CN109327493B - 一种基于云的远程医疗监控系统及监控方法 - Google Patents

一种基于云的远程医疗监控系统及监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云的远程医疗监控系统及监控方法，包括使用按照MQTT V3协议约定的数据通讯模块依次连接在医疗设备上的云存储服务器、数据分析服务器，其中：数据通讯模块，将按照MQTT V3协议约定加密压缩后的数据发送到云存储服务器；云存储服务器，包括MQTT Server和云数据库，MQTT Server接收数据通讯模块传输的加密数据，随后转存至云数据库进行存储；数据分析服务器直接从云数据库提取数据，云存储服务器通过API接口与第三方服务器进行数据交换。本发明的监控系统以及方法一种采用MQTT协议，将数据传输和存储分离，实现了多用户、多平台、多种形式的数据信息应用开展；实现了实时监控、消息推送、数据共享的。

Description

一种基于云的远程医疗监控系统及监控方法
技术领域
本发明涉及技术领域医疗器械，特别是涉及一种基于云的远程医疗监控系统及监控方法。
背景技术
随着云技术的不断成熟，远程医疗也有了新的发展契机，利用云技术将医疗设备、医疗信息、医疗数据等需求资源信息统一起来，实现相关医疗数据的传输、储存、计算、处理和共享。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种采用MQTT（Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输）协议，能够实现多用户、多平台、多种形式的数据信息应用开展；实现实时监控、消息推送、数据共享的。
本发明所采用的技术方案是：一种基于云的远程医疗监控系统，包括医疗设备、通过数据通讯模块依次连接在医疗设备上的云存储服务器和数据分析服务器，其中：
数据通讯模块，将按照MQTT V3协议约定加密压缩后的数据发送到云存储服务器；
云存储服务器，包括MQTT Server和云数据库，MQTT Server接收数据通讯模块传输的加密数据，随后转存至云数据库进行存储，数据分析服务器直接从云数据库提取数据，并且云存储服务器通过API接口与第三方服务器进行数据交换；
数据分析服务器，通过提取其中的数据加以分析，并通过浏览器展示给用户，其包括用于实现存储数据的web端消息传输，并且其还连接浏览器实时监控、浏览器分析报表、浏览器历史回放、浏览器车辆定位、小程序和将上述内容通过Web嵌入的方式接入到第三方应用中；同时云存储服务器通过API端口连接第三方服务器向其提供数据传输，从而第三方服务器为他们自己的第三方应用或者通过浏览器提供web应用。
进一步地，云存储服务器的云数据库为分布式时序InfluxDB，并且定期备份数据至本地存储作为历史数据使用。
进一步地，医疗设备通过一个独立的数据通讯模块设备开展数据传输，数据通讯模块设备内置MQTT客户端，MQTT客户端通过MQTT协议将数据传输至云存储服务器服务器，通讯模块上自带硬件加密，可以提高数据安全性。
进一步地，小程序通过独立的移动应用终端嵌入软件或小程序实现医疗信息采集，并能够实现图片、视频、信息、语音的采集录入。
进一步地，浏览器分析报表采用Jasper Reports，定制报表， PDF格式报表输出。
进一步地，数据分析服务器的web端消息传输采用MQTT 和Web Socket技术标准，通过web形式实现的，符合HTML规范，并且能够多种平台进行登录。
进一步地，数据分析服务器通过浏览器模块连接浏览器实时监控、浏览器分析报表、浏览器历史回放、浏览器车辆定位、小程序和浏览器（嵌入第三方应用），从而方便地在浏览器上阅览上述信息。
进一步地，第三方服务器通过VPN网关与云存储服务器的云数据库相连。
使用上述监控系统的监控方法，包括：A.数据加密上传，医疗设备的数据通过串口发送至数据通讯模块，数据通讯模块使用硬件或者软件模块对数据加密，随后压缩数据，经过加密以及压缩后的数据传输至云存储服务器的MQTT Server，该MQTT Server将存储结果返回医疗设备，并且通过设于云存储器内的云服务程序将数据转存至云数据库；
B.数据调取以及监控，当数据分析服务器收到第三方服务器或浏览器需要调取数据的命令时，数据分析服务器从云存储服务器的云数据库中调取数据返回给调取命令发起的浏览器或者第三方服务器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明首先,医疗设备通过使用支持MQTT协议约定的数据通讯模块连接到云存储服务器，然后数据分析服务器通过从云存储服务器提取数据并加以分析，最后返回给浏览器供用户查看，其中：数据通讯模块使用硬件加密的方法在发送数据前完成数据加密，然后将按照MQTT协议约定将数据发送到云存储服务器；云存储服务器，包括MQTT Server和分布式数据库， MQTT Server接收数据通讯模块传输的加密数据，随后转存至分布式数据库进行存储，数据分析服务器直接从云存储的数据库提取数据加以分析，然后通过浏览器呈现给用户。对于第三方的应用，可以通过API接口与第三方服务器进行数据交换。本发明的监控系统以及方法实现了将数据传输和存储分离，可以提供多用户、多平台、多种形式的数据信息应用呈现；达到了实时监控、消息推送、数据共享的目标。同时，由于本系统支持MQTT协议，可以方便的部署在多种云平台之上。
