譚 裴

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司 合肥 230041）

1 引言

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，得到了政府和業(yè)界的廣泛重視，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也被列入了“十二五”規(guī)劃中[1]。其中的二維碼技術(shù)由于使用方便、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。中國移動(dòng)多年來一直在推廣二維碼技術(shù)在用戶中的使用，但受制于手機(jī)操作系統(tǒng)和應(yīng)用場景設(shè)計(jì)不足，這項(xiàng)技術(shù)一直沒能得到充分的推廣，而隨著智能手機(jī)終端的普及，二維碼業(yè)務(wù)應(yīng)用場景的多樣化趨勢愈發(fā)明顯，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

目前我國人口老齡化呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢，到2030年，中國65歲以上人口占比將超過日本，成為全球人口老齡化程度最高的國家，到2050年，社會(huì)進(jìn)入深度老齡化階段。因此本文結(jié)合現(xiàn)有醫(yī)患病人尤其是中老年病人的醫(yī)護(hù)困難、用藥不及時(shí)等問題，提出一種基于二維碼的移動(dòng)醫(yī)療伴侶業(yè)務(wù)。該業(yè)務(wù)系統(tǒng)以智能手機(jī)為客戶端，通過攝像頭掃描病例或藥品上的二維碼獲取用藥規(guī)則，并在客戶端進(jìn)行識(shí)別，終端提供自動(dòng)定時(shí)用藥提醒功能，并在云端記錄用戶的用藥方法和記錄，供醫(yī)生診斷時(shí)參考；此外用戶也可通過終端進(jìn)行語音輸入，通過服務(wù)器端處理后將客戶端導(dǎo)向可提供最快訪問速度和最高訪問質(zhì)量的醫(yī)療資源網(wǎng)絡(luò)地址或在線醫(yī)生，提供用戶遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)；本系統(tǒng)支持與智能醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)互聯(lián)，并提供緊急提醒功能。該系統(tǒng)使用方便，實(shí)用性強(qiáng)，形成的醫(yī)療伴侶業(yè)務(wù)有廣闊的市場空間。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 二維條碼/二維碼

二維條碼/二維碼是通過某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律利用分布在平面（二維方向）上的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息；在代碼編制上，巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀，以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理，具有條碼技術(shù)的一些共性，如每種碼制有其特定的字符集，每個(gè)字符占有一定的寬度，具有一定的校驗(yàn)功能等，同時(shí)還具有對不同行的信息自動(dòng)識(shí)別、處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。

手機(jī)二維碼是指通過手機(jī)作為載體，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信能力和業(yè)務(wù)能力，以及龐大的客戶群體，為手機(jī)用戶提供二維碼識(shí)讀和二維碼被讀兩大類業(yè)務(wù)應(yīng)用。受到手機(jī)終端CPU處理器能力、液晶顯示屏幕大小和分辨率以及手機(jī)攝像頭聚焦性能的限制，手機(jī)二維碼在傳統(tǒng)二維碼基礎(chǔ)上，進(jìn)行了碼型放大和信息量減少[2]，主要的手機(jī)二維碼包括QR（快速反應(yīng)）碼、GM碼、DM碼、GM-U碼、漢信碼等。

二維碼與一維條形碼相比有著明顯的優(yōu)勢，歸納為以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)容量更大、可容納多種形式的信息，碼字相對尺寸小，具有抗損毀能力，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 QR碼

本系統(tǒng)中采用的二維碼為QR碼，是矩陣式二維條碼的一種，源自發(fā)明者希望 QR碼能讓其內(nèi)容快速被解碼。

由于對QR碼不再使用線性掃描的方式，而是使用紅外光增強(qiáng)的攝像頭工作，直接對鏡頭拍攝到的圖像中的QR碼圖像進(jìn)行軟件識(shí)別，所以對反射角度的要求降低。二維碼掃描器甚至能對液晶屏幕上顯示的條碼進(jìn)行“掃描”，所以可以直接掃描手機(jī)等屏幕上顯示的條碼。

QR碼呈正方形，只有黑白兩色。在4個(gè)角落的其中3個(gè)，印有較小、像“回”字的的正方圖案，這 3個(gè)是幫助解碼軟件定位的圖案，使用者不需要對準(zhǔn)，無論以任何角度掃描，資料都可正確被讀取。QR碼最常見于日本，且是目前日本最流行的二維空間條碼。QR碼能比普通條碼儲(chǔ)存更多資料，其具體樣例如圖1所示[3,4]。

