CN102917038A - 基于云计算的医疗物联网远程服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统，包括远程医疗模块、云计算数据服务模块和云存储模块；上述模块相互协作实现了远程医疗病人客户端与医生客户端的建立通讯、远程医疗、诊疗数据采集，数据云存储、数据共享服务的一体化过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗远程服务系统，具体涉及基于云计算的医疗物联网远程服务系统。
背景技术
智慧医疗是物联网技术在医疗领域的应用，远程医疗诊断与服务是智慧医疗的一个具体应用方式。利用远程医疗系统医生可以通过互联网掌握病人的血压血糖及其他常用体症的检测数据，通过视频观察病人的面部，通过对话沟通了解病人的症状，从而对病人进行诊断及提供其他医疗服务。但是传统的远程医疗系统同时也存在一些问题：
（1）普通服务器可管理的客户端有限。如采用多服务器模式，不同服务器内的客户端之间无法实现互联，成为一个个孤岛。
（2）客户端存储容量有限。远程医疗产生的诊疗信息，如电子病历，病人的健康数据，各种医学影像信息等数据海量增长、难以维护。各种管理数据分别存放在病人客户端和医生客户端的PC里，长期使用后存储器资源必然耗尽，尤其是医生客户端要存放多个病人的数据，会先发生存储空间不足的问题。
（3）病人数据难以共享。远程医疗会诊产生的诊疗信息、用户的私有健康档案不能被随时随地获取并作为一种服务供各种应用，难以共享以致重复检验。由于数据只存放在病人客户端和医生客户端的PC里，从外面无法访问，当病人到医院就诊时，长期积累的宝贵病历无法为医生诊断提供参考，发挥不了作用。
发明内容
针对传统的远程医疗系统存在的问题，本发明提供了一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统，包括远程医疗模块，云存储模块，云计算数据服务模块。上述模块相互协作实现了远程医疗病人客户端与医生客户端的建立通讯、远程医疗、诊疗数据采集、数据云存储、数据服务发布使用的一体化过程。最终目的是开发出人性化、智能化、高性能、高适应能力的云计算服务框架下的远程医疗服务系统。本发明采用的技术方案如下：
一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统，包括远程医疗模块、云计算数据服务模块和云存储模块；云计算数据服务模块和云存储模块构成云平台。
所述远程医疗模块通过互联网与云平台连接，进行交互存取数据；
所述远程医疗模块包括医生客户端和病人客户端，医生客户端和病人客户端之间能建立通讯连接，进行数据信息交互。
所述云计算数据服务模块包括客户端接入管理服务子模块、客户端数据存取服务子模块、对外WEB数据查询服务子模块、系统管理服务子模块。
所述云存储模块包括分布式系统架构Hadoop集群和一个或多个数据库服务器。
所述云计算数据服务模块和云存储模块连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。
所述医生客户端和病人客户端的数据信息交互包括音视频交互和健康数据传送，所述病人客户端连接医疗信息采集终端。
所述医疗信息采集终端包括电子血压计、电子血糖仪、多参数监控仪等。
在云计算数据服务模块中建立登陆服务器，提供客户端接入管理服务子模块，客户端接入管理服务子模块的服务包括客户端登陆管理和客户端连接管理，客户端登陆管理通过Socket通信实现身份认证。
在云计算数据服务模块中建立Web Service服务器和FTP服务器，Web Service服务器提供Web Service接口；
所述客户端数据存取服务子模块，提供的服务包括：
针对医生客户端或者病人客户端上传的结构化数据，首先客户端调用云计算数据服务模块的Web Service接口，参数为结构化数据和身份验证信息，云计算数据服务模块接收数据，对数据进行解析后，使用Hibernate来以面向对象的方式操作关系数据库将数据写进关系数据库里；
查询结构化数据的时候，医生客户端或者病人客户端调用云计算数据服务模块的Web Service接口，参数为身份验证信息，云计算数据服务模块根据用户身份，通过Hibernate来以面向对象的方式向关系数据库提出数据查询请求，并将查询结果以Web Service返回值的方式返回到客户端。
