CN101292867B - 基于b/s结构的生理多参数远程监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于B/S结构的生理多参数远程监护系统，属于生理参数远程监护领域。监护系统包括多生理参数采集器、客户端PC机、Internet网和医院服务器。多生理参数采集器与客户端PC机相连，客户端PC机通过Internet网与医院服务器相连。本系统采用基于TCP/IP协议和多线程技术，将中央监护系统从医院内部延伸到了家庭或社区，医院服务器端软件采用多线程并发服务器模式。ActiveX技术与B/S架构的结合，将ActiveX控件嵌入到Web页面中去，使得通过浏览器可以读写串口，向服务器端发送数据。本发明便于客户端软件部署维护，为医疗仪器普及化和网络化提供了新的解决方案。

Description

基于B/S结构的生理多参数远程监护系统

技术领域

本发明涉及一种基于B/S(浏览器/服务器)结构的生理多参数远程监护系统，属于生理参数远程监护领域。

背景技术

临床上重要的生理参数有心电、血压、体温、血氧饱和度、呼吸波等，这些生理参数的监护与检测对慢性病患者和老年人的健康以及心血管疾病的防治有着极其重要的临床意义，特别是对这些生理参数进行长期监护，可了解人体的健康状态的变化趋势，掌握一些疾病对人体的影响。多生理参数远程监护系统可使患者在社区或家里得到医院同样的服务，对提高我国基层医疗单位的医疗与保健水平具有重要意义。

随着互联网的迅速普及，几乎所有的医疗机构和越来越多的家庭都能以较高的速率连接到Internet上，各种新的、更高带宽的接入方式不断进入日常生活，所需费用也逐渐降低，这为远程监护提供了更好的基础支持。

现有的远程监护系统大多采用客户机/服务器模式进行数据通信，整个系统主要由客户机及软件、传输网络和监护中心服务器三部分组成。客户机通常位于家庭、社区，完成患者生理数据的采集、简单数据处理和数据传送等功能。客户机可以采用个人电脑、专用便携式监护仪、PDA(Personal DigitalAssistant个人数字助理)等设备采集发送生理信号。客户端设备通过Internet，无线，PSTN(Public Switch Telephone Network公共电话交换网)或卫星等传输媒介发送数据。服务器一般是位于监护中心的高性能的PC、工作站或服务器。中心站的功能主要是存储并分析处理数据，管理用户的基本信息，对已有数据回顾以及对监护端档案和使用记录的管理、智能诊断等。

目前这种基于客户机/服务器模式的远程监护系统客户把采集的生理参数上传到服务器，医生再从服务器下载生理参数进行诊断，不能对客户的生理信息进行实时监护。而且在客户端通常都要安装相应的软件，维护升级成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有的监护系统的上述缺陷，提供了基于B/S结构的生理多参数远程监护系统。该系统便于客户端软件部署维护，为医疗仪器普及化和网络化提供了新的解决方案。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。基于B/S结构的生理多参数远程监护系统包括有多参数采集器、RS232串口、客户端PC机、Internet网和运行监护软件的医院服务器。其中：多参数采集器通过RS232串口与客户端PC机相连，客户端PC机通过Internet网与运行监护软件的医院服务器相连。

所述的客户端PC机的浏览器是运行多参数远程监护ActiveX控件的容器；

医院服务器采用多线程的并发服务器模型，医院服务器为每个接收到的客户连接都创建一个子线程来处理通信，子线程的个数只受系统资源的限制；当监听线程完成接收连接和创建子线程的任务后，子线程处理与客户机的具体通信，每个子线程处理过程相对独立；

在医院服务器中，还集成了基于P2P模式的多参数远程实时监护系统的P2P索引服务器软件，实现医患在线音视频交流，医生实时监护病人，它保存所有在线成员列表，监听远程客户的请求，查询数据库并发还检索结果；所述的P2P索引服务器也是作为一个独立线程运行的；

医院服务器还包括用户信息管理功能模块，用户信息存储在SQL Server2000数据库中，通过用户信息管理功能模块访问数据库，来执行添加、删除、更改用户角色的操作。

所述的多生理参数采集器，可以采集心电、收缩压、舒张压、血氧饱和度、体温参数或数据。

本系统采用基于TCP/IP协议和多线程技术，实现生理参数的多通道实时监护。将中央监护系统从医院内部延伸到了家庭或社区，医院服务器端软件采用多线程并发服务器模式；ActiveX技术与B/S架构的结合，将ActiveX控件嵌入到Web页面中去，使得通过浏览器可以读写串口，向服务器端发送数据。其具体监护方法如下：

