CN109222931B - 智能监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能监护系统，包含智能监护系统网关侧、智能监护系统本地服务器端和智能监护系统客户端。智能监护系统网关侧连接监护设备获取数据、配置监护设备信息，或从其它监护系统采集数据，对采集的数据进行转换，通过API接口或数据推送协议将转换后的数据传输给本地服务器端，获得监护设备配置信息；智能监护系统本地服务器端存储智能监护系统网关侧数据，以及从其它管理新系统导入的数据，实现系统后台管理以及数据的分析处理；智能监护系统客户端通过B/S和C/S的方式将监护设备数据展现给用户，通过云穿透服务器实现安全的外网访问。本发明通过智能监护系统网关侧采集不同设备的数据并进行数据格式转换，使得监护系统数据采集具备更佳的兼容性；通过多种客户端展示监护设备数据；通过云穿透服务器实现外网安全地访问监护数据。

Description

智能监护系统

技术领域

本发明涉及智能监测技术领域和医疗设备技术领域，具体涉及一种监护系统，尤其是一种智能医疗监护系统。

背景技术

随着信息化时代的飞速发展，医院的理念和服务将相应改变，利用计算机技术和网络技术等现代科技的先进成果，智能化医院病房监护系统的实现将使住院患者，尤其是重危病人的康复更加安全有效。医院可通过病房监护系统随时对病人进行监控，完善了医院病房的服务环境，加快了医院运作的现代化管理进程。智能监护系统是一个以本地服务器端为中心，监护设备和网关为底层，通过客户端向各用户和系统提供服务的系统，医院通过该系统能够随时接收每个病人的例如脉搏、体温、血压等生理信号，定时记录病人的情况和状态，从而形成患者病历。因此，智能监护系统对现代医疗有很大的现实意义。

目前已经有一些监护系统从集中的监护中心发展成为分布式的、以病人为中心的监护系统。这些系统通常由数据采集中心和中央监护系统来构建，以此来满足不同科室乃至整个医院对病人监护的需求。数据采集通常都是通过设在医院的病房里的监护设备来完成，例如使用安置在每个病床旁边的监护仪这种监护设备，对病人的生理信号如脉搏、体温、血压、血氧等进行监护，或者也经常会使用到呼吸机对病人的呼吸参数进行监护，再例如包括设置在病房、手术室的视频采集设备也可以获取监护视频信号，这些都能够使得相关工作人员可以查看病人更全面的数据。当设备检测到的参数数值如果低于设置的参数阈值低限或者高于设置的参数阈值高限时，监护设备会发送报警信息给中央监护系统，提醒医生和护士病人的异常情况。数据采集中心将病人相关的数据传送到中央监护系统进行分析处理，不仅可以显示监护仪的数据还可以显示其他监护设备监护到的参数，例如呼吸机、注射泵等相关参数。医生护士使用中央监护系统对病人的情况进行监控，一目了然的看到病人详细的数据，以帮助他们更快、更准确地做出临床决策。

不过上述监护系统仍然具有如下使用不便之处：1)传统的中央监护系统安装在联网的PC机上，使用监护设备进行监护时，先在应用系统中选择病人，再将监护设备的数据对应到具体病人，医护人员无法远程获取数据查看。2)某一特定的应用系统只能适配单一厂家的设备，一般都是某一厂家为其设备专门配备相关应用系统，如果医院换用了其他厂家的监护设备，那么该系统将不能适配，局限性很大。3)中央监护系统使用过程复杂，对于毫无操作经验的医护人员还需要花额外的时间学习操作使用。4)从监护设备进行提取数据麻烦，效率低。

