基于三层C/S结构的HIS的设计与实现

许亮，王建新

（1．中南大学 信息科学与工程学院，湖南长沙410083；

2.湖南第一师范学院信息科学与工程系，湖南长沙410205）

基于三层C/S结构的HIS的设计与实现

许亮1,2，王建新1

（1．中南大学 信息科学与工程学院，湖南长沙410083；

2.湖南第一师范学院信息科学与工程系，湖南长沙410205）

研究并设计了一个基于三层C/S结构的医院信息系统，并详细介绍了其体系结构、网络拓扑结构、系统软硬件环境、功能结构和系统实现中的若干技术。

医院信息系统；客户机/服务器；三层模式

卫生部《全国卫生信息化发展规划纲要(2003-2010年)》，明确提出了今后一段时期我国医疗服务信息系统建设的目标：三级医院在全面应用管理信息系统的基础上，要重点加强临床信息系统的建设和应用，如电子病历、数字化医学影像、医生和护士工作站等；有重点、有选择地在三级医院中先期建立10家信息化示范医院，跟踪世界医院信息化发展的趋势；对二级医院、街道医院和乡镇卫生院等也都提出了“要加快信息化建设步伐”的要求[1]。

医院信息系统 (Hospital Information System)，是指利用计算机软硬件技术、网络通讯技术等现代化手段，对医院及其所属各部门对人流、物流、财流进行综合管理，对在医疗活动各阶段中产生的数据进行采集、存贮、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息，为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统[2]。医院信息系统是现代化医院建设中不可缺少的基础设施与支撑环境。

一、系统设计原则

（一）先进性和成熟性

建立医院信息网络系统应采用在国内具有先进性，符合当前技术发展，管理和医疗专业发展的方向的软件产品；同时应确保系统和技术又是成熟的，尽量减少系统的风险。

（二）开放性和标准化

开放系统是九十年代用户的强烈需求。综合反映在可移植性、可操作性、系统独立性和集成性。对计算机系统结构、硬软件平台、应用系统从选型、设计到开发，都充分考虑“标准和开放”的原则。留有各种相应的接口，使之具有灵活性和可扩展性。

（三）可维护性、可扩充性

软件系统不仅应满足当前应用的需要，而且保证了今后信息管理发展的需要，考虑未来的技术发展的需要。系统有充分的可扩充性，以利于今后技术和业务的发展。可扩充的范围应包括应用系统软件模块，及其与主机、网络、数据库的适应性和可维护性。

（四）高可靠和实用性

应保证系统运行稳定可靠，有足够的防错、容错措施。提供特殊情况下硬件和软件的故障恢复措施。保证医院业务的正常运转，一旦系统故障，可自行进入切换或应急处理，以保证不间断业务的正常运行。用户界面方便易学，适合于业务人员操作使用。

（五）安全保密性

安全保密性是指数据在网络上的安全可靠性、保密性和数据一致性。系统采用分级分层授权、功能分级使用等措施，以保证网络系统的安全，操作系统的安全，数据库系统的安全，数据的安全保密，应用系统的安全。

二、体系结构

两层C/S软件体系结构，即C1ient／Server(客户机／服务器)结构是20世纪九十年代成熟起来的技术。其实质是将数据存取与应用程序分离，服务器(后台)负责数据存储、管理，客户机(前台)实现软件功能，并完成前后台的数据交互工作。随着应用系统的大型化以及用户对系统性能要求的不断提高，两层C／S模式的缺陷和不足越来越明显。表现为：（1）数据库性能低。两层C／S模式中，DBMS需要为连接到服务器的每个客户维护一个“session”，因此当用户数目增加时，DBMS的性能将下降。（2）缺乏安全性。两层C／S模式中，由于事务处理逻辑包含在客户端应用程序里，这就有可能使得未授权用户绕过客户端的应用逻辑直接操作数据，对系统的安全性构成威胁。（3）升级维护困难。升级软件开发好后，系统管理员必须到每个客户机所在地进行软件的升级安装，造成系统管理和维护上工作量过大。