1)医院服务器开启后，不断监听客户端PC机的连接请求；

2)客户端PC机打开浏览器，检测是否有程序更新；若有，自动下载安装；然后接上多参数采集器来实现多参数监护功能；若要向医院服务器发送数据，则输入用户名与密码，发送连接请求；

3)医院服务器收到连接请求，向客户端PC机发送端口号；

4)客户端PC机根据传回的端口号，发送多参数采集器采集的生理参数数据；

5)医院服务器接收生理参数数据，并判别生理参数类型，将心电、呼吸波、脉搏氧浓度波形绘制出来，并显示心率、体温、血压等参数的数值；并将各项生理参数与设定的报警限对比，若超出范围则报警。

本装置核心的互联网数据通信是基于浏览器/服务器(Browser/Server)模式。监护中心的计算机作为服务器端随时处于监听状态，一旦某个客户发出连接请求，则做出相应的响应。当接受此连接时，接收数据并绘制出来。一个服务器可同时与多个客户建立连接，也就是实现多床集中监护。

B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行。基于B/S模式的实时远程监护系统，便于客户端软件部署维护，为医疗仪器普及化和网络化提供了新的解决方案。

附图说明

图1：基于B/S结构的生理多参数远程监护系统结构图；

图2：医院服务器端监护软件模块和流程图；

图3：客户端程序流程；

图中：1、多生理参数采集器，2、RS232串口，3、客户端PC机，4、Internet网，5、运行监护软件的医院服务器。

具体实施方式

本发明的基于B/S结构的生理多参数远程监护系统如图1所示。整个系统由运行监护软件的医院服务器5、Internet网4、客户端PC机3、串行通信接口2和多生理参数采集器1构成。多生理参数采集器1通过RS232串口2与客户端PC机3相连。客户端PC机3再通过Internet网4与运行监护软件的医院服务器5连接。客户端PC机3的浏览器就是运行多参数远程监护ActiveX控件的容器。

医院服务器端软件采用多线程的并发服务器模型，如图2所示。服务器为每个接收到的客户连接都创建一个子线程来处理通信，子线程的个数只受系统资源的限制。当监听线程完成接收连接和创建子线程的任务后，子线程处理与客户机的具体通信，每个子线程处理过程相对独立。程序设计时，因为服务器的功能不只是单一的网络通信，还要进行诸如人机交互、波形绘制、数据分析报警等处理，所以不是在主线程中直接监听客户机连接，而是在主线程中创建一个单独的子线程负责监听，当接收到客户机的连接时，为其创建一个单独的子线程进行处理，监听线程继续进入监听其他连接。

在服务器端软件中，还集成了基于P2P模式的多参数远程实时监护系统的P2P索引服务器软件。其主要功能是医患在线音视频交流，医生实时监护病人。它保存所有在线成员列表，监听远程客户的请求，查询数据库并发还检索结果。同样，P2P索引服务器也是作为一个独立线程运行的，占用端口11000。

用户信息管理也是服务器端软件的功能模块之一。用户信息存储在SQLServer 2000数据库中。通过用户信息管理功能访问数据库，可以执行添加、删除、更改用户角色等操作。

医院服务器5的软件中选择动态端口中的11002端口作为监听端口。软件运行后，就在11002端口不断侦听客户端的连接请求。一旦有客户端请求发送生理数据，服务器端软件就要创建一个新的套接字用来与此客户端通信，并用一个端口号来初始化这个套接字。由于服务器端连接的客户端数目是变化的，所以占用的端口也要随着客户端连接的变化而变化，以便将不用的端口释放留作下次使用。当有新用户请求发送数据时，服务器程序生成新的端口号并发送给该用户。然后根据这个端口号创建一个新的处理子线程。

服务器端收到的生理数据直接来自客户端PC机3的串口事件。每当串口事件被触发的时候(即输入缓冲区内数据量超过阈值)，缓冲区内的数据被读入内存，客户端程序判断是否处在发送状态，若是，就调用发送函数将数据直接发送到医院服务器端。串口的数据缓冲区是Byte型字节数组，套接字发送的也是Byte型字节数组，直接发送就省去了数据转换的操作，提高了效率。

可以根据协议从上述缓冲区数据中选出分别代表各项生理参数的数据，如果是心电，则在主窗体的绘图面板绘制出来，面板右边的信息栏则根据用户名从患者数据库查询个人信息显示出来。

在医院服务器5以不同颜色绘制分别出心电图波形、呼吸波和脉搏氧容积波形；血氧饱和度、体温、血压等数据，则在右边显示其数值。我们还对7项生理参数(心率、血氧饱和度、收缩压、舒张压、动脉平均压、呼吸率、体温)设置了报警限，可以对异常生理参数进行扬声器报警。

