基于物联网技术的医疗设备状态监测系统的设计

高峰，张胜，刘惠欣，杨友良，马翠红，汤园园

1.华北理工大学附属医院 器械科，河北 唐山 063000；2.华北理工大学 图书馆，河北 唐山 063000

基于物联网技术的医疗设备状态监测系统的设计

高峰1，张胜1，刘惠欣2，杨友良2，马翠红2，汤园园1

1.华北理工大学附属医院 器械科，河北 唐山 063000；2.华北理工大学 图书馆，河北 唐山 063000

目的开发医疗设备状态监测系统，加强医疗设备管理。方法基于医疗设备报警指示系统，加装数据采集、发送及报警等信号传感器装置，并利用无线网络将报警信号发送到终端服务器，终端服务器对采集到的数据进行分析和处理，得到医疗设备潜在的故障原因。结果医疗设备状态监测系统可记录医疗设备所有的异常状态数据，为医疗设备故障诊断提供了有价值的参考信息。结论物联网技术应用于医疗设备状态监测系统，可及时消除医疗设备的安全隐患，保障临床使用安全。

医疗设备状态监测系统；传感器；医疗设备；物联网

0 引言

随着医疗设备整体技术水平的提升，大量先进的医疗设备引入到了医院，但是，目前医院医疗设备运行管理水平提高的速度却普遍远远落后于医疗设备引进的速度[1]。如何能保障医疗设备安全正常运行，降低医疗设备的使用风险，是一个必须引起重视的问题[2]。

物联网是指“物-物相连的互联网”，是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[3-4]。基于物联网技术的医疗设备状态监测系统，可以动态的监测医疗设备的运行状态，发现医疗设备潜在的安全隐患，提高医疗设备维修的及时性，从而保障医疗设备使用的安全性，提高医疗设备管理的水平[5-6]。

1 系统的需求分析

目前，设备科对医疗设备的维修方法大多采用临床科室先报修然后医学工程人员再维修的方法，这种方法会降低医疗设备的维修效率。医疗设备维修不及时，极易导致大量病人等待检测或治疗时医疗设备出现故障，从而造成病人、医疗设备使用人员、医疗设备维修人员之间的矛盾。

设备科统计医疗设备的使用率、故障率、开机率等效益分析中的参数时，大多需要医疗设备使用科室提供，数据的准确性无从考证，很难进行医疗设备准确的经济效益分析和评估。因此，对于科室申请的医疗设备进行采购就缺少了客观依据。

设备科对医疗设备的质量安全管理监督不到位，虽然有些医院的医学工程人员定期对医疗设备进行巡检，但也不能保证医疗设备每时每刻的质量安全，而且这种巡检会浪费大量的人力和时间。为此，本文研究开发医疗设备状态监测系统，以保障医疗设备质量安全。

2 系统的结构设计

基于物联网技术的医疗设备状态监测系统建立在物联网三层结构模型上， 其系统结构，见图1。

图1 医疗设备状态监测系统的系统结构图

2.1 感知层

感知层主要负责数据的采集。数据的采集主要来源于每台医疗设备的传感器，包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、位置传感器等。对于医疗设备上的每个传感器都有自己的监测点，因此只要采用恰当的方法即可从监测点上得到传感器的监测数据，然后通过传感器网络将这些传感器监测到的数据集成到数据采集装置中。

2.2 网络层

网络层主要负责数据的传输，即从数据采集装置传输到终端服务器。数据的传输主要分为有线网络、无线WIFI网络。对于医疗设备固定不动且附近有医院局域网网络接口的，可采用标准以太网进行数据传输；对于医疗设备不固定或附近没有医院局域网网络接口的，可采用无线网络进行数据传输。当数据采集装置选择无线网络传输时，会自动检索最近的WIFI网点，连接WIFI网点进行数据传输。

2.3 应用层

应用层主要负责数据的分析和处理，并最终体现在医疗设备状态监测系统中。医疗设备状态监测主要包括：对医疗设备运行情况的实时监测，提前对医疗设备可能出现的故障做出预判；对医疗设备使用情况的监测，为医疗设备的经济效益评估提供可靠的参数；对医疗设备安全状况的监测，消除医疗设备的安全隐患。

3 系统数据库的设计

数据库的设计属于医疗设备状态监测系统中的动态环节，体现在数据库系统中是监测信息需要经常性补充和更新，因而在系统的后台数据库中建立了各种数据表。其中最主要的表是监测信息采集表，见表1。

