文｜南京工業(yè)大學(xué) 陸偉良 賈利濤中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第28研究所 杜成章

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)以來(lái)，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展受到了前所未有的關(guān)注，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)院的建設(shè)中，可以極大地促進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)院的信息化建設(shè)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院對(duì)人的智能化醫(yī)療和對(duì)物的智能化管理工作，不僅解決了醫(yī)療業(yè)務(wù)平臺(tái)支持薄弱、醫(yī)療服務(wù)水平整體較低、醫(yī)療安全生產(chǎn)隱患等問(wèn)題，還可以提高工作效率、提升服務(wù)品質(zhì)、提高醫(yī)療質(zhì)量等，推動(dòng)醫(yī)療服務(wù)進(jìn)入到新時(shí)期，現(xiàn)代醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療建設(shè)將應(yīng)運(yùn)而生。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用最早可以追溯到1990年施樂(lè)公司的網(wǎng)絡(luò)可樂(lè)販?zhǔn)蹤C(jī)。1999年在美國(guó)召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議首次提出物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念。2003年，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來(lái)改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2005年國(guó)際電信聯(lián)盟正式提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。2009年溫家寶總理提出“感知中國(guó)”的構(gòu)想，并隨后將物聯(lián)網(wǎng)正式列為國(guó)家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概念

物聯(lián)網(wǎng)：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)：由若干具有無(wú)線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

泛在網(wǎng)絡(luò)：無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)。

2.3 各概念之間的辨析

傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是一個(gè)概念，兩種不同的表述，其實(shí)質(zhì)都是依托于各種信息設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)物理世界和信息世界的無(wú)縫融合?？梢哉J(rèn)為“物聯(lián)網(wǎng)”和“傳感網(wǎng)”都是以傳感器、RFID等客觀世界標(biāo)識(shí)、感知技術(shù)，借助于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)人與物理世界的信息交互。而泛在網(wǎng)是面向泛在應(yīng)用的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集合，且更強(qiáng)調(diào)跨網(wǎng)之間的信息聚合與應(yīng)用。

3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式、技術(shù)框架及核心技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式

物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用延伸，是信息網(wǎng)絡(luò)的一種增值應(yīng)用。目前比較典型的應(yīng)用包括水電行業(yè)無(wú)線遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)、智慧城市系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、危險(xiǎn)源和家居監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)等，物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用類型如表1所示。

物聯(lián)網(wǎng)與其說(shuō)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)是一個(gè)業(yè)務(wù)集合體，是由類型各異、應(yīng)用千姿百態(tài)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架

物聯(lián)網(wǎng)主要由以下三部分組成，如圖1所示。

表1 物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用類型

（1）物件通過(guò)傳感或（和）執(zhí)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成傳感/控制網(wǎng)。

（2）互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧（包括TCP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議）。

（3）基于Web瀏覽器應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)的組成如圖2所示。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)

3.3.1 感知層技術(shù)

（1）傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：該技術(shù)將具有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)Ad-Hoc方式連接起來(lái)，各節(jié)點(diǎn)能根據(jù)環(huán)境的變化自主地完成網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)組織和信息的傳遞；節(jié)點(diǎn)間多采用多跳方式進(jìn)行通信，傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息通過(guò)接入網(wǎng)關(guān)傳遞到承載網(wǎng)絡(luò)。

（2）射頻識(shí)別技術(shù)：射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)主要包括標(biāo)簽、閱讀器（含天線）、中間件。RFID是通過(guò)電磁耦合原理來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，方式上有主動(dòng)式、被動(dòng)式和半主動(dòng)式。由物理特性、射頻功率和信號(hào)接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。RFID現(xiàn)在和移動(dòng)信息化實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，有助于物流、資金流、信息流的三流合一，應(yīng)用范圍廣泛。

（3）兩化融合：工業(yè)化與信息化融合是未來(lái)發(fā)展的方向。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)

（1）接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)：接入網(wǎng)關(guān)完成應(yīng)用末梢各節(jié)點(diǎn)信息的組網(wǎng)控制和信息匯集以及完成向末梢節(jié)點(diǎn)下發(fā)信息等轉(zhuǎn)發(fā)功能。由于末梢各節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)和通信協(xié)議往往不同，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，接入網(wǎng)關(guān)還起到私有協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的轉(zhuǎn)化功能。