针对医生客户端或者病人客户端上传的非结构化数据，先存至中转服务器即FTP服务器，再通过Hadoop提供的API存储至Hadoop的分布式文件系统Hdfs；
对于非结构化数据的下载，医生客户端或者病人客户端先调用Web Service接口，云计算数据服务模块验证客户端身份信息，验证通过后把需要下载的文件通过HADOOP的API 传到FTP服务器，通知客户端已准备好，随后客户端就去FTP服务器下载文件。
在云计算数据服务模块中建立WEB服务器，用于提供对外WEB数据查询服务子模块；用户都可以通过WEB浏览器从WEB服务器获取需要的数据。
所述系统管理服务子模块提供用户管理、权限管理、字典维护、存储维护。
所述数据库服务器使用MYSQL关系数据库服务器。
分布式系统架构Hadoop集群包括一个NAMENODE节点和多个多个DATANODE节点。
本发明的优点在于：
1)将登陆服务器的功能建立在云计算数据服务模块上。所有的客户端通过一个客户端接入管理服务子模块进行访问互联，避免形成多个孤岛。
2）云计算是利用集中管理的大规模高性能的计算机设备实现海量数据存储和快速运算处理，实现大范围多用户计算机应用的按需租赁服务，节省用户的投资和管理维护费用，是物联网应用的后台支撑技术和未来计算机应用的发展趋势。随着智慧医疗远程诊断与服务技术的成熟和推广应用，将来要面向千千万万的医生与病人同时使用，相对于分散独立的应用模式来说，基于云计算的应用模式会节省大量的系统资源，同时医生与病人不再受地域限制，能为广大群众提供更方便的医疗服务。
3）由于云计算的服务模式可以充分利用网络资源实现大信息量的存储处理和共享，因此实现一种采用云计算平台及服务创立一个虚拟的在线医疗服务系统和云数据中心，使得其能够把授权医生资源、电子病历资源、健康数据等集中起来成为一个虚拟化的数据资源池来为整个感知医疗网络提供共享服务。
附图说明
图1是本发明系统总体框架图。
图2是详细功能图。
图3是详细技术图。
图4是客户端登陆和建立连接流程图。
图5是医生客户端数据上传流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1、图2、图3所示，
一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统，包含的模块是：
1）远程医疗模块，包括远程医疗的医生客户端和病人客户端。根据系统功能的不同，需要安装相应的软件系统。
病人客户端的功能包括：通过连接病人客户端的医疗信息采集设备采集各种医疗数据、向云平台登陆、与医生客户端建立通讯连接、与云平台进行交互存取数据、与医生客户端进行数据信息交互（音视频交互和健康数据传送）。
医生客户端的功能包括：向云平台登陆、与云平台进行交互存取数据、与病人客户端进行数据信息交互（音视频交互和健康数据传送）等。。
2）云存储模块，包括分布式系统架构Hadoop集群和一个或多个数据库服务器。
数据库服务器使用MYSQL关系数据库服务器，用于整个系统的结构化数据存储，
其中结构化数据包括病人信息、医生信息、血压值、血糖值、体温、血氧、脉搏、心率、电子病历等。
分布式系统架构Hadoop集群用于远程医疗过程中海量的非结构化数据的存储。非结构化数据包括心电图（波形）监护、心肺听诊器、内窥镜和B超、CT视频流、音视频在线交流互动、胎儿检测、监护（远程、多通道）等。
3）云计算数据服务模块。包括：
客户端接入管理服务子模块
具体服务包括：客户端登陆管理（医生客户端登陆、病人客户端登陆）、客户端连接管理(病人客户端和医生客户端建立连接)
客户端数据存取服务子模块
具体服务包括：病人客户端上传病人基本信息（姓名、年龄、性别、联系方式、身份证号、病史等）、医生客户端上传医生基本信息（姓名、所在医院、科室、主治专长等）、医生客户端上传远程医疗服务报告（更新电子病历）、医生客户端读取病人基本信息、病人客户端读取医生基本信息以选择恰当医生诊断、读取历史电子病历详细数据、医生客户端上传非结构化数据等。
对外WEB数据查询服务子模块
具体服务包括：查询病人基本信息、查询历史电子病历详细数据等。
系统管理服务子模块
具体服务包括：用户管理、权限管理、字典维护、存储维护等。