为了解决以上这些问题，三层体系结构在客户端和服务器端增加一个中间层，把主要的业务逻辑转移到中间层上，是一种比两层C／S模式更为先进的体系结构。三层结构的计算机模型如图1所示。

图1 三层C/S模式

客户层为第一层。是用户与系统间交互信息的窗口，为以后的处理收集数据，向第二层的服务器组件层请示调用核心服务处理，并输出结果。

服务器组件为中间层。这些组件由中间层管理，实现核心业务逻辑服务，包括了系统中核心的和易变的业务逻辑(算法、流程、模式等)，并将这些服务按名字广播，管理并接受客户的输入，处理后返回结果。

数据层构成模型的第三层，即关系数据库(DBMS)，负责管理应用系统的数据资源，对数据库的读写和维护，完成数据操作，例如数据的更新和检索。

基于三层客户机/服务器模式的医院管理系统，采用了中间件封装的技术，合理划分各层的功能，业务逻辑和表示逻辑分离，系统逻辑结构更为清晰、更安全、可维护性可扩展性更强、响应时间更快速、更易使用。

三、网络拓扑结构

医院信息系统的网络拓扑结构包括三部分：(1)主干网。负责提供医院内计算机主干通信服务；(2)工作组网。负责为楼宇或协同工作的计算机集合的网络系统提供网络互联服务；(3)远程访问网。负责连接院外办公地点或部门，向卫生、保险等机构提供疾病、死亡、医疗卫生保健情况等[3]。

结合医院的实例，因为构建的网络平台将来还应用于医院的PACS/LIS系统，而PACS对网络的带宽要求较高，所以主干网络（包括服务器）采用千兆交换式以太网方案,分支网络采用100兆快速以太网方案，100M交换到桌面。远程访问部分可以根据需要采用DDN或ISDN专线、光纤连接、拨号网络、无线通信等不同形式。同时系统还可以采用路由及防火墙技术实现与Internet的安全连接，对外进行数据发布。

四、系统软硬件环境

(一)服务器／客户机软硬件

1.服务器配置

中心主服务器为HP-DL380G5，备份服务器为HP-ML110G4，数据库备份软件为永思；

2.客户机为长城品牌机，并且安装了系统还原软件。

(二)操作系统

1.服务器操作系统采用WindowsNT/2000/XP/ 2003，安装、管理和维护方便：

2.客户机操作系统使用2000/XP/2003，操作简易，稳定性好，支持软件众多。

(三)开发工具

1.采用功能强大的面向对象的前端开发工具DELPHI，开发出的系统为32位应用程序，提供高保证稳定性和安全性；

2.服务器数据库采用MSSQL-Server2000及ORACLE 9i。

五、系统功能结构

本方案的医院信息系统软件工程的总体设计，是以实现医院全面的计算机网络化信息管理为目标，实现包括医院门急诊管理、住院及病房管理、药品管理、临床诊疗信息（门诊、住院、护士工作站）管理、检验管理、经济核算管理、综合统计管理、医疗物资管理、院长综合查询等全部功能。实现以病人为中心，以临床诊疗信息管理为核心，以临床诊疗信息管理为主的无纸化的数字化管理。以医院的信息平台（信息总线)作为基础，将各种单项的管理系统(计费、库管、预约安排等)、业务处理系统（LIS，PACS等)以及电子病历系统构建在院级信息平台之上，集合而成临床信息管理系统(CIS)，在此基础上建立综合查询与统计系统。

图2 应用软件建设模型

根据“总体规划、分布实施”的原则，我们将整个应用软件系统划分成36个大系统，分四个阶段完成，如图2所示。

六、系统实现中的若干技术

（一）面向对象的程序设计技术

DelPhi6.0基于WINDOWS平台的面向对象可视化软件开发系统，是建立在一个真正面向对象的框架结构基础之上的。我们先建立了一个基类库，定义和设计窗体、控件、一些通用过程和应用逻辑等一组具有抽象功能的基本对象，将它们保存在一个或多个类库中。其中每一个对象都设计成整个框架必需的部分。这基类库将作为以后程序设计中软件复用的基础。

