终端设备和医护人员等。服务提供者主要是指为服务使用者提供储存和系统服务的服务器或者集群，当前最热门的服务器有百度云、阿里云等云服务平台。

3 远程监护管理系统

3.1 远程监护管理系统的功能

基于物联网技术的远程监护管理服务平台一方面实现对需求人群的生理参数显示、分析和评估的功能，另一方面实现医生对需求人群的远程医疗管理。远程监护管理平台的监控软件由客户端软件和服务器软件两部分组成。服务器软件采用C/S系统架构，作为医生和监护人的监控平台，为需求人群提供初步治疗方案和紧急情况下的上门护理工作。客户端软件选用当前比较流行的安卓Android或者iOS系统，支持手机或者IPAD等移动设备对数据进行访问，为家庭客户对生理参数进行查询和互动提供方便。

3.2 远程监护管理系统软件设计框架

3.2.1 客户端软件的设计

为了实现客户端软件应用程序的开发，需要在宿主机上搭建安卓Android编译环境和开发环境。

（1）安装JDK，SDK和Eclipse等开发环境，客户端软件应用程序采用Java和C语言同步开发，C语言程序用来完成底层设备的接口驱动，Java编程用来完成和服务器端软件的SOCKET通讯、人机界面的显示和接收传感器传来的生理参数等功能。程序内部采用多线程编程设计，加快多任务的实时处理速度。

（2）搭建编译环境和交叉编译工具，对安卓Android源代码进行编译连接。客户端软件按照功能划分为多个模块，每个模块实现不同的功能。

客户端模块具体包括下面3种：视频采集模块和编解码器，此模块具有捕获、压缩、解压缩视频信息的功能；人机交互界面模块，此模块是系统软件为用户提供的操作界面，用户可以输入相关信息，也可以对有关数据进行输出打印等功能；音频采集模块和编解码器，此模块具有捕获、压缩、解压缩音频信息的功能。

3.2.2 服务器端软件的设计

服务器端软件的开发环境和编译环境的配置和客户端软件相同，最后把编译通过的安卓智能操作系统移植到远程监护管理平台，服务端软件的应用程序采用Java语言进行编程，用来完成服务器和客户端之间的SOCKET通信、界面显示、数据发送和接收等功能。服务端软件也采用多线程编程设计，以提高数据的处理速度。

服务器端软件按照功能划分为多个模块，每个模块实现不同的功能。具体包括下面3种：音、视频混合处理模块，该模块接收远程音频和视频信息，通过通道分配分别进行解码，解码之后进行信息混合；远程医疗管理和控制模块，远程医疗管理和控制模块对所有的用户进程进行管理和控制，有权设置IP权限和添加删除用户，在多点控制单元的服务器逻辑模块中完成；IP组播模块，此模块的功能是按照组播地址对多媒体数据进行发送。需要配置独立运行的服务器来安装服务器软件，当服务器通过广域网对远程监护终端进行访问时，必须为服务器配置一个真实的固定IP地址，不可以使用虚拟IP地址。服务器可以在防火墙之后打开所需的TCP或者UDP端口。

4 结语

本文主要以物联网技术和无线通信技术为基础，结合迅速发展的智能传感设备，提出了基于物联网技术的远程监护管理服务平台的构建架构，开启了远程监护的医疗模式，为智能医疗的发展提供了技术支撑和管理方案。随着健康物联网产业的飞速发展，大数据、人工智能、云计算等等技术将成为强有力的支撑，为远程家庭和社区提供更优质的监护服务，推进我国区域化医疗信息技术的发展。

[1]罗世亮，蓝立新，刘汉明，等. 基于物联网技术的远程监护管理服务平台设计—社区心血管疾病患者[J].数字技术与应用，2016（8）：196.

[2]廖学峰. 基于物联网的远程心血管疾病监护系统研究与设计[D].广州：南方医科大学，2013.

[3]孙永明，王颖璐，贾丽.基于物联网的远程健康监护系统设计与实现[J].河北省科学院学报，2016（4）：1-6.

Design of remote monitoring management service platform based on Internet of Things

Wu Chuanbao
（Qiqihar Engineering College, Qiqihar 161005, China）

In this paper, networking technology, wireless communication technology, sensor technology and medical information technology are taken as the core to build a family and community health service institutions, hospitals and regional health information platform for the architecture of remote monitoring management service platform, which achieve real-time remote monitoring of the physiological conditions of different needs of the population.

Internet of Things; remote monitoring; service platform; wireless communication

武传宝（1978— ），男，辽宁法库，硕士研究生，副教授。