以下说明一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统的部署和模块之间的设计。
1）客户端部署，病人客户端如图1所示，将病人的医疗信息采集终端和音视频设备与病人客户端PC机连接。
电子血压计：电子血压计是用USB线和计算机相连接的。连接后，首先安装血压计驱动程序，查看血压计的COM端口号，除了COM1和COM2外，自动分配的其他端口都是可用的。调试好COM端口后，不要随意更改血压计USB线的连接端口。
电子血糖仪:使用COM口线连接到电脑，随机配COM口转USB转换线，通过转换线和计算机的USB口相连。连接后，首先安装COM口转换线的驱动程序，查看血糖仪的COM端口号，必须使用COM2端口。调试人员调试好COM端口后，请不要随意更改血糖仪USB线的连接端口。
多参数监控仪：实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数。利用网线和路由器或者交换机相连，目的是让多参数监护仪和病人客户端PC机在同一网段里。
然后在病人客户端和医生客户端配备专业高清摄像机、高保真音响话筒等音视频设备。
2）云存储模块部署，如图1，图2，图3所示，部署一个或多个数据库服务器用于存储结构化数据，分布式系统架构Hadoop集群用于存储非结构化数据(通常为大文件)。其中数据库服务器使用MYSQL关系数据库服务器。分布式系统架构Hadoop集群包括一个NAMENODE节点和多个多个DATANODE节点。
3）云计算数据服务模块部署，如图3所示，在云计算数据服务模块中需要搭建一些应用服务器，包括：登陆服务器，用于病人和医生用户登陆身份认证和建立连接；FTP服务器，用于非结构化数据的上传下载；Web服务器用于提供对外的WEB浏览器数据查询服务；Web Service服务器，提供存储、下载、查询的Web service接口。
4）病人客户端、医生客户端之间的交互设计，如图3，利用客户端、服务器模式下的终端软件设计方式，使用局域网间的Socket通信，实现病人和医生的数据交互。包括双方音视频的交互和病人客户端采集的健康数据发送到医生客户端等。
5）终端浏览器、Web服务器的交互设计，如图3，在云计算数据服务模块里设立Web服务器，利用Web服务技术，将患者的电子病历和健康检验数据等封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据共享，其他用户通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得患者的病理数据信息。
6）病人客户端、医生客户端与云计算数据服务模块的数据交互设计，如图3，Socket通信实现身份认证，如图3，通过调用Web Service接口实现结构化数据的上传和查询， FTP用于非结构化大文件的上传下载。
7）云计算数据服务模块与云存储模块的数据交互设计，如图3，在云计算数据服务模块里，针对关系型数据库只需要进行数据库的远程连接并使用Hibernate来以面向对象的方式操作MySQL关系数据库。针对非结构化数据（通常为大文件）存储可以通过HADOOP提供的API实现文件的上传下载等。
实施例一：如图4所示，
首先病人客户端使用socket方法向云计算数据服务模块申请登陆，客户端接入管理服务子模块对用户进行身份认证，如果认证成功，则病人客户端上线，查询在线医生情况，选择一个医生请求连接，进入此医生的等待队列里。医生客户端也是向云计算数据服务模块申请登陆，身份认证成功后，选择一个等待的请求病人建立连接。随后建立连接开始远程医疗。
建立连接后，病人客户端和医生客户端通过socket方式进行健康数据、诊断数据、音视频等的交互。同时，病人客户端和医生客户端的这些数据会传送到云计算数据服务模块和云存储模块进行保存，医生客户端可以通过云计算数据服务模块和云存储模块获得以往诊疗数据作为参考。
实施例二：如图5所示。
医生客户端上传数据，如果是非机构化数据（通常为大文件，如音视频、图像等），会通过FTP上传至云计算数据服务模块，在这里进行中转，云计算数据服务模块会开一个线程查看FTP默认上传路径是否有文件，有的话，就调用HADOOP的API将新上传来的文件传到云存储模块。在云存储模块里，NAMENODE节点会将大文件分割和冗余复制到多个DATANODE里。
