基于无线通信的医院信息管理系统设计与实现

魏倩茹

(扬州大学附属淮安市妇幼保健院,江苏 淮安 223001)

0 引言

利用无线通信技术,将医患信息与药品信息集中管理,既是医院信息化管理的必要途径,也是提升医院整体效益的关键一步。目前医院信息管理系统设计类型多样,部分研究者通过创建一体化管理系统,根据病患信息创建云平台,实现医院信息的共享与集成,虽然该系统能够实现医院信息管理,但因云平台仅针对应用医院,普适性与兼容性欠佳,所以应用效果并不理想;还有部分研究者立足物联网设计了医院数据安全系统,构建了医院信息管理系统的数据安全模型,虽实现了相关信息的安全管理,但其无线通信功能较差,无法得到大规模应用。鉴于此,为强化医院信息管理效率与监管能力,设计了一种基于无线通信技术的医院信息管理系统,以期提升医院信息传输效率、准确度与完整度,为医院管理层提供更具价值的信息。

1 系统架构

医院整体人流量较大,病患数据与药品数据众多,且数据间属性及格式各异,因此对医院信息管理系统的数据收集、存储及处理要求较高。设计的基于无线通信的医院信息管理系统分为应用层、系统层、处理层以及无线通信层,如图1所示,其中无线通信层是基础,其依据Wi-Fi无线通信协议,通过无线传输连接其他层,利用显示器呈现给信息管理者[1];系统层通过数据与功能接口获取信息,为处理层与应用层提供数据支撑;处理层负责整合医院信息,利用邻近算法(K-Nearest Neighbor,KNN)集成数据,并将数据存储于MariaDB数据库中;应用层提供相应的信息查询功能,通过该层获取病患的挂号、出入院、药品购入等信息。

图1 系统整体架构

2 硬件设计

2.1 信息收集

信息收集模块由数字传感器、处理器等部件构成,数字传感器采用DHM9B,编程模式为OBD,可支持数据连续扫描,符合系统信息收集的要求。处理器是信息收集模块的核心,处理器选用MIPS,其功耗低、集成能力良好,处理速度较快[2]。因导入形式存在差异,数据格式也有所不同,有时会无法读取,对此应增加模拟信号收集,保证数据信号的转换精度。但模拟信号易受到外部影响,所以应在收集芯片上安装滤波电路,从而保证数据收集的精度。随后将不同数据输入处理器中,通过转换与矫正进行归一化处理,在传输协议约束下传输到服务器,并做好深层处理。信息收集电路设计如图2所示。

图2 信息收集电路设计

2.2 信息传输

信息传输模块由ADF7025BCPZ-RL无线射频芯片完成,其具有终端信息的发送、接收、创建无线网络以及显示医院信息等功能。ADF7025BCPZ-RL电路由串口、显示器等组成,电路设计如图3所示。在ADF7025BCPZ-RL电路图内,电阻R1的数值为2 000 Ω,R2～R5的数值均为500 Ω。ADF7025BCPZ-RL与液晶显示器相连,管理者可通过显示器查看当前挂号及药品流向等信息。利用ADF7025BCPZ-RL进行信息传输时,先由信息收集模块进行信息收集,ADF7025BCPZ-RL接到系统命令后,对收集完的数据信息释放红外辐射,当射程达到既定标准时,ADF7025BCPZ-RL触发数字传感器让其收集信息,由此便完成了信息传输。

图3 ADF7025BCPZ-RL电路设计

2.3 信息存储

选择TS9012DFS高性能存储器为系统数据信息存储器,该存储器具有双口缓冲的功能,芯片集成能力强,功能繁多,拥有海量数据资源,体积小易于存储[3]。在TS9012DFS内设有指针控制电路,可为I/O端口提供总线读取服务。在指针控制电路之中,能够传输指针信号并随着串行数据连接至读接口上,数据在TS9012DFS内集成后通过编码控制数据读写,缓存数据读出后通过I/O端口转换指针信号,最后将数据存储于TS9012DFS中。信息存储的具体工作流程如图4所示。

图4 信息存储工作流程

2.4 信息处理

信息存储后,由信息处理模块对存储信息进行处理,该硬件的核心部件为MG10A-P1数据通信控制器,具有较强的转换能力与控制能力。MG10A-P1拥有丰富的数据接口,从接口输入数据信息,数据输入后再转换至芯片内,MG10A-P1便可将芯片内数据转换成图像信息。除芯片功能转换以外,MG10A-P1内还具有生成功能,将更新后的图像信息生成传输信号,由此协助MG10A-P1完成传输。