（2）IPv6技術(shù)：IPv6所擁有的地址容量達(dá)到2128個(gè)，是IPv4的約8×1028倍，基本滿足地球上每個(gè)物體都能連入互聯(lián)網(wǎng)的需求。同時(shí)，IPv6使用更小的路由表，增強(qiáng)了對(duì)組播和對(duì)流的支持，增加了對(duì)自動(dòng)配置的支持。

（3）ONS技術(shù)：域名解析服務(wù)（DNS）是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)定位到因特網(wǎng)的某一具體地點(diǎn)的服務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)里，對(duì)象名解析服務(wù)（ONS）是一個(gè)自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，提供把一個(gè)物體定位到物聯(lián)網(wǎng)的某一具體地點(diǎn)的服務(wù)。

3.3.3 應(yīng)用層技術(shù)

（1）情景感知技術(shù)：情景感知（Contextaware）技術(shù)賦予物聯(lián)網(wǎng)中的物體檢測(cè)和感知它所處環(huán)境或狀態(tài)變化的能力。該技術(shù)可以幫助各智能系統(tǒng)更好地跟蹤環(huán)境和狀態(tài)變化，以提供優(yōu)化的服務(wù)。

（2）云計(jì)算技術(shù)：云計(jì)算是分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展和商業(yè)的實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)把分散在各地的高性能計(jì)算機(jī)用高速網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，以Web界面接受各地科學(xué)工作者提出的計(jì)算請(qǐng)求，并將之分配到合適的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。對(duì)于用戶，可以像使用水電一樣地使用隱藏在物聯(lián)網(wǎng)背后的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，強(qiáng)大而方便。

4 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代醫(yī)院的應(yīng)用

4.1 物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院應(yīng)用的意義

通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療與自助醫(yī)療，有利于緩解醫(yī)療資源緊缺的壓力；有利于提升醫(yī)療服務(wù)現(xiàn)代化水平；降低患者就醫(yī)成本，是醫(yī)療資源有效利用；有效優(yōu)化醫(yī)院業(yè)務(wù)流程，提高醫(yī)院工作效率和質(zhì)量，提升醫(yī)院形象；能有效管理、分析和利用門診患者的一般信息，提高患者滿意度；有利于提升醫(yī)院的管理水平，合理分配資源。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）重點(diǎn)人群識(shí)別和管理

重點(diǎn)人群包括醫(yī)院?jiǎn)T工與部分重點(diǎn)關(guān)注的患者。應(yīng)用范圍主要有員工一卡通管理、患者一卡通管理、母嬰配對(duì)及嬰幼兒防盜。

（2）重點(diǎn)設(shè)備及物品管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將醫(yī)療資產(chǎn)日常管理活動(dòng)與醫(yī)療資產(chǎn)管理系統(tǒng)有效地整合在一起，從而達(dá)到實(shí)物信息與系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)同步，在緊急情況下迅速找到各項(xiàng)醫(yī)療資產(chǎn)的目的。應(yīng)用范圍包括醫(yī)療資產(chǎn)及醫(yī)療設(shè)備管理、特殊藥品管理、藥品分發(fā)管理、血液管理、醫(yī)療廢棄物管理。

（3）重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控和管理

重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控和管理主要包括水、電、氣、空調(diào)節(jié)能傳感、消防監(jiān)控、手術(shù)室監(jiān)控、ICU監(jiān)控。

（4）醫(yī)療信息數(shù)字化管理

醫(yī)療信息數(shù)字化管理包括病患實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)、病房醫(yī)護(hù)工作移動(dòng)信息化。

（5）醫(yī)療過(guò)程數(shù)字化管理

醫(yī)療過(guò)程數(shù)字化管理包括冷藏藥品運(yùn)輸溫濕度檢測(cè)/追溯、門診急救管理、門診就診流程優(yōu)化、門診分診叫號(hào)、無(wú)線門診輸液、社區(qū)醫(yī)療及移動(dòng)健康監(jiān)護(hù)。

5 建設(shè)醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)的要點(diǎn)

5.1 醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)總體建設(shè)思路

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院對(duì)人的智能化醫(yī)療和對(duì)物的智能化管理工作，支持醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)療信息、設(shè)備信息、藥品信息、人員信息、管理信息的數(shù)字化采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸、共享等。實(shí)現(xiàn)物資管理可視化、醫(yī)療信息數(shù)字化、醫(yī)療過(guò)程數(shù)字化、醫(yī)療流程科學(xué)化，從而解決醫(yī)療業(yè)務(wù)平臺(tái)支持薄弱、醫(yī)療服務(wù)水平整體較低、醫(yī)療安全生產(chǎn)隱患等問(wèn)題。

