馬 軍，馬 堅，閆若玉

(云南玉溪市人民醫(yī)院 信息與網(wǎng)絡(luò)管理科，云南玉溪653100)

醫(yī)院信息系統(tǒng)監(jiān)測及運(yùn)維管理平臺的構(gòu)建

馬 軍，馬 堅，閆若玉

(云南玉溪市人民醫(yī)院 信息與網(wǎng)絡(luò)管理科，云南玉溪653100)

目的:在多廠商設(shè)備、多系統(tǒng)平臺、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用整合方案來對復(fù)雜環(huán)境下的服務(wù)器群和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與管理。方法:以CACTI作為監(jiān)控管理端，建立適合醫(yī)院復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)，探索數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)采集流程，在醫(yī)院復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，實現(xiàn)系統(tǒng)多層次多粒度、靈活多樣的智能監(jiān)控策略。結(jié)果:解決醫(yī)院眾多信息孤島難以統(tǒng)一監(jiān)控問題，形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能一體化的監(jiān)控系統(tǒng)，解決醫(yī)院信息孤島窘境。結(jié)論:在分布管理的環(huán)境下，采用分解協(xié)調(diào)的方法，對網(wǎng)絡(luò)帶寬動態(tài)分配和流量控制等進(jìn)行計算，實現(xiàn)對醫(yī)院的大型網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化分配。

信息系統(tǒng);監(jiān)測;運(yùn)維管理

1 現(xiàn)狀分析

對醫(yī)院信息安全的關(guān)注點，一直以來主要集中在服務(wù)器硬件平臺和操作系統(tǒng)的性能，但對于服務(wù)器本身作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的載體，其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能安全未得到重視，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)大都只能監(jiān)控醫(yī)院服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的某項指標(biāo)參數(shù)，無法對醫(yī)院繁雜的服務(wù)器群及多樣的信息系統(tǒng)整體性能進(jìn)行綜合分析評價，無法最大限度發(fā)揮服務(wù)器功能。因此，構(gòu)建綜合反映醫(yī)院信息系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)控系統(tǒng)，是當(dāng)前集中解決醫(yī)院信息安全的首要因素。監(jiān)控系統(tǒng)需解決三方面問題:(1)整合各種硬件、軟件資源，實現(xiàn)醫(yī)院多重信息系統(tǒng)的管理運(yùn)維是醫(yī)院服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)研發(fā)的核心;(2)在目前復(fù)雜的醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用分布式部署架構(gòu)的服務(wù)器群和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理，并采用整合理念來對復(fù)雜環(huán)境下的服務(wù)器群和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與管理，是對傳統(tǒng)服務(wù)器管理的較大突破; (3)以智能化、自動化的監(jiān)管方法對信息系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、告警及運(yùn)維調(diào)度，減少人力物力對醫(yī)院龐大的服務(wù)器群和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面監(jiān)管是急需解決的問題。

2 信息系統(tǒng)監(jiān)測及運(yùn)維管理的意義

2.1 現(xiàn)實性

隨著醫(yī)院信息化系統(tǒng)HIS、實驗室信息管理系統(tǒng)LIS、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)PACS等的普及應(yīng)用，涉及醫(yī)院醫(yī)療護(hù)理、行政后勤全方位工作，醫(yī)院的信息化規(guī)模的日趨龐大，信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)從小型局域網(wǎng)過渡到大型多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。相應(yīng)地，各種安全問題也成為醫(yī)院管理中最重要的安全問題，直接影響醫(yī)院各方面工作的運(yùn)行、患者的生命安全、醫(yī)療數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性［1］。

2.2 應(yīng)用前景

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日趨復(fù)雜的情況下，如何保障信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，實時了解各個設(shè)備的使用情況和性能瓶頸等信息;如何及早發(fā)現(xiàn)并排除潛在的故障隱患，保障信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，合理調(diào)節(jié)和配置服務(wù)器群，成為醫(yī)院管理的核心問題之一［2］。信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全隱患監(jiān)控已成為醫(yī)院安全問題的重中之重，一旦監(jiān)控失查，帶來的影響將覆蓋醫(yī)院全方位工作，更將危及患者醫(yī)療質(zhì)量與安全［3］。