3 数据库设计

系统数据库为MariaDB,根据系统需求与功能实现,设计的核心数据库表包括用户、联系方式、科室、主治医生、护士长、药房等,其余各表为数据库中的属性表。User(用户)表示用户属性,应用于注册、登录流程;Phone(电话)用于存储姓名、联系方式、类型及关键词等信息;Department(科室)用于存储科室编号、科室功能、病房等信息;Attending Physician(主治医生)用于存储医生信息;Head Nurse(护士长)用于存储护士长信息;Pharmacy(药房)主要包括药品清单、药房交换机信息等属性。MariaDB数据库中各数据表情况如图5所示。云应用中的共享型服务,仅需极短时间便可获得包括节点、服务、备份、扩容等管理功能丰富的分类服务。

图5 MariaDB数据库数据

4 软件设计

4.1 类型划分

因收集到的数据类型较为多样,所以在管理任务前对原始数据进行分类处理,确定分类主题并构建分类器。分类器运行原理为KNN算法,以门诊信息为例,经收集、过滤以及处理之后,将数据导入分类器,设定输入数据集为x、x1、x2均为函数序列,并设置期望输出值y,在约束条件下求解最优权重λ,将待分类的信息数据代入如下公式:

(1)

将计算结果与分类阈值进行比较,从而确定门诊信息收集数据的属类。

4.2 特征检测

医院信息管理提取了多尺度结构信息,同时根据使用效果需求检测显示界面的边缘结构特征。通过重构方法重新构建显示传达,从而提升显示界面表达能力。将无线通信技术引入显示界面特征检测中可得出:

(2)

公式(2)中,Dif表示显示界面特征,f1与f2表示适应函数,通过上述处理有效提升了界面表达效果。在无线通信技术的基础上,得到界面检测的适应函数,同时通过形状检测出界面特征。

4.3 节点设计

节点是为医院信息管理系统提供数据更新的软件模块,具体流程包括:(1)初始化Wi-Fi无线网络;(2)发送新添加的网络信号;(3)当新网络信号未进入Wi-Fi无线网络时,继续发送网络信号[4];(4)当新网络信号已进入Wi-Fi无线网络时,检测当前新增信息,若存在新增信息则继续发送网络信号,经多次迭代实现信息更新。

4.4 数据检测

数据检测的作用是对新引入数据库的数据信息进行安全分析,通过预先识别清除潜在风险信息。在该项目中,基于KNN算法对数据安全状态D(S)进行评估,具体可通过如下公式实现:

(3)

公式(3)中,D1、D2分别表示路径延迟与延迟变化两个变量。系统会自动设置数据安全阈值,并将计算结果与阈值进行对比,如果结果高于阈值,那么表明不存在危险因素,反之则存在危险因素,并根据相应数据信息对其处理。

5 系统实验

5.1 实验准备

为对设计的基于无线通信的医院信息管理系统的性能进行测试,利用VTest仿真平台,测试传输时间、传输准确度及与传输完整度。为形成合理化比较,设置传统医院信息管理系统作为参照系统,两个系统的开发环境相同,确保测试变量的唯一性。VTest仿真平台的基础是专业引擎、3D设备以及数据编辑工具,开发语言为Java,通过架构网络传输数据,可确保数据信息的完整性与有效性。

5.2 传输时间

设置5、10、15、20个并发数,基于不同网络条件统计两个医院信息管理系统的传输时间,如表1所示。比较后可发现,并发数越多,系统传输时间越长;在添加或修改信息方面,基于无线通信的医院信息管理系统的传输时间均低于传统医院信息管理系统,其运行性能更为良好。

表1 传输时间比较

5.3 传输准确度

对设计的基于无线通信的医院信息管理系统与传统医院信息管理系统的传输准确度进行测试,具体测试结果如表2所示。其中传输准确度公式可表示为:

表2 传输准确度比较

(4)

公式(4)中,T表示传输准确度,c表示传输截面,d表示数据特征,e表示传输效率。根据表2的传输准确度测试结果,与传统医院信息管理系统相比,设计的基于无线通信的医院信息管理系统可实现准确度更高的数据信息传输效果。

5.4 传输完整度

测试基于无线通信的医院信息管理系统与传统医院信息管理系统的传输完整度,结果如表3所示。由表3可知,设计的基于无线通信的医院信息管理系统的传输完整度高于传统医院信息管理系统,实现了高度完整的数据信息传达。

表3 传输完整度比较

6 结语

综上,医院信息增长速度提升,导致医院信息管理系统负载增大,管理效率逐渐下降。为获得良好的信息处理效果,本研究基于无线通信技术对医院信息管理系统进行了设计,根据任务需求与系统部署,分别完成了硬件与软件的相关设计开发工作,并进行了数据库设计,最终为医务工作者与病患提供性能稳定的信息管理系统。实验表明,本系统通过无线网络进行信息传输与共享,与传统医院信息管理系统相比,具有更为良好的信息处理能力,应用前景广阔,后期应致力于拓展系统应用,实现更为智能化的服务。