基于物联网技术的智慧病房系统的总体设计

漆 颢，胡 敏，王 艳

（湖北中医药大学 信息工程学院，湖北 武汉 430065）

0 引 言

随着物联网技术的日益成熟，生活中许多场合都应用到了这项新兴技术[1]。医院作为人们接触较多的地方，自然离不开高科技的介入，智慧医疗就是物联网技术发展道路上的必然产物。由于我国在这方面起步较晚，许多医院并没有智慧医疗项目，特别是中小城市的医院，智慧化程度不高，在这些地方普及和推广智慧医疗是十分必要的[2-5]。而在智慧医疗项目中，智慧病房是最能体现一个医院智慧化程度的[6]。智慧病房可以实现患者与医护人员的有效沟通、对患者身体指标的全天监测、对患者的潜在风险进行预警并干预，进而提高医院住院部的服务水平并改善医患之间的关系[7]。近些年来，人工智能技术的火热也推动了智慧病房项目的发展，智慧病房在我国医疗市场的需求日益增长，也预示了其市场规模及发展潜能将是十分巨大的[8]。

针对以上情况，本文利用物联网技术设计了一套智慧病房系统，共分为医疗管理、健康管理、呼叫管理和病床管理四大模块。该系统可实现患者与医护之间的有效互动，使患者随时掌握自己的健康状况和医治状况；医护人员则可利用该系统实时了解患者的治疗症状和病情，提高医生诊断的准确性和护士护理的及时性。

1 智慧病房总体框架设计

智慧病房整体设计分为三层，包括节点与传感器、网关、客户端[9]。该系统总体架构如图1所示，最底层由传感器及一些控制单元组成，负责收集患者的一些生理参数，并在这些参数超过阈值时提供反馈动作；将传感器收集到的数据通过ZigBee技术传送到网关并储存到云平台数据中心，可供本地及远程客户端使用。如图2所示，智慧病房按功能可划分为四个模块：医疗管理模块、健康管理模块、呼叫管理模块和病床管理模块，后续将对每个模块进行详细介绍。

图1 智慧病房系统总体架构图

图2 智慧病房功能模块图

2 智慧病房医疗管理模块设计

智慧病房医疗管理模块的主要功能：可通过体温、血压、心率传感器实时采集患者相关指标并显示出来；记录病人体温、血压、心率数据并形成档案；将数据保存到云平台数据中心，并可为医护人员提供病人体温、血压、心率的历史数据查询；还可通过设置合适的医疗参数阈值对患者进行实时监测，一旦超过该阈值就会自动报警。该模块数据流程如图3所示，主要分为三个部分：传感节点、网关和客户端。其中传感节点包括体温传感器、血压传感器和心率传感器[10]。

图3 医疗管理模块流程

3 智慧病房健康管理模块设计

智慧病房健康管理模块的主要功能如图4所示。体重、血氧、体脂传感器组成传感节点，首先实时采集患者的身体指标并显示出来；记录病人体重、血氧、体脂数据并形成档案；最后保存到云平台数据中心可供医护人员及患者查询体重、血氧、体脂历史数据[11]。

图4 健康管理模块流程

4 智能病房呼叫管理模块设计

智能病房呼叫管理模块是一个综合性的控制和监控系统[12]，运行此系统需要了解各个模块异常播报状态以及紧急按钮触发报警、视频监控病人状态。当病人遇到紧急情况时可以触发紧急按钮，联通报警灯报警；当人体红外监测到患者外出时，会触发报警灯报警；还可以通过视频监控画面监控病人的实时状态。该模块数据流程如图5所示，主要分为三个部分：传感节点、网关和客户端。该模块终端包含紧急按钮、人体红外传感器和信号灯控制器。

图5 呼叫管理模块流程

5 智能病房病床管理模块设计

智能病房病床管理模块是一个综合性的病床控制系统[13]，此系统在运作过程中主要实现病床起降控制、患者吸氧控制等。当躺在病床上的患者需要翻身时，按钮控制步进电机启动，患者即可方便舒适地翻身，不需要喊护士或家属帮忙；当患者离开病床时，智慧病床人体红外监测会有异常播报，护士站会接收到提示消息；当患者感觉呼吸困难时，可以点开开关控制气泵，实现患者对吸氧的自主控制；当夜晚患者需要起床时，患者可以通过床头开关按钮控制信号灯照明。该模块数据流程如图6所示，主要分为三个部分：传感节点、网关和客户端。该模块终端主要包括人体红外传感器、气泵传感器、步进电机和信号灯控制器。

图6 病床管理模块流程

6 结 语

本文提出了智慧病房的系统设计，共包含四大模块：医疗管理模块提供治疗过程中体温、血压和心率的实时监测与记录；健康管理模块提供非治疗期间体重、血氧和体脂参数的监测与记录；呼叫管理模块提供患者在病房内的实时监测，并在出现紧急情况时自动报警；病床管理模块提供自主翻身、自主开灯和自主吸氧，实时监测病床异常情况。智慧病房系统的实现，可提高医护人员的工作效率，丰富病房内患者的视听感受，提高就诊患者的满意度，一定程度上可以改善医患关系。该系统还要许多不足的地方需要完善和研究，这些也是笔者今后开展工作及研究的重要方向。