基于大数据技术的智慧医疗平台设计

杨燕艳，朱春燕

（苏州托普信息职业技术学院 江苏 昆山 215300）

0 引言

“互联网+智慧医疗”源于发达国家，其中微软和谷歌公司分别在2007 和2008 年推出与健康卫生服务相关的医疗软件供国民使用。与发达国家相比，“互联网+智慧医疗”在我国起步较晚，其运行机制还不够成熟。但以新的“新医改”为指引，利用信息化技术提高计生工作质量、打造医药健康领域智能大数据平台势在必行，这也能够提高公共卫生和计划生育领域的工作质量，为健康和计划生育事业的发展作出贡献[1]。根据智慧医疗和医疗大数据平台的总体架构，采用先进的物联网和大数据技术，以互联网和信息交换为主要支柱，以健康和计划生育应用为主导，以资源整合为中心，以安全为支撑，单一标准设计，功能完善，安全可靠，具有健康与计划生育特点的医疗保健智能大数据平台，实现各业务系统之间的信息交换与共享，保障健康安全可靠手术[2]，建设适应发展环境需要的计划生育信息化建设，夯实基础。

1 总体框架设计

根据大数据中心化的方式，将新的医疗、计生等业务体系（HIS 系统中的数据除外）整合到智能医疗平台上[3]。内部联通基层卫生机构、各级医院、公共卫生机构、计划生育机构，上行联通全国网络，对外联通公安、民政等第三方机构。智能化医学平台向外界开放3 个层次的智慧服务：IaaS、PaaS 和SaaS。IaaS 层主要有：监管决策、基本信息登记、支付平台、转诊功能；PaaS 层主要有：平台服务、数据采集、基础服务、线上挂号功能；SaaS 层主要有：管理系统、应用服务、病历查询功能。平台总体架构见图1。

1.1 平台架构设计

大数据平台以标准规范体系和信息安全体系为支撑，分为基础服务、数据服务、平台服务、软件服务4 个层次[4]。基于多层分布式开放的J2EE，按照面向业务的结构，利用ESB 提供的信息交换平台，ETL 中间代技术可以实现统一的对外业务和不同类型系统之间的协作。以灵活的工作流技术为基础，对应用程序的业务过程进行了快速反应[5]。在此基础上，构建了一个以云计算为基础的智能医学系统的技术体系结构，见图2。

在网络体系结构的基础上，基于安全、服务相关的原理，同时兼顾了大量的服务资源的分享，对业务区进行了划分，将其划分为核心网络区、应用数据区、安全管理区和信息发布区。核心网域是平台和外部网的交界处，是连接外部设备的一个主要渠道[6]。该系统采用基于网络层、传输层和应用层的各种防御系统来防御网络层、传输层和应用层的拒绝服务，并提供了1 ～3 层网络保护和4 ～7 层的应用层。在应用程序数据区中，应用程序与数据库服务是整个平台的中心。这个地区的服务对象是Web 服务器，而不是直接为使用者服务。在此基础上，建立了大规模的、不受阻碍的、资源的分享与保护，同时建立了一个集群化二层的支持系统。发布区是利用网络接入网络向社会大众进行服务的一个主要渠道，它可以在4～7个层面上设置网络关卡和网络防火墙。

1.2 大数据架构设计

数据处理系统是海量数据处理的重要组成部分，它可以实现数据传输（包括异构）、数据分布式存储、分布式计算、数据仓库、数据开放、任务调度、分布式索引等功能。因特网智能医学要求有硬件设施来保证内部的联网等[7]。无线网络的覆盖要避免数据泄露，为病人开通就医IC，通过刷卡可以显示诊断和治疗的相关资料。在实施信息化平台的过程中，应采取综合服务管理的方式，保证分级治疗等工作的开展，并将相关的业务流程和使用效率，将医院相关数据信息及时存储到平台，实现有关数据科学运用。通过依托，各医院之间的密切联系，加强了相关的医疗信息资源的分享。在某些大的医院开展业务运营时，必须要有专门的医师来搭建信息化的管理系统。

通过网络智能医学构建了一个综合的卫生系统，通过微信等方式，可以通过微信支付等方式进行支付；信息化平台的建立使医患之间建立起了紧密的纽带，促使医师们为提升自己的医学服务而奋斗。通过信息技术的应用，可以实现与其他医院的连接，为病人的就医提供多元化的服务。通过信息化的平台，病人可以通过网络来实现病人的就医需要[8]。

1.3 实时数据处理器

所用的分布式混合式系统是由LAN 作为结点级和管理者通信平台，在相同的网段上，由监控中心的软件来完成对各节点进行数据的接收和存取。而分布式无线远程医学监控系统的架构模式之间，则是基于LAN 和TCP/IP 通信的网络。在中央服务器电脑系统里，电脑的架构是由顾客/服务器组成。在一个或多个电脑组成的网络中，采用实时的数据处理程序，可以进行点到点的通信。