2.3 實用性

通過自主研發(fā)，以有效、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的方式避免信息系統(tǒng)故障，強(qiáng)化信息化對醫(yī)療工作的支撐作用，符合醫(yī)院工作實際，更好地保障醫(yī)院信息系統(tǒng)的完整性、保密性及可用性，為全院信息系統(tǒng)運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支撐和輔助決策依據(jù)，并可在醫(yī)療系統(tǒng)推廣，為更大范圍的醫(yī)療信息進(jìn)行有益的探索。

3 設(shè)計目的

傳統(tǒng)的檢查方法依靠系統(tǒng)維護(hù)員逐一檢查服務(wù)器來保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行;其缺點是一方面工作量大且可能存在遺漏的現(xiàn)象，另一方面預(yù)警滯后，已經(jīng)無法滿足信息化發(fā)展的要求。為保障信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，迫切需要根據(jù)醫(yī)院信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的實際環(huán)境和應(yīng)用特點，建立了一套實用的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 設(shè)計思路

在研究醫(yī)院服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)性能管理優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上，確定信息系統(tǒng)性能主要監(jiān)控指標(biāo)，搭建適合醫(yī)院信息系統(tǒng)的監(jiān)控體系，通過對國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控系統(tǒng)的研究和分析，以CACTI作為監(jiān)控管理端，建立適合醫(yī)院復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)，探索數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計數(shù)據(jù)采集流程，在醫(yī)院多廠商設(shè)備、多系統(tǒng)平臺、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，實現(xiàn)系統(tǒng)多層次多粒度、靈活多樣的監(jiān)控策略。

4.2 實施方法

4.2.1 制定總體方案

本發(fā)明提出以開發(fā)軟件為基礎(chǔ)的醫(yī)院信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路，以縮短軟件開發(fā)周期和節(jié)約開發(fā)陳本為目的，實現(xiàn)基于CACTI的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。首先對正常與異常情況下的信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行建模，尋找合適的性能指標(biāo)以描述信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性。在實現(xiàn)對不同信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控時，針對不同信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)進(jìn)行分析與實驗，建立分類模型與預(yù)測模型，然后將常誤警概率檢測器的思想引入其中［5］。最后把各種算法用于實測數(shù)據(jù)與實際系統(tǒng)中，并實現(xiàn)監(jiān)控的實時性與可靠性。

4.2.2 技術(shù)路線

在研究基于SNMP協(xié)議的開源監(jiān)測工具時，通過黑盒測試方法對各種工具進(jìn)行分析比較，最終選用基于傳統(tǒng)RRDTool開發(fā)的CACTI軟件作為開發(fā)平臺，使SNMP在系統(tǒng)監(jiān)控問題中的應(yīng)用更加有效［4］。在研究基于CACTI的系統(tǒng)監(jiān)控時，一方面利用整體論的思想來分析服務(wù)器群和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)性，避免單一考慮某個系統(tǒng)的局限性;另一方面利用差異分析法針對不同系統(tǒng)不同性能指標(biāo)的特點，構(gòu)造適合各個信息系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)制，從而提高監(jiān)控效率。

4.2.3 集成監(jiān)控的實現(xiàn)方法

根據(jù)設(shè)定的醫(yī)院信息系統(tǒng)自身特點進(jìn)行監(jiān)控平臺的設(shè)計，對不同操作系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控，消除技術(shù)孤島;根據(jù)醫(yī)院工作特點及服務(wù)器個性化特征，研究針對性的、多樣化的性能指標(biāo)，搭建基于指標(biāo)綜合性能評判標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控系統(tǒng);針對不同的信息系統(tǒng)，建立不同的性能基線，利用基于歷史方案的知識庫對被監(jiān)管的系統(tǒng)做出有針對性的管理與調(diào)控。