表1 监测信息采集表

4 系统主要功能介绍

4.1 数据的采集和发送

数据的采集和发送主要由数据采集装置来完成，数据采集装置分为输入端和输出端。

（1）输入端负责数据采集。其装置包括各种传感器的标准接口，主要有压力传感器、流量传感器、温度传感器、位置传感器等，每种传感器的接口≥5个，便于多个监测点同时监测。只要使用带有标准接口的传感器，并选择需要监测设备的正确的采集部位，即可开展数据采集工作。

（2）输出端负责数据的发送。其装置包括无线WIFI开关、无线WIFI发射器、以太网标准接口。可以选择有线和无线两种数据发送方式。

4.2 数据的传输

数据的传输采用有线传输和无线传输。有线传输是通过医院内部的局域网进行数据的传输；无线传输是通过WIFI网络进行数据的传输。在医院的每个病区的中间位置放置一个WIFI接收器，负责连接该病区内所有数据采集装置中的无线WIFI发射器。WIFI接收器与WIFI发射器连通后，即可进行数据通讯，然后通过有线网络传输至终端服务器。

4.3 数据的应用

数据的应用是终端服务器将接受到数据应用于医疗设备状态监测系统。医疗设备状态监测系统选择PowerBuilder 9.0开发环境，采用C/S架构模式进行编程，主要承担数据的存储、分析和报警任务。在系统的主界面上，即为实时监测、逐条显示异常数据信息，点击某条信息即可显示该异常信息来源于哪台设备、哪个传感器等相关信息。

5 结束语

医疗设备状态监测系统的应用，可降低医学工程人员的工作强度，提高工作效率；提高医疗设备维修的及时性，提高医疗设备运行的安全性，降低医疗设备使用的风险性[7-8]。基于物联网技术的医疗设备状态监测系统是医院信息化建设的重要组成部分，提高了医疗设备管理的信息化水平。

[1] 廖湘庆,杨雪梅,张进.基于物联网技术的医疗设备管理[J].中国医院管理,2014,34(9):55-56.

[2] 陈祥昌.基于RFID技术的医疗设备管理新模式[J].医疗装备, 2012,25(8):4-5.

[3] 李逸明,钱明理,李龙,等.基于物联网的监护仪运行状态实时监测系统的研究与实现[J].中国医疗器械杂志,2014,38(4):242-246.

[4] 侯军,邱顶,王普杰,等.基于物联网的医用设备电气安全监控系统[J].兵工自动化,2013,32(11):91-92.

[5] 林洋,诸强,高敏.基于RFID的医疗设备使用状态检测系统[J].中国医疗设备,2015,30(6)88-91.

[6] 许伟.我国医疗器械临床试验现状监管分析及对策探讨[J].中国医疗器械信息,2011,(9):5-9.

[7] 施文杰.医院无线局域网的安全风险与解决方案[J].中国医疗设备,2015,30(11):89-91.

[8] 金辉,王梓名,欧兵,等.无线移动技术在数字化医院建设中的应用[J].电子技术与软件工程,2014,(8):36-38.

Design of a Medical Equipment Condition Monitoring System Based on Internet of Things

GAO Feng1, ZHANG Sheng1, LIU Hui-xin2, YANG You-liang2, MA Cui-hong2，TANG Yuan-yuan1
1.Department of Equipment, Affiliated Hospital of North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063000, China; 2. Library, North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063000, China

ObjectiveTo develop a medical equipment condition monitoring system based on Internet of things technology so as to strengthen the management of medical equipment.MethodsOn the basis of the medical equipment alarming indicator system, data acquisition and transmission and alarming signal sensor devices were added. And wireless technology was used to send alarming signals to the terminal server where data were analyzed and processed so as to fnd the causes of potential failures of medical equipment.ResultsThe system recorded all the abnormal state information of medical equipment and provided valuable reference information for troubleshooting of medical equipment.ConclusionThe medical equipment condition monitoring system based on Internet of things technology could eliminate safety hazards of medical equipment in a timely manner and ensure the safety of clinical use.

medical equipment condition monitoring system; sensor; medical equipment; Internet of things

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.025

1674-1633(2016)07-0085-02

2016-01-31

2016-02-06

河北省教育厅指导性项目（ZC2016134）

作者邮箱：gaofeng810601@163.com