本系统在开发时，我们首先分析HIS开发的共同特征，建立了一个符合普通HIS需要的框架。其中包括各种可供继承的菜单、窗口、公用函数、应用模板、模板窗口等，例如，窗口设计分成单数据窗口和主细数据查询窗口。其中，单数据输入的窗口是用于录入、修改、删除、查询(只能浏览)的窗口，主细数据查询窗口用于建立具有主从表数据查询风格的窗口。此框架满足了各种HIS的最基本的需要。在具体设计模块时，根据功能需要从此框架的类中继承或复制得到相应的子类，然后对功能和属性进行修改和扩充。

（二）存储过程

存储过程在系统开发中是十分有用的，执行效率更高，安全性也更高。尤其对于一些复杂的数据统计，涉及到比较大的数据查询查询，或者需要关联更新和删除，采用存储过程更可以起到事半功倍的效果。所以，要提高HIS的效率，存储过程是一项不可忽略的技术。

在中西药库管理信息系统中，我们在设计时就采用了数据库存储过程技术。因为此模块有一些业务处理的计算过程较复杂、涉及表较多。通过使用存储过程，大大提高了系统的工作效率，减轻了网络负担。

（三）触发器

我们可以利用DBMS提供的约束条件来保证简单的数据完整性维护，而使用触发器来实现更复杂的非标准型数据完整性检查和约束[4]。另外还我们可以利用触发器对数对据库中相关的表进行连环更新、可以基于时间限制用户的操作、可以基于数据库中的数据限制用户的操作、可以审计用户操作数据库的语句和同步实时地复制表中的数据等操作。

七、结论

本文所介绍的医院信息系统，目前已经完成第一、第二阶段的建设，已经以一个完整的系统投入使用。其特点主要有：(1)执行效率较高，有较强的数据处理能力、较快的查询检索速度。(2)且安全性较好，人机界面友好、操作灵活、方便，系统工作稳定。(3)考虑到今后系统的升级和扩展，与现有医院系统及计划筹建的医院系统 (如HIS、RIS、LIS、PACS)的整合，本系统预留了扩展接口及相应的扩展程序，从而可以实现与其他系统的资源共享。

[1]中华人民共和国卫生部.全国卫生信息化发展规划纲要(2003～2010)[EB/OL].[2010-06-12].http://www. moh.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/mohwsbw stjxxzx/s8553/200809/37871.htm.

[2]潘登.医院信息系统的选择及其实施[J].中国医院, 2005,(1).

[3]杨俊杰,覃登念.医院信息系统的设计与开发[J].湖北民族学院学报:医学版,2000,(3).

[4]胡恩博.DBMS测试浅深[J].湖南第一师范学院学报，2009，（1）

Design and Implementation ofHospitalInformation System Based on Tri-tier C／SMode

XU Liang1,2,WANG Jian-xin1
(1.School ofInformation Science and Engineering,Central South University,Changsha,Hunan 410083;
2.Information Science and Engineering Department,Hunan First Normal University,Changsha,Hunan 410205)

The design and implementation of a hospital information system based on tri-tier C/S mode is discussed.The system structure,the network topology structure,software and hardware environment,the modules of system and related technologies are introduced and expatiated in detail．

hospital information system;client/server;tri-tier mode

TP311.52

A

1674-831X（2011）02-0129-04

2010-04-10

许亮（1982-），女，湖南岳阳人，湖南第一师范学院讲师，硕士研究生，主要从事系统应用开发、信息安全技术研究；王建新(1969-),男,中南大学教授,博士,博士生导师,主要从事生物信息学,网络优化理论研究。

[责任编辑：胡 伟]