发明内容

本发明通过解决上述有关技术问题对现有技术进行改进，所提出的技术方案能够：1)解决现有的监护系统只能将采集到的病人生理数据，例如：血压、血氧、心率等基本数据或者脑电意识、肌松监测、血浆浓度等重点监护数据，显示在当前设备的显示器上，而无法将这些重要信息通过互联网或局域网呈现给不在这些显示器周边的医师。因此，通过本发明的技术方案，如果主治医师或是医学专家不在医院或是需要远程会诊时，也能够及时了解这些相关信息，以帮助他们及时制定针对病人的医疗方案，如此医师和医学专家的办公地点以及工作时间将得到拓展。2)解决传统接入外网的信息系统存在各种信息泄露风险的问题。3)解决现有的智能监护系统的界面较为复杂，学习成本较高，且功能较为单一，不能对数据进行分析处理的问题。

本发明提出的一种智能监护系统，包含智能监护系统网关侧、智能监护系统本地服务器端和智能监护系统客户端，其特征在于：智能监护系统网关侧获取、存储医疗设备的数据，并将数据转换成特定格式后推送给智能监护系统本地服务器端；智能监护系统本地服务器端接收并存储智能监护系统网关侧推送过来的数据；智能监护系统客户端与智能监护系统本地服务器端连接以获取医疗设备的信息。

其中，所述智能监护系统网关侧包含设备管控、数据及视频推送和API三个模块，所述设备管控模块通过相应的适配器从所述各医疗设备获取相应的数据，或者实现对医疗设备的配置。具体对医疗设备的配置例如可以通过消息推送协议进行。

智能监护系统网关侧具体可以通过RS232、VGA和以太网与医疗设备连接，从而获取医疗设备的数据。进一步，智能监护系统网关侧通过API将医疗设备的数据同步到本地服务器端，或者通过消息推送协议推送医疗设备的实时数据，或者通过视频推流协议推送医疗设备的视频流信息。此外，获取医疗设备的数据后，智能监护系统网关侧还能够按照所述医疗设备类型和采集所述医疗设备数据的时间戳两项依据将所述医疗设备的数据进行分类。

关于智能监护系统本地服务器端，其具体包含应用层、服务层和通信层。所述应用层具有医院信息系统接口模块，用于将医院信息系统中的相关信息导入智能监护系统本地服务器端。

所述智能监护系统客户端则包括移动APP，PC客户端或者浏览器，用户通过上述图形界面的客户端与系统交互。在数据安全方面，所述智能监护系统客户端在公网需要通过云服务端才能与所述智能监护系统本地服务器端连接。所述云服务端包含动态域名、内网穿透、认证授权三个模块。具体认证授权则仅处理授权访问发送的数据而忽略其它数据。

本发明所提出的智能监护系统具有以下的优点：1)能够实时推送病人监护数据和视频流数据，同时在多种客户端进行呈现；2)可以在外部网络访问医院内部信息；3)进行外网访问的同时还能够保证数据的安全。因此主治医师或者医学专家可以更加方便地进行远程会诊，而不受限于办公地点，如此能够及时针对病人的情况制定医疗方案。

附图说明

附图1：智能监护系统架构图；

附图2：智能监护网关工作流程图；

附图3：智能监护网关配置控制流程图；

附图4：客户端工作流程图；

附图5：本地服务器端工作流程图。

具体实施方式

参见说明书附图1，智能监护系统主要包括三部分，分别为智能监护系统网关侧、智能监护系统本地服务器端和智能监护系统客户端，三个部分协同配合以实现整个智能监护系统的各个功能，例如可以实现网关连接监护设备、网关采集数据/视频、经内网服务器或云穿透服务器使用客户端实时查看数据/视频等功能。以下对各部分进行详细说明。

智能监护系统网关侧包括智能监护网关和各个医疗监护设备。各个医疗监护设备例如是摄像头、监护仪、呼吸机、注射泵，或者是其他医疗设备。这些医疗监护设备通过各自的接口与智能监护网关相连接，例如呼吸机、注射泵等医疗设备通过RS232接口与智能监护网关相连，摄像头和监护仪可以通过以太网接口连接智能监护网关，一些视频等信号还能通过VGA接口连接智能监护网关。