2 功能设计

2.1 安全通信模块设计

大数据背景下，将网络技术与通信技术相融合，实现了网络安全通信的功能。在安全通信系统中，采用了两种通信方式，即通过蓝牙和无线方式进行通信[9]。在此基础上，利用Bluetooth 通信线来实现与数据收集设备的通信；以Bluetooth 和GPRS/Wi-Fi 为主要支持模块，实现了数据的收发和传输，建立了一个模组中间级的资料通信协定。在蓝牙方面，为了保证无线通信的可靠性，采用M D5 校验码和序列号的方式，在所包装的数据中加入M D5 校验码和序列号，从而保证了无线通信的可靠性。

2.2 传感器数据处理软件模块设计

对于设计的数据处理器，为其设计一个数据处理软件，在软件中配置一种传感器数据去噪算法，算法的具体步骤如下。

第一步：获取传感器在时间段 0T到ST内的数据流信息，具体公式如下。

式（1）中Qim,jm,tm指的是第m个事件数据；是指第m个时间域滤波后获取的事件流数据；iT指的是一个某个时间点。

第二步：获取Qim , jm,tm 的对应位置信息(im,jm)。

第三步：将(im,jm)的空间邻域窗口大小用m∗m来表示，获取空间域滤波器。

第四步：对步骤一中获得的数据流信息实施空间域滤波，具体公式如下。

式（2）中Qim,jm,tm指的是空间域滤波后的数据流信息。

第五步：对Qim,jm,tm实施统计，具体公式如下。

2.3 数据库模块设计

在数据库模块中，使用MySQL数据库作为系统数据库，并设计多张数据表，包括用户信息结构表、医生信息结构表、管理员信息结构表、监测数据结构表。其中使用者信息结构表的设计具体见表1。

表1 使用者信息结构表的设计

医生信息结构表的设计见表2。

表2 医生信息结构表的设计

所设计的数据表是系统数据库运行的逻辑结构。

2.4 功能实现

智能网络医学是一种在线的综合服务，病人可以进行远程挂号、远程诊断等，不能通过网络进行远程会诊。建立医疗卫生信息系统，以适应病人的个体需要，营造一个更好的就医氛围。医学信息系统的主要目的是将分散的医学资源集中起来，通过大量的存储装置来储存基本的医学资源，通过高速的网络技术来实现数据的快速传送，并实现了对医院的自主配置和应用[10]。

通过在线会诊，实现线上和线下的一体化，建立起医院“三位一体”的医疗卫生服务体系。病人登录了医院的官网，病人收到了医师的开方。病人可以通过网上付款，网上医院的医疗服务进行评估。病人可在网上预约，不需要到大型医疗机构就医。网络医院是一家医疗机构，病人可以在网上咨询，在医生的指导下，病人可以在网上咨询。网络医院注重提高病人的求诊经验，让病人感受到全程的医疗护理。医师诊断辅助是将医患之间的手机互联，其主要服务内容有：预约、医师社群等。云计算技术是通过整合诸如医院手机APP 之类的设备来实现病人的云化。

3 实验分析

3.1 性能测试环境

测试设计的基于大数据技术的智慧医疗平台性能，布设的测试环境具体如下：客户端设备：系统Android 8.1，骁龙845 处理器，运行内存32 GB，MEIZU 16 th；服务端：数据库MySQL5.7，Tomcat 8.6。

3.2 性能测试结果

首先测试系统可靠性性能，也就是测试系统的数据丢包率与数据坏损率。

在不同带宽下测试系统的数据丢包率，测试结果见图3。

根据图3 的数据丢包率测试数据，在带宽为500 bps、1 000 bps 时，设计系统的数据丢包率均较低，最低仅为4.52%，因此，证明本文设计平台可靠性更高，更具实用性。

在不同带宽下测试系统的数据坏损率，具体测试结果见图4。

图4 的平台数据坏损率测试数据表明，在带宽为500 bps、1 000 bps 时，设计系统的数据坏损率同样较低，最低仅为2.81%，说明本文设计平台数据损坏率低，能够保证医疗数据的安全性。

3.3 平台监护性能测试结果

对平台传感器的数据采集性能进行测试，选择两种传感器进行对比，观察传感器的性能。

具体性能测试结果见图5。

根据图5 的平台数据采集性能测试结果，平台的用户姓名、用户年龄结果准确率更高，说明平台性能良好。

4 结语

本文从创新医疗服务模式和提高医疗服务体验出发，通过大数据技术将医疗服务智慧化、智能化，通过此平台，人们可以获取预约挂号、远程诊断、咨询病情信息、个人健康档案等医疗服务。测试和应用结果表明，智能医疗服务平台实现了医疗服务资源和医疗数据的协同共享，有助于缓解医疗资源的不均衡分布和医疗服务的不便。