基于云视频医疗设备巡查保养管理系统的设计与实现

周军华，唐永，徐振新，谢子萍，张展畅

江南大学附属医院（无锡市第四人民医院） 医学工程处，江苏 无锡 214062

引言

针对目前医院医疗设备巡查保养[1-3]等管理方面，由于对电子信息化辅助设备的使用不足而导致管理效率低下的问题，本研究通过引入云视频和手机APP，提出了一种基于云视频的医疗设备巡查保养管理系统。其中，云视频技术[4-5]可以实时记录医疗设备保养的全过程，并在云端保存，可随时追溯。引入云计算技术[6-8]，将医院、设备厂商、维护厂商、设备维护人员等整合到系统中，采用任务流程化管理的方式，实现对医疗设备保养的定时提醒，检测设备故障的手机采用了近场通讯（Near Field Communication，NFC）技术[9]，方便了用户的使用。

1 医疗设备保养管理系统设计

基于云视频的医疗设备保养管理系统主要由四大模块组成：① 基于云计算的管理平台，主要用于记录医疗设备在使用生命周期内的保养情况，提供医疗设备保养计划，可查询历次保养过程的视频记录，同时也提供用户账户和医疗设备保养的智能摄录仪等进行管理功能；② 手机APP，方便医疗设备的保养，采用NFC和蓝牙两种近场通讯技术来记录保养过程；③ 医疗设备保养智能摄录仪，该模块主要用于现场记录医疗设备保养的全过程；④ 保养视频上传客户端模块，主要用于上传医疗设备保养智能摄录仪中的保养视频到云平台上。该系统的整体架构，见图1。

基于云视频的医疗设备保养管理系统采用了云计算架构，在云服务器中搭建一个医疗设备保养管理系统，用于记录和维护终端医疗设备信息，并根据不同的设备类型制定多种保养计划，责任到指定的设备维护人员。系统中通过监控医疗设备的保养情况，记录设备的健康状况。

系统中的云平台采用了MySQL数据库[10]，并在系统数据安全方面有充分的考虑，设计了数据库的冗余备份，即使一台数据库宕机，对系统的运行也不会产生任何影响。此外，所有网络传输的数据均采用SSL进行加密[11-12]，以保证数据的传输安全。

图1 视频巡查保养系统框图

医疗设备维护人员采用安装有医疗设备维护APP的手机，手机会在每天收到由系统自动下发的医疗设备维护任务，指明设备所在位置，保养人员到达现场后，使用手机APP靠近贴在医疗设备上的NFC标签签到，系统会自动记录下当前人员所在GPS位置，防止用户作弊。签到后，手机会自动通过蓝牙连接智能保养摄录仪，此时，用户可通过手机控制智能保养摄录仪开启录像，同时手机上会提示当前设备需要保养的项目，维保人员根据手机APP的提示进行多个项目的保养，并在手机APP上记录每个保养项的结果。保养过程中，用户随时可对发现的问题进行记录，保养过程结束后，保养人员需签字上传保养记录，同时记录有本次保养的全程视频将被存储在智能保养摄录仪中。

保养视频上传客户端，采用先进的视频转码压缩技术[13-14]，在保证视频清晰度的情况下，将视频通过压缩转码后上传到云平台，保养视频上传客户端通过对摄录仪中的视频进行准确性校验，采用MD5技术，将摄录过程中记录下来的视频MD5值和本次拿到的视频MD5进行比较，通过后才会压缩上传，以保证保养过程的视频是完整和可靠的。

2 系统核心硬件设计

基于NT96658设计的硬件框图，见图2。从图中可以看出该摄录仪主要包含五部分：96658核心模块、星光级图像传感器模块、蓝牙模块、电源模块、存储模块，其中96658为处理器单元，是整个系统运行的核心；图像传感器模块主要用于视频采集；蓝牙模块负责控制数据的传输；电源模块为系统的各个部件供电；存储模块用于视频数据的存储。

2.1 系统核心CPU硬件设计

系统核心CPU采用联咏的NT96658为控制芯片，该芯片具有成本低，性能高，电磁兼容性高等优点，主CPU通过UART串口和蓝牙模块通讯，并通过I2C接口和图像传感器通讯，当系统接收到来自手机APP的加密通讯数据后，开启录像功能，将当前保养过程记录到存储器中，以供用户随时调取。

图2 硬件框图

影像传感器采用的是SONY CMOS星光级影像传感器，采用索尼7层玻璃高清镜头，1200万像素，1080P（1920×1080P）高清画质，拥有170°超大广角，每秒60帧（720P）的处理速度，采用应用广泛的5 V电源，可适配市面上所有的充电宝。