所述智能监护网关设有对应各监护设备的设备管控模块，即包括摄像头管控、设备屏幕管控、监护仪管控、呼吸机管控、注射泵管控等模块。数据获取方面，各个设备管控模块通过相应的适配器从所述各医疗监护设备获取相应的数据，然后可以通过DAS(Direct-

attached Storage)直连存储或者本地硬盘存储的方式对数据进行存储。同时设备管控模块也具有通过相应适配器向所述各医疗监护设备配置相应参数的功能。

所述智能监护网关还具有API(应用程序接口)模块，该模块所能够实现的功能包括能够把所接收存储的数据转换成特定格式的数据，精确控制注册/认证的权限，实时发送告警信息，同步采集到的数据等。具体说来，注册/认证包括网关注册：注册新网关，将其基本信息提交给服务器；网关登录：验证登录密钥，正确则登录。同步采集的数据具体为网关数据定时同步到服务器接口：根据客户端下达的数据定时采集命令，采集相应设备的数据，并将采集到的数据同步给服务器。实时发送告警信息涉及数据超出告警接口：当设备的某一项数据超过所设定的阈值，则通过此接口发出告警信息。此外，智能监护网关侧使用推送/订阅协议(例如：MQTT协议)将实时数据推送给服务器以及客户端，使用视频流推送协议(例如：RTMP协议)将视频数据推送给服务器以及客户端；用户可以通过消息订阅/推送的方式查询网关中存储的数据，以及设置一些设备的配置参数。

智能监护系统本地服务器端参见附图1所示，应用层具有web应用、云服务接口、消息推送服务、视频交换服务、医院信息系统接口等模块。其中医院信息系统中的相关信息，例如临床诊疗信息等通过医院信息系统接口传输给本地服务器端，用于导入病人、医生等信息。服务层包括系统管理、日志管理、统计分析、网关/设备管理、告警管理、拓扑管理、视频流管理、监护数据采集等模块，用于实现后台管理的诸多功能。智能监护网关通过通信层的TCP或者UDP等网络传输协议将数据存储到本地服务器端的数据层空间，数据层还能够存有系统配置信息、调用修改的指令等。

智能监护系统既可以在内网环境下运行也可以在外网环境下运行。在内网环境下，客户端可以通过APP、GUI客户端、浏览器等方式与所述本地服务器端连接，以实现实时监控。在外网环境下，所述本地服务器端需通过云服务端与所述客户端相连接。所述云服务端包括内网穿透、动态域名、认证授权等，能够在提供内网穿透的同时，通过动态域名、认证授权等保证数据安全。其中，内网穿透使客户端可以在外网访问本系统。认证授权功能包括，在外网访问本系统时，云服务端只提供一个接口，要通过认证后才可授权访问，以保证后台服务仅处理由智能监护系统客户端发送的数据，以其他方式发送的数据将被忽略，通过此方法提高了外网访问的安全性。由于云服务端并未开放与智能监护系统服务器端的端口，所以外网无法通过任何手段直接访问数据库，实现了以物理隔绝的方式进行数据隔离，保障了监护数据的安全性。