5.2 醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)總體建設(shè)內(nèi)容

（1）物理平臺(tái)建設(shè)

從物聯(lián)網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)上分三個(gè)層次建設(shè)，即建設(shè)醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)M2M平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)終端建設(shè)。

（2）應(yīng)用功能建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院應(yīng)用上主要從三個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重構(gòu)以患者為中心的醫(yī)療服務(wù)提供體系；基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療行為的數(shù)字化、智能化、人性化；基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)固定資產(chǎn)和移動(dòng)設(shè)備的管理。

（3）醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)步驟

建設(shè)醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以按如下路徑來(lái)逐步建設(shè)：搭建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)—建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用—擴(kuò)展醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，建設(shè)全數(shù)字化、智能化的醫(yī)院—建設(shè)遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)應(yīng)用。

6 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智慧醫(yī)療領(lǐng)域展望

我國(guó)目前正處在醫(yī)療改革的關(guān)鍵時(shí)刻，舊的醫(yī)療體制以及醫(yī)療保障制度已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要，群眾“看病難、看病貴”已成為大家的核心議題。人口結(jié)構(gòu)老齡化發(fā)展趨勢(shì)，致使疾病和預(yù)防控制從原來(lái)的以傳染病及其防治為主，轉(zhuǎn)變到目前的慢性非傳染性疾病及其預(yù)防為主的模式。醫(yī)學(xué)模式也由原來(lái)的“3P”模式，發(fā)展到更加注重公民和社會(huì)參與的“4P”模式，即預(yù)測(cè)性（Predictive）、 預(yù)防性（Preventive）、個(gè)性化（Personalized）和參與性（Participatory）。重心下移、關(guān)口前移、強(qiáng)化個(gè)人責(zé)任成為現(xiàn)代醫(yī)療保健服務(wù)模式的特征，未來(lái)數(shù)字衛(wèi)生工程技術(shù)的趨勢(shì)將更加向基層社區(qū)和個(gè)人參與方向發(fā)展，更加貼近個(gè)人的工作和生活本身。個(gè)人健康信息采集終端將融合在家庭和工作崗位，在重視信息收集的基礎(chǔ)上更加注重信息的反饋和互動(dòng)，一種實(shí)時(shí)的健康環(huán)境將成為可能。

據(jù)衛(wèi)生部的統(tǒng)計(jì)，2008年中國(guó)健康醫(yī)療市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)1萬(wàn)億元人民幣，如果按照本世紀(jì)前10年中國(guó)健康醫(yī)療市場(chǎng)年均超過(guò) 10%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年中國(guó)將會(huì)成為全球僅次于美國(guó)的第二大醫(yī)療市場(chǎng)。但目前中國(guó)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)占GDP 的5.5 % ，而美國(guó)這一比例達(dá)15 .5%，其他歐美國(guó)家都在8 %～10%之間。

物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)各種傳感設(shè)備、掃描和追溯對(duì)于患者的身份、藥品和食品進(jìn)行管理，這種技術(shù)對(duì)于整個(gè)醫(yī)療安全和提升醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量是一個(gè)很好的技術(shù)支撐。通過(guò)這個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們可以實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

醫(yī)療領(lǐng)域的信息化走過(guò)了20年的歷程，在前端應(yīng)用當(dāng)中，我們從單機(jī)應(yīng)用、局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，要從實(shí)時(shí)、智能化、自動(dòng)化、互聯(lián)互通的應(yīng)用來(lái)適應(yīng)醫(yī)療領(lǐng)域改革的需要。物聯(lián)網(wǎng)在智慧醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅僅是軟件之間的互通，更重要的是要通過(guò)這種技術(shù)，將患者、醫(yī)護(hù)人員以及移動(dòng)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和保健設(shè)備等傳感設(shè)備動(dòng)態(tài)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)醫(yī)療環(huán)境的更透徹的感知和更全面的互聯(lián)互通，醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療在中國(guó)將應(yīng)運(yùn)而生，大有前途。

1 孫虹，陸偉良.中國(guó)醫(yī)院建設(shè)指南[M]，第十章：醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng).北京：研究出版社，2012年新版

2 陸偉良.實(shí)用醫(yī)院智能化系統(tǒng)工程[M]. 南京：東南大學(xué)出版社，2012

3 陸偉良.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)應(yīng)用探索[J].智能建筑科技，2010

4 謝秉正，陸偉良.綠色智能建筑工程技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2006

5 田景熙.物聯(lián)網(wǎng)概論[M].南京：東南大學(xué)出版社，2010