图3说明了客户端PC机3程序的运行流程。用户打开浏览器后，在地址栏输入监护中心Web地址，浏览器就会自动检测本地计算机是否安装多参数远程监护控件或是安装版本有无更新。若未安装或版本太旧，就会自动下载，并提示安装。然后就可以单机运行了。此时输入用户名与密码就可以向医院服务器请求发送数据。医院服务器软件会根据当前的连接状况生成一个端口号，此端口专用作接收此用户发送的生理数据，并将端口号回传到发出请求的客户端PC机3。客户端接收到端口号后，再结合从医院服务器5的URI地址得到的IP，创建一个套接字用于发送生理数据。这样一个数据发送、接收通信就建立起来了。

客户端PC机浏览器上运行的ActiveX控件是用C#语言开发的。C#开发COM或ActiveX组件的本质是把.NET的对象，通过一些封装，然后暴露给操作系统，让其他的应用程序可以像传统的COM方式那样来访问.NET对象。因为该对象只能在.NET环境下生成，所以使用此对象的客户端必须安装.NETFramewok。我们实际上开发的还是一个.NET控件。而且用于多参数远程监护的客户端程序必须有界面与用户交互。所以需要建立的就是一个UserControl工程。

首先我们可以用VS2003提供的工具Create GUID来创建一个独一无二的GUID。还需要更改工程的属性，将Register for COM Interop设置为true。在完成了程序开发之后，Visual Studio就在Windows注册表里注册了这个组件。可以用VS2003工具OLE/COM Object Viewer在.NET Category目录下查看到刚刚编译的组件。对于ActiveX控件，调试时还可以用自带工具ActiveXControl Test Container测试实际使用的界面和执行效果。

本实施例的多参数远程监护客户端软件是基于B/S架构的，所以ActiveX需要通过Web页面下载安装。我们在医院服务器端发布了一个Web网页，使用HTML标签嵌入了制作好的ActiveX控件。同时，因为多参数远程监护控件在运行时需要向服务器端发送数据，所以还需要知道服务器的IP，我们可以从当前Web页面的URI地址得到。在页面中嵌入JavaScript语句就将当前Web页面的URI地址传递给ActiveX控件的一个属性了。假如直接用IP地址访问的话，在控件中就可以用以下IPAddress.Parse函数解析出服务器的IP地址。假如使用域名访问，则可以使用System.Net.Dns类的GetHostByName函数通过DNS域名解析服务得到服务器的IP地址。然后用此IP地址去初始化套接字。

在浏览器安全设置为中级时的状况，这是浏览器默认安全设置也是最常用的设置。在此设置下，未标记为脚本安全的和没有数字签名的ActiveX控件都是被禁用的。在发布ActiveX控件的Web页面内嵌入了JavaScript脚本语句，所以必须实现IObjectSafty接口。

最后还需要给控件加入数字签名，可以向证书颁发机构(如Verisign，GeoTrust等)申请购买软件代码签名证书来签名代码。获得数字证书后，可以使用Visual Studio SDK的signcode工具来为代码添加数字签名。

本实施例用FLUKE公司的MPS450多参数模拟器产生的心电信号来验证心率检测的准确性，检测结果见表1，可知心率检测非常准确。通过验证，本实施例无论在客户端还是医院服务器端，在生理数据传输方面都达到了准确性和实时性的要求。

表1心率检测结果

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
															实际值	30	40	45	60	80	90	100	120	140	160	180	200	220	240
检测结果	30	40	45	60	80	90	100	120	141	160	181	200	222	240

Claims (1)

1.基于B/S结构的生理多参数远程监护系统，其特征在于：包括有多生理参数采集器(1)、RS232串口(2)、客户端PC机(3)、Internet网(4)和运行监护软件的医院服务器(5)；其中：多生理参数采集器(1)通过RS232串口(2)与客户端PC机(3)相连，客户端PC机(3)通过Internet网(4)与运行监护软件的医院服务器(5)相连；

所述的客户端PC机(3)的浏览器是运行多参数远程监护ActiveX控件的容器；

医院服务器采用多线程的并发服务器模型，医院服务器为每个接收到的客户连接都创建一个子线程来处理通信，子线程的个数只受系统资源的限制；当监听线程完成接收连接和创建子线程的任务后，子线程处理与客户机的具体通信，每个子线程处理过程相对独立；

在医院服务器中，还集成了基于P2P模式的多参数远程实时监护系统的P2P索引服务器软件，实现医患在线音视频交流，医生实时监护病人，它保存所有在线成员列表，监听远程客户的请求，查询数据库并发还检索结果；所述的P2P索引服务器也是作为一个独立线程运行的；

医院服务器还包括用户信息管理功能模块，用户信息存储在SQL Server2000数据库中，通过用户信息管理功能模块访问数据库，来执行添加、删除、更改用户角色的操作。

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