2.3 自動(dòng)語音識(shí)別技術(shù)

自動(dòng)語音識(shí)別（automatic speech recognition，ASR）目標(biāo)是將人類語音中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的輸入（如相關(guān)字符序列），還包括將文本信息轉(zhuǎn)化為語音進(jìn)行輸出[5]。

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，智能語音接口正在把電話機(jī)從一個(gè)單純的服務(wù)工具變?yōu)橐粋€(gè)服務(wù)的“提供者”和生活“伙伴”；使用電話與通信網(wǎng)絡(luò)，人們可以通過語音命令，方便地從遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢與提取有關(guān)的信息，而鍵盤已經(jīng)成為移動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)很大的障礙，尤其對于中高齡使用人群，因此語音識(shí)別正逐步成為信息技術(shù)中人機(jī)接口的關(guān)鍵技術(shù)，語音識(shí)別技術(shù)與語音合成技術(shù)結(jié)合使人們能夠甩掉鍵盤，通過語音命令進(jìn)行操作。語音技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)具有競爭性的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

3 技術(shù)方案

3.1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要為C/S架構(gòu)，使用帶攝像頭的智能手機(jī)作為客戶端，用于對二維碼的識(shí)別，并連接移動(dòng)通信網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)器端為PC機(jī)并配置相應(yīng)存儲(chǔ)，整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，本業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要包含4個(gè)功能模塊，各模塊介紹如下。

（1）醫(yī)療伴侶智能終端（medical-mate smart terminal，MST）

系統(tǒng)客戶端，通過智能終端上的攝像頭或紅外傳感器讀取二維碼信息并通過專門軟件進(jìn)行識(shí)別，提供多種應(yīng)用功能。此外，用戶可通過終端訪問移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交互，并提供與醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的無線互聯(lián)接口。

（2）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（content delivery network，CDN）

通過在網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器所構(gòu)成的在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的一層智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，CDN系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息，將用戶的請求重新導(dǎo)向到離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上，這樣使得用戶可就近取得所需內(nèi)容，解決 Internet網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

（3）內(nèi)容服務(wù)云平臺(tái)（content service cloudy platform，CCSP）

由于病人狀態(tài)記錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，需要建立一套海量內(nèi)容存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)。為此基于廉價(jià)普通硬件，構(gòu)建巨大的服務(wù)器集群存放多媒體內(nèi)容，CCSP基于分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫，提供海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，并提供隨時(shí)隨地的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展能力，可以有效應(yīng)對業(yè)務(wù)量帶來的存儲(chǔ)壓力。

（4）內(nèi)容管理工具（content management tool，CMT）

使用二維碼的生成和管理工具，用戶可按照相應(yīng)的二維碼標(biāo)準(zhǔn)生成二維碼條碼，并可通過該工具管理其后臺(tái)上存儲(chǔ)的病人醫(yī)療信息內(nèi)容，提供增加、刪除、修改等功能。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案為：用戶通過手機(jī)識(shí)別病歷上的二維碼之后，可提取出其中的用藥規(guī)則信息，并進(jìn)行記錄，在用藥時(shí)間點(diǎn)上自動(dòng)觸發(fā)用藥提醒，提示用戶需要用藥并給出用藥具體內(nèi)容提醒；其次，用戶可以通過客戶端訪問醫(yī)療智能護(hù)理云平臺(tái)，通過語音輸入其目前的癥狀后，連接移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲取其相應(yīng)的醫(yī)護(hù)方案或進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療；最后，該客戶端提供無線接口與實(shí)時(shí)監(jiān)控醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行通信，可設(shè)定一定的智能監(jiān)控規(guī)則，如發(fā)現(xiàn)病人狀況異常，則立即觸發(fā)短信通知到病人家屬手機(jī)上，進(jìn)行緊急報(bào)警提示。

以用藥智能提醒為例，該功能具體實(shí)現(xiàn)方案如下。

·當(dāng)用戶有使用需求時(shí)，首先啟動(dòng)客戶端上的二維碼應(yīng)用軟件；通過客戶端掃描用戶病歷上的二維碼圖案，該二維碼中應(yīng)存儲(chǔ)用藥具體說明及用藥時(shí)間點(diǎn)等信息，此外用戶也可通過CMT自行生成。

·病人使用客戶端端攝像頭拍攝二維碼圖案，拍攝完成后客戶端軟件調(diào)用二維碼解碼算法對圖案信息進(jìn)行識(shí)別，若成功，轉(zhuǎn)下一步；若失敗，告知用戶重試。