其次,采用MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）协议，基于云服务技术，用于远程医疗监控系统的系统框架方案。MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议。这一特点非常适用于某些医疗设备的通讯传输；而云服务技术的运用，大大拓宽了原有医疗设备的应用场景，使得远程医疗服务能够真正7*24小时在线开展；并且能够实现多用户、多平台、多种形式的数据信息应用开展；实现实时监控、消息推送、数据共享等。此外本发明还具有如下优点：
1.通讯协议采用物联网MQTT协议，使用 TCP/IP 提供网络连接，可以兼容多种云平台，适合横向扩展。通过QOS控制传输质量。
2. 兼容多种传输方式，不同场景下都可以有相应的传输能力。
3. 数据接口采用串口，简单通用，可以接入不同厂商和不同型号的医疗设备
4. 数据传输和数据解析分离，在同一个平台上（包括通讯硬件和服务器）可以方便的开展不同厂商的集成。
5. 分布式时序数据库influx DB更适于存储医疗监控类的流数据，性能优于关系型数据库。
6. 根据需要可以采用硬件加密，提高数据安全性。
附图说明
图1为一种基于云的远程医疗监控系统的原理框图；
图2为图1的实施例的数据流图；
图3为图1的实施例上传数据的数据流图；
图4为图1的实施例存储与数据解析分离数据流向图；
其中：101-医疗设备，102-数据通讯模块，103-云存储服务器，104-数据分析服务器，105-浏览器实时监控，106-浏览器分析报表，107-浏览器历史回放，108-浏览器车辆定位，109-小程序，110-第三方服务器，111-第三方应用，112-MQTT Server，113-云数据库，114-浏览器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，一种基于云的远程医疗监控系统，包括医疗设备101 、数据通讯模块102依次连接在医疗设备101上的云存储服务器103和数据分析服务器104，其中：数据通讯模块102，将按照MQTT V3协议约定加密压缩后的数据发送到云存储服务器103；云存储服务器103，包括MQTT Server112和云数据库113，MQTT Server接收数据通讯模块102传输的加密数据，随后转存至云数据库进行存储，数据分析服务器104直接从云数据库113提取数据，并且云存储服务器103通过API接口与第三方服务器110进行数据交换；数据分析服务器104，通过提取其中的数据加以分析，并通过浏览器展示给用户，其包括用于实现存储数据的web端消息传输，并且其还连接浏览器实时监控105、浏览器分析报表106、浏览器历史回放107、浏览器车辆定位108、小程序109和将上述内容通过Web嵌入的方式接入到第三方应用111中；同时云存储服务器103通过API端口连接第三方服务器向其提供数据传输，从而第三方服务器为他们自己的第三方应用或者通过浏览器提供web应用。云存储服务器103的云数据库113为分布式时序InfluxDB，并且定期备份数据至本地存储作为历史数据使用。
在上述实施例中，数据分析服务器104内通过数据分析模块以及算法程序调取浏览器以及小程序109的信息进行运算，最终得出用户所需信息，然后传输至浏览器。这里所说的小程序109一般为微信小程序、美团小程序等嵌入式应用。医疗设备101通过一个独立的数据通讯模块设备102开展数据传输，通信模块内置MQTT客户端，MQTT客户端通过MQTT协议将数据传输至云存储服务器103服务器，通讯模块上自带硬件加密，可以提高数据安全性。
在上述实施例中，云存储服务器103的云数据库113为分布式时序InfluxDB，如图4所示，并且定期备份数据至本地存储作为历史数据使用，可以更好地保证云存储服务器数据的稳定性，避免数据遗失。
在上述实施例中，医疗设备101通过一个独立的数据通讯模块设备102采用MQTTClient协议形式，经数据通讯模块设备上自带加密和算法进行数据的加密压缩后传输至云存储服务器103服务器，加密效果好，并能不影响数据传输。
在上述实施例中，小程序109通过独立的移动应用终端嵌入软件或微信小程序实现医疗信息采集，并能够实现图片、视频、信息、语音的采集录入，实现以及开发和应用方便。
在上述实施例中，浏览器分析报表106采用Jasper Reports，定制报表， PDF格式报表输出，更加方便后期数据分析。
在上述实施例中，数据分析服务器104的web端消息传输采用MQTT 和Web Socket技术标准，通过web形式实现的，符合HTML5规范，并且能够多种平台进行登录，实用性较强。
在上述实施例中，数据分析服务器104通过浏览器模块连接浏览器实时监控105、浏览器分析报表106、浏览器历史回放107、浏览器车辆定位108、小程序109和浏览器（嵌入第三方应用）111，从而方便地在浏览器上阅览上述信息，查阅数据方便快捷。
在上述实施例中，第三方服务器通过VPN网关与云存储服务器103的云数据库113相连，为企业数据提供不同等级的服务质量保证。