参见说明书附图2，其示例性展示了智能监护网关的数据传输流程。智能监护系统网关侧可以通过API模块的接口注册到智能监护系统本地服务器端，通过本地服务器端认证的网关可以正常上线。网关上线后主要负责通过RS232串口、以太网接口和VGA视频接口接收各类医疗监护设备上传的数据和视频流。同时，通过网关侧的处理程序将数据按照采集设备类型(例如：呼吸机、注射泵和监护仪)和采集数据的时间戳两项依据进行分类，例如将监护仪数据根据其中的数据标识如脉率、心率、无创舒张压、有创舒张压等进行分类，并将数据保存在网关数据库中。智能监护网关在接收到本地服务器端指令后，通过本地服务器端提供的API接口将数据同步到本地服务器端，本地服务器端在接收到监护数据后，将监护数据存入数据库，以便后续调用。可选择地，智能监护网关也可根据客户端的传输数据指令，向发送指令的用户通过消息推送协议(例如MQTT协议或基于Redis的消息订阅/发布)的形式推送实时数据或是以视频推流协议(例如RTMP协议或是HLS协议)向用户推送视频流信息。若系统对医疗监护设备设定有告警阈值，智能监护网关还可以将接收到的告警信息通过消息推送协议(例如MQTT协议或基于Redis的消息订阅/发布)推送给订阅此网关的客户端，并定时将告警信息通过API模块的接口同步到服务器，从而实现本地服务器端的记录备案。

此外，参见说明书附图3，智能监护网关可以通过消息推送协议(例如MQTT协议或基于Redis的消息订阅/发布)接收识别智能监护系统客户端下发的各类配置信息。运行在网关侧的服务程序将这些配置信息进行分类，并按需更改到网关自身的配置。例如，若接收到配置网关开始推送视频的配置信息，网关将此信息转换为对网关自身的指令，然后开启视频推送通道，将视频流推送给服务器。若接收到配置下辖设备的配置信息，如设定监护仪中血氧参数的阈值，网关将调用对应的接口把消息下发给监护仪，其他类型设备同理。

智能监护系统客户端主要负责通过B/S(Browser/Server)或C/S(Client/Server)的方式向管理员或者用户呈现应用图形界面以及进行数据的上下行交互。参见说明附图4，客户端可以提供用户的鉴权登陆、系统管理、患者管理、科室管理、网关管理、设备管理和信息管理的交互界面，以供管理员和用户对后台管理系统、网关和设备进行操作或查询相关的配置和数据。在订阅网关之后，客户端可以通过消息推送协议(例如MQTT协议或基于Redis的消息订阅/发布)对网关下辖医疗监护设备的告警信息进行显示，客户端也可以通过消息推送服务向网关发送相关的命令。此外，客户端还可以通过视频推流协议(例如RTMP协议或是HLS协议)接收视频流信息，并将其展示在界面上。同时由于内网穿透服务的存在，用户可以通过客户端在外网访问智能监护系统。

参见说明书附图5，智能监护系统本地服务器端主要承载了对智能监护系统网关侧和智能监护系统客户端进行后台管理的各类数据上下行的交互功能，例如医疗监护设备管理数据、网关管理数据、病人及科室管理数据以及系统管理数据等。本地服务器端既可以将客户端的信息进行处理后返回结果，也可以将从网关侧收到的信息存入数据库或进行处理，以备调用。

此外，本地服务器端还承载了实时消息推送服务和视频直播服务的功能，两者分别通过消息推送协议(例如MQTT协议或基于Redis的消息订阅/发布)以及视频推流协议(例如RTMP协议或是HLS协议)实现，从而为智能监护网关和客户端之间提供消息流通的上下行通道。为了保证完整服务流程的通信质量，本地服务器端还承载了消息队列的功能，从而解决消息推送的时间冲突问题。

更重要的是，在客户端外网登陆的情况下，为保证数据的安全性，以物理隔绝的方式进行数据隔离。具体来说，对外网通过云服务端开放端口，并采用自定义的数据格式及鉴权方式对端口接收到的数据进行鉴别，以保证后台服务仅处理由智能监护客户端发送的数据，以其他方式发送的数据将被忽略，以保证服务质量。此外，由于云服务端并未开放与智能监护系统服务器的端口，所以外网无法通过任何手段直接访问数据库，实现了以物理隔绝的方式进行数据隔离，保障了监护数据的安全性。