2.2 低功耗蓝牙模块设计

低功耗蓝牙具有高可靠性、高安全性、功耗低、启动迅速、即时连接、适用性广、使用方便等优点，目前已经广泛应用于各种智能设备，并且作为标配使用在所有智能手机中。在智能保养摄录仪中，采用低功耗蓝牙技术可以方便地接入用户手机APP，同时通过加入身份认证机制以区分和鉴别非法用户，保证设备的使用安全。

NFC卡具有存储大量信息的功能，可搭载在移动设备、电子产品、PC和智能控件上，不需外接电源可实现近场无线通信和数据传输，当数据采集点与采集设备距离超过20 cm时，可将设备磁场感应加强，实现数据采集的目的。NFC技术能够实现医疗设备保养人员和设备的无缝对接，且仅当系统接收到来自手机APP的加密通讯数据后，才可以将当前保养过程记录到存储器中，可防止虚假保养信息的录入，并解决保养过程中信息失真问题。

3 系统软件设计

3.1 管理系统设计

管理系统总体框架图，见图3。系统中包括医疗设备管理、摄录仪管理、保养计划管理、账号管理、权限管理、Web界面、外部接口等模块，主要用于医疗信息录入，保养计划填写，保养过程查询和视频查看。保养过程信息不仅可以提供给管理者查看，同时医院设备管理人员和医疗科室管理者均可以在系统权限下查看自己的设备保养信息，系统提供手机和电脑等多种接入方式，用户可以更方便、更便捷地查看到自己设备的保养信息，并对保养结果进行确认。

3.2 视频采集技术

视频摄录仪是本系统的基础，市面上已有的视频摄录仪都是独立摄录视频，视频的内容和具体的事务没有做到关联，导致后期需要根据时间手动将摄录的视频关联到发生的事件上。本系统设计的视频采集技术是在用户实行具体工单的时候，根据NFC采集的设备号实时绑定到巡查工单上，同时在后台生成具体的工单信息，并通过MD5加密，保证视频信息的不可修改性。录像开始后，将获得的工单信息写到视频文件中。上传视频时，上传工具读取并比较工单信息，系统中如不存在此工单信息，则说明视频文件不是本系统设备生成的，则不处理此文件；如果获取并验证工单信息成功，系统将自动关联视频文件到工单中，并处理后上传到云服务器中。在整个视频工单处理过程中，通过NFC/蓝牙/视频处理技术，实现了视频信息处理的全自动化。

图3 管理系统任务调度图

摄录仪系统中任务的调度采用基于事务的MVC模型，包含Model/View/Controller三部分，其中Model负责交互AppData，处理后更新到View模块，而Controller模块主要负责根据事务分别控制Model和View的行为，其中Controller模块的核心代码如下：

处理事务时，根据先后顺序排队执行，先加入到队列的先执行，后加入的后执行，基于可控的任务调度机制，保证多个任务执行的一致性。

3.3 云视频存储技术

为了能让监管者和管理人员随时查看设备的巡查情况，设备巡查产生的视频保存在云平台中，用户可根据需要随时随地调取并查看，存储方式不受地域和网络的限制，用户无需担心本地的存储空间问题，云平台具有无限扩展的能力，用户查看视频也无须先下载后播放，可通过流媒体播放技术，在线播放。

由于视频占用存储空间比较大，因而保存成本也比较高。对于用户来说，更关心最近几次的视频记录，基于此，本系统中将视频做了存储优化，默认存储近几次巡查保养记录，设定系统会定时自检查询医疗设备的所有巡查保养记录，自动删除最早期的视频记录，同时将数据库中的记录设为disable状态，这样用户可以方便地查询到最新的一些数据记录。

4 系统应用描述

本文在上述管理系统设计的基础上，已完成系统开发，并于2017年初上线运行，以无锡市第四人民医院运行该系统的采样数据为例，其中，2016年没有采用新系统，2017年为采用本文设计新的管理系统，分别从设备故障率、可服务率、以及医护人员的满意度几个方面进行对比分析，比较结果，见表1。可以看出，采用可以提高对医疗设备保养和管理效率的管理系统，有效降低了设备的故障率，且对设备的可服务率提高到了98%。调查中显示，医务人员对新的管理系统满意度为100%。

表1 系统运行的采样数据统计表（%）

5 结语

本文设计的基于云视频医疗设备巡查保养系统，可以帮助医院设备管理人员和厂商降低监管医疗设备的管理成本，通过有计划的安排巡查保养任务，使厂商和医院管理员可以及时动态地掌握设备运行和健康状况，提高设备的使用生命期，并被高效利用；化被动维修为主动保养，通过及时发现设备的使用隐患，提高设备的使用效果，让医疗设备管理员及时把控设备风险，给患者更好的使用体验。此外，该系统不仅是为单个医院设计，通过部署云服务器，可以同时提供给地方卫生管理部门和设备生产厂商使用，促进医疗仪器设备从研发、管理、生产、使用、维护各个环节的良性发展。