使用上述监控系统的监控方法，包括： A.数据加密上传，如图2和图3所示，医疗设备的数据通过串口发送至数据通讯模块，数据通讯模块使用硬件或者软件模块对数据加密，随后压缩数据，经过加密以及压缩后的数据传输至云存储服务器的MQTT Server，该MQTT Server将存储结果返回医疗设备，并且通过设于云存储器内的云服务程序将数据转存至云数据库；数据通讯模块102与云存储服务器103的MQTT Server进行数据传输时，需遵循下述流程：数据通讯模块102与MQTT Server建立连接，连接成功之后发送数据，发送数据后数据通讯模块收到相应，相应之后的发送数据作为新数据从MQTT Server逐层传输至云服务程序以及Influx DB，最后InfluxDB将存储成功的新型反馈给数据通讯模块。这几部数据传输过程中，有任何一步传输不成功，均从数据通讯模块102重发数据，如果重发超过一定时间，自动重新建立数据通讯模块102与MQTT Server的连接关系后重发。
B.数据调取以及监控，如图2和图4所示，当数据分析服务器收到第三方服务器或浏览器需要调取数据的命令时，数据分析服务器从云存储服务器的云数据库中调取数据返回给调取命令发起的浏览器或者第三方服务器。
从上述实现监控的系统以及方法中可以看出，本发明的监控系统以及方法将数据传输和数据解析分离，在同一个平台上（包括通讯硬件和服务器）可以方便的开展不同厂商的集成；并且其采用分布式时序数据库influx DB更适于存储医疗监控类的流数据，性能优于关系型数据库。通讯协议采用物联网MQTT协议，使用 TCP/IP 提供网络连接，可以兼容多种云平台，适合横向扩展。通过QOS控制传输质量，具有更好的数据传输质量保证。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：包括医疗设备（101）、通过数据通讯模块（102）依次连接在医疗设备（101）上的云存储服务器（103）和数据分析服务器（104），其中：
数据通讯模块（102），将按照MQTT V3协议约定加密压缩后的数据发送到云存储服务器（103）；
云存储服务器（103），包括MQTT Server（112）和云数据库（113），MQTT Server接收数据通讯模块（102）传输的加密数据，随后转存至云数据库进行存储；数据分析服务器（104）直接从云数据库（113）提取数据，云存储服务器（103）通过API接口与第三方服务器（110）进行数据交换；
数据分析服务器（104），通过提取其中的数据加以分析，并通过浏览器展示给用户，其包括用于实现存储数据的web端消息传输，并且其还连接浏览器实时监控（105）、浏览器分析报表（106）、浏览器历史回放（107）、浏览器车辆定位（108）、小程序（109）和将上述内容通过Web嵌入的方式接入到第三方应用（111）中；同时云存储服务器（103）通过API端口连接第三方服务器向其提供数据传输，从而第三方服务器为他们自己的第三方应用或者通过浏览器提供web应用。
2.根据权利要求1所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：云存储服务器（103）的云数据库（113）为分布式时序InfluxDB，并且定期备份数据至本地存储作为历史数据使用。
3.根据权利要求1所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：医疗设备（101）通过一个独立的数据通讯模块设备（102）开展数据传输，数据通讯模块设备（102）内置MQTT客户端，MQTT客户端通过MQTT协议将数据传输至云存储服务器（103）服务器，通讯模块上自带硬件加密，可以提高数据安全性。
4.根据权利要求3所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：小程序（109）通过独立的移动应用终端嵌入软件或小程序实现医疗信息采集，并能够实现图片、视频、信息、语音的采集录入。
5.根据权利要求4所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：浏览器分析报表（106）采用Jasper Reports，定制报表， PDF格式报表输出。
6.根据权利要求5所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：数据分析服务器（104）的web端消息传输采用MQTT 和Web Socket技术标准，通过web形式实现的，符合HTML5规范，并且能够多种平台进行登录。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：数据分析服务器（104）连接浏览器实时监控（105）、浏览器分析报表（106）、浏览器历史回放（107）、浏览器车辆定位（108）、小程序（109）和浏览器（嵌入第三方应用）（111），从而方便地在浏览器上阅览上述信息。
8.根据权利要求2所述的一种基于云的远程医疗监控系统，其特征在于：第三方服务器通过VPN网关与云存储服务器（103）的云数据库（113）相连。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的远程医疗监控系统的监控方法，包括：A.数据加密上传，医疗设备的数据通过串口发送至数据通讯模块，数据通讯模块使用硬件或者软件模块对数据加密，随后压缩数据，经过加密以及压缩后的数据传输至云存储服务器的MQTTServer，该MQTT Server将存储结果返回医疗设备，并且通过设于云存储器内的云服务程序将数据转存至云数据库；
B.数据调取以及监控，当数据分析服务器收到第三方服务器或浏览器需要调取数据的命令时，数据分析服务器从云存储服务器的云数据库中调取数据返回给调取命令发起的浏览器或者第三方服务器。
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