智能监护系统网关侧、智能监护系统本地服务器端和智能监护系统客户端三者在医院监护系统当中相互配合，可将医疗监护设备采集到的数据信息和视频流信息汇总到智能监护系统网关，智能监护系统网关将采集到的信息整理分类后按需同步到智能监护系统本地服务器端进行储存和数据分析的工作，或是直接将采集到的数据信息以及视频流信息推送到智能监护系统客户端进行数据的展示，从而方便医师或是专家进行分析，针对患者的情况做出相应的决策。整套系统还能够提供外网访问医院内网的功能，并在保证服务质量的同时，提供数据的安全性保障。由于智能监护网关的存在，这使得系统的通用性更佳，可以适配各个厂商生产的医疗监护设备。结合客户端应用设计，系统的操作界面完全可以实现简单明了并具有清楚导航的功能，这将使得用户不需要花额外的时间学习操作方法；此外，系统还可以实现将收集到的监护设备的数据输入相应的预先训练好的机器学习模型中进行分析处理，或是对病人数据做统计分析，从而输出诊断建议供专业医护人员参考。

上面所述的只是用图解说明本发明的一些实施方式，由于对相同技术领域的普通技术人员来说很容易在此基础上进行若干修改和改动，因此本说明书并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (10)

1.一种智能监护系统，包含智能监护系统网关侧、智能监护系统本地服务器端和智能监护系统客户端，其特征在于：智能监护系统网关侧获取、存储医疗设备的数据，并将数据转换成特定格式后推送给智能监护系统本地服务器端；智能监护系统本地服务器端接收并存储智能监护系统网关侧推送过来的数据；智能监护系统客户端与智能监护系统本地服务器端连接以获取医疗设备的信息；

所述智能监护系统客户端为用户提供鉴权登陆、系统管理、患者管理、科室管理、网关管理、设备管理和信息管理的交互界面，以供管理员和用户对所述智能监护系统本地服务器端、所述智能监护系统网关侧和医疗设备进行操作或查询相关的配置和数据；

所述智能监护系统客户端在公网通过云服务端与所述智能监护系统本地服务器端连接，所述云服务端设置有内网穿透服务，用户可以通过所述智能监护系统客户端在外网访问所述智能监护系统本地服务器端；

对外网通过所述云服务端开放端口，并采用自定义的数据格式及鉴权方式对端口接收到的数据进行鉴别，以保证后台服务仅处理由所述智能监护客户端发送的数据，且所述云服务端并未开放与所述智能监护系统服务器的端口；

所述智能监护网关侧使用推送/订阅协议将实时数据推送给所述本地服务器端以及所述智能监护系统客户端，使用视频流推送协议将视频数据推送给所述本地服务器端以及所述智能监护系统客户端；用户通过消息订阅/推送的方式查询网关中存储的数据，以及设置医疗设备的配置参数。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述智能监护系统网关侧的智能监护网关包含设备管控、数据及视频推送和API三个模块，所述设备管控模块通过相应的适配器从所述各医疗设备获取相应的数据，或者实现对医疗设备的配置。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述对医疗设备的配置通过消息推送协议进行。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：智能监护系统网关侧的智能监护网关通过API将医疗设备的数据同步到本地服务器端，或者通过消息推送协议推送医疗设备的实时数据，或者通过视频推流协议推送医疗设备的视频流信息。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：智能监护系统网关侧的智能监护网关按照所述医疗设备类型和采集所述医疗设备数据的时间戳两项依据将所述医疗设备的数据进行分类。

6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述智能监护系统本地服务器端包含应用层、服务层和通信层。

7.如权利要求6所述的系统，所述应用层具有医院信息系统接口模块，用于将医院信息系统中的相关信息导入智能监护系统本地服务器端。

8.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述智能监护系统客户端包括移动APP，PC客户端或者浏览器，用户通过图形界面的客户端与系统交互。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述云服务端包含动态域名、内网穿透、认证授权三个模块。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：所述认证授权仅处理授权访问发送的数据，忽略其它数据。

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