4.2.4 智能監(jiān)控平臺的搭建

根據(jù)平臺的設(shè)計，由醫(yī)院信息系統(tǒng)的監(jiān)控部署和監(jiān)控對象的功能完成實現(xiàn)信息系統(tǒng)智能監(jiān)控平臺(見圖1)。一是監(jiān)控服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)波動，預(yù)測潛在風(fēng)險;開發(fā)發(fā)布預(yù)警信息的多種平臺，探索郵件、短信和手機(jī)客戶端推送信息的技術(shù)方法;建立網(wǎng)絡(luò)氣象圖。二是考慮基于不同性能指標(biāo)對整體性能影響的程度，為各個指標(biāo)賦予不同的權(quán)值進(jìn)行計算，使醫(yī)院信息系統(tǒng)的評判與度量更加智能化、精確化;智能排查故障，研究監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理與調(diào)度方案，使監(jiān)控系統(tǒng)可以基于判斷出的系統(tǒng)實時性能狀況，智能化地排查安全隱患。

5 結(jié)論

5.1 在監(jiān)控對象方面，為醫(yī)院信息系統(tǒng)監(jiān)控提供新的方案架構(gòu)

和以往監(jiān)控對象不同的是，針對醫(yī)院信息系統(tǒng)性能特點在實驗驗證、對比分析的基礎(chǔ)上，探索適應(yīng)醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)的監(jiān)控原理，優(yōu)化醫(yī)院服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案，設(shè)計開發(fā)符合醫(yī)療行業(yè)特點的軟件系統(tǒng)，建立可用于監(jiān)控信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)模型的平臺，并以具有代表性的醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS、LIS、PACS等真實系統(tǒng)環(huán)境為例，在該平臺上測試已知的若干性能監(jiān)控機(jī)制。

5.2 在監(jiān)控機(jī)制方面，為建立醫(yī)院信息系統(tǒng)提供新的整體解決機(jī)制

克服當(dāng)前監(jiān)控軟件性能單一，容易造成信息孤島的問題，集成不同操作系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、服務(wù)器，探索不同操作系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、服務(wù)器的監(jiān)控機(jī)制，消除技術(shù)孤島，開發(fā)可供醫(yī)療系統(tǒng)共享的系統(tǒng)智能監(jiān)控體系。

5.3 在信息系統(tǒng)管理決策支持方面，提供基于歷史數(shù)據(jù)的知識庫

可視化看板實時動態(tài)反饋監(jiān)控，將大系統(tǒng)控制理論引入復(fù)雜多節(jié)點和多自治系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制和性能分析，采用多目標(biāo)決策的方法動態(tài)地對信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制，以求獲得最佳的網(wǎng)絡(luò)綜合性能。

5.4 在信息資源調(diào)度方面，提供醫(yī)院大型信息系統(tǒng)資源的優(yōu)化分配新途徑

醫(yī)院整體信息系統(tǒng)的管理與控制本質(zhì)上是一個基于分布式的管理系統(tǒng)，傳統(tǒng)的基于孤立結(jié)點的控制方法難以保證信息系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。本發(fā)明旨在利用大系統(tǒng)理論的分析方法，研究如何對大型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行層次分割，在分布管理的環(huán)境下，采用分解協(xié)調(diào)的方法，對網(wǎng)絡(luò)帶寬動態(tài)分配和流量控制等進(jìn)行計算，實現(xiàn)對大型網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化分配。

［1］儲久良，吳許俊，張曉群，等．基于Cacti的校園網(wǎng)絡(luò)氣象圖技術(shù)的研究與實現(xiàn)［J］．計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2010，(04)．

［2］黃明輝．基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)故障管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．遼寧大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版)，2012，(03)．

［3］嚴(yán)斌宇，劉方圓，吳少華．基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理軟件的設(shè)計與實現(xiàn) ［J］．計算機(jī)與數(shù)字工程，2012，(04)．

［4］張光勇．基于Cacti和Nagios的校園網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究［J］．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，(04)．

［5］蔡洪民，鐘隆著．基于統(tǒng)計的校園網(wǎng)異常流量檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］．計算機(jī)安全，2014，(07)．

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1002-2376(2015)05-0001-03

2015-01-08