·對二維碼信息進(jìn)行解析，獲取相應(yīng)的信息字符串。

·對獲取信息進(jìn)行合法性驗(yàn)證，如合法，則進(jìn)入下一步；若不合法，則告知用戶驗(yàn)證失敗，該二維碼不合法。

·從信息字符串中抽取用藥信息存儲(chǔ)于客戶端，進(jìn)行每天定時(shí)提醒，并記錄該用藥方案和病人手機(jī)信息到云平臺(tái)處。

·客戶端軟件轉(zhuǎn)到后臺(tái)運(yùn)行，到相應(yīng)的用藥時(shí)間點(diǎn)即進(jìn)行語音提示，提醒用戶進(jìn)行用藥并確認(rèn)，確認(rèn)信息將記錄到云平臺(tái)處，對用戶的用藥信息進(jìn)行記錄。

·用戶確認(rèn)用藥后客戶端自動(dòng)發(fā)送用藥確認(rèn)信息到用戶家屬處，如用戶長時(shí)間未確認(rèn)，將發(fā)送提示信息到用戶家屬處進(jìn)行提醒。

·用戶的用藥方案和用藥具體信息均在云平臺(tái)處存儲(chǔ)，在需要醫(yī)生具體查看時(shí)可隨時(shí)調(diào)出，便于醫(yī)生對用戶病情和醫(yī)療過程有詳細(xì)的了解，作出準(zhǔn)確的診斷。

4 業(yè)務(wù)應(yīng)用場景

本業(yè)務(wù)基于二維碼的智能醫(yī)療提醒系統(tǒng)，可有效應(yīng)用于病人尤其是中老年病人的用藥提醒和實(shí)時(shí)醫(yī)護(hù)中，有較廣闊的應(yīng)用空間。

本業(yè)務(wù)尤其適用于中老年病人的自動(dòng)醫(yī)護(hù)工作。中老年病人由于記憶力衰退等原因，往往忘記服藥或用藥不及時(shí)，引起病情沒有得到及時(shí)醫(yī)治甚至惡化，而本系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)的用藥提醒和監(jiān)護(hù)，并對其用藥方案和全過程進(jìn)行記錄，保證中老年人及時(shí)合理用藥和正確醫(yī)治。另外，本業(yè)務(wù)提供智能語音功能，解決中老年人的視力缺陷問題，便于用戶及時(shí)接收相關(guān)信息；最后客戶端提供與實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的無線通信接口，通過一定的規(guī)則設(shè)定可及時(shí)向用戶家屬提供緊急提示。

此場景下本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，提高了對病人的用藥監(jiān)控和護(hù)理，保證醫(yī)治的連貫性和療效；其次，節(jié)省了人工看護(hù)的成本投入，病人家屬可以通過本業(yè)務(wù)對老人的用藥和當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可節(jié)約一定的人工醫(yī)護(hù)成本，并實(shí)現(xiàn)了家屬在工作的同時(shí)對病人病情進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注；另外，本業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供智能語音搜索功能，病人可根據(jù)自己的自身情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的語音查詢，獲取最新的醫(yī)療信息，也可以此獲取遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。最后，本系統(tǒng)完全記錄病人用藥全流程，為醫(yī)生對病人進(jìn)行有效診斷提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)束語

本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于二維碼的醫(yī)療伴侶業(yè)務(wù)，通過C/S架構(gòu)，以二維碼為基礎(chǔ)技術(shù)，以智能手機(jī)等設(shè)備為客戶端，提供用藥提醒、醫(yī)療信息語音查詢、實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)等功能；并對其應(yīng)用場景進(jìn)行了描述。該業(yè)務(wù)融合了二維碼技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、CDN技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，與百姓生活結(jié)合緊密，有較好的市場應(yīng)用前景。

1 Conti J P.The Internet of things.Communications Engineer,2006,4(6):20～25

2 沈朝陽.手機(jī)二維碼業(yè)務(wù)分析和建議.移動(dòng)通信,2008(3):137～140

3 于弼君,譚裴.基于二維碼的網(wǎng)絡(luò)流媒體播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2011(2):57～60

4 梁鵬.手機(jī)二維碼業(yè)務(wù)研究.電信科學(xué),2006(12):36～39

5 Riccardi G,Hakkani T D.Active learning:theory and applications to automatic speech recognition.IEEE Transactions on Speech and Audio Processing,2005,13(4):504～511