如果是结构化数据，医生客户端会调用云计算数据服务模块提供的Web Service接口，以XML格式上传到云计算数据服务模块，然后云计算数据服务模块会解析这些数据，并使用HIBERNATE操作MYSQL数据库插入这些结构化数据。
Claims (9)
1.一种基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：包括远程医疗模块、云计算数据服务模块和云存储模块；云计算数据服务模块和云存储模块构成云平台；
所述远程医疗模块通过互联网与云平台连接，进行交互存取数据；所述远程医疗模块包括医生客户端和病人客户端，医生客户端和病人客户端之间能建立通讯连接，进行数据信息交互；
所述云计算数据服务模块包括客户端接入管理服务子模块、客户端数据存取服务子模块、对外WEB数据查询服务子模块、系统管理服务子模块；
所述云存储模块包括分布式系统架构Hadoop集群和一个或多个数据库服务器；
所述云计算数据服务模块和云存储模块连接于同一个网络，互相之间具备通信连接。
2.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：所述医生客户端和病人客户端的数据信息交互包括音视频交互和健康数据传送，所述病人客户端连接医疗信息采集终端。
3.如权利要求2所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：所述医疗信息采集终端包括电子血压计、电子血糖仪、多参数监控仪。
4.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：在云计算数据服务模块中建立登陆服务器，提供客户端接入管理服务子模块，客户端接入管理服务子模块的服务包括客户端登陆管理和客户端连接管理，客户端登陆管理通过Socket通信实现身份认证。
5.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：在云计算数据服务模块中建立Web Service服务器和FTP服务器，Web Service服务器提供Web Service接口；
所述客户端数据存取服务子模块，提供的服务包括：
针对医生客户端或者病人客户端上传的结构化数据，首先客户端调用云计算数据服务模块的Web Service接口，参数为结构化数据和身份验证信息，云计算数据服务模块接收数据，对数据进行解析后，使用Hibernate来以面向对象的方式操作关系数据库将数据写进关系数据库里；
查询结构化数据的时候，医生客户端或者病人客户端调用云计算数据服务模块的Web Service接口，参数为身份验证信息，云计算数据服务模块根据用户身份，通过Hibernate来以面向对象 的方式向关系数据库提出数据查询请求，并将查询结果以Web Service返回值的方式返回到客户端；
针对医生客户端或者病人客户端上传的非结构化数据，先存至中转服务器即FTP服务器，再通过Hadoop提供的API存储至Hadoop的分布式文件系统Hdfs；
对于非结构化数据的下载，医生客户端或者病人客户端先调用Web Service接口，云计算数据服务模块验证客户端身份信息，验证通过后把需要下载的文件通过HADOOP的API 传到FTP服务器，通知客户端已准备好，随后客户端就去FTP服务器下载文件。
6.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：在云计算数据服务模块中建立WEB服务器，用于提供对外WEB数据查询服务子模块。
7.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：所述系统管理服务子模块提供用户管理、权限管理、字典维护、存储维护。
8.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：所述数据库服务器使用MYSQL关系数据库服务器。
9.如权利要求1所述的基于云计算的医疗物联网远程服务系统，其特征在于：所述分布式系统架构Hadoop集群包括一个NAMENODE节点和多个DATANODE节点。
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