智慧健康物联网体系架构研究

摘要：文章根据物联网特征及智慧健康发展的需求，提出可行的智慧健康物联网体系架构，讨论了物联网关键技术，并针对智慧健康物联网络所采集的数据进行大数据决策分析，实现远程医疗、健康体检、辅助诊疗等智慧健康应用。

关键词：智慧健康；物联网；WSN；体系架构；网络数据 文献标识码：A

中图分类号：TP393 文章编号：1009-2374（2015）35-0007-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.004

1 概述

随着工业化、城镇化、人口老龄化、疾病谱的改变以及生态环境的变化，健康成为我们最大的民生问题，数据显示全球的健康医疗规模持续提升，已经成为我们巨大的挑战。面对这些新挑战，新一代信息技术的发展给我们带来了一些生机。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网应用范围十分广泛，特别是在医疗健康领域，智慧健康可以通过个人健康相关数据的动态收集，在运动、饮食、用药等方面给我们建议和紧急救护以及通过远程医疗服务来提升每个人的健康水平。

2 体系架构

人们的医疗需求发生着变化，医疗服务模式也需要随之发生变化，健康服务在理念上强调从原来被动的治疗转向主动的健康管理，从全面的感知、可靠的传输再到智能化的控制，物联网就在其中起到极大的作用。因此我们构建基于物联网的智慧健康总体架构。

图1 智慧健康物联网总体框架

基于物联网的智慧健康总体框架由四层网络构成，分别是用户层、接入层、数据层以及远程终端层。

其中用户层包括了各种感知节点，感知节点可以是贴片式的，也可设计成织物，可穿戴式的或是植入身体式的。这些感知节点采集人体重要的健康数据参数。基于感知节点的计算能力限制，采集的数据在感觉节点只能进行初步的处理，后续数据将通过无线网络被传输到汇集节点（接入层）或者直接传输到数据层进行数据处理分析。接入层包括了用户交互设备，作为系统中的接入节点。不同通信协议的感知节点和相应的接入层设备进行通信，由接入层设备将数据传输到数据层进行分析。数据层的主要任务是收集、处理、分析数据并给出决策。由于数据层连接医疗远程终端，医生可以根据数据层的结果判断用户的健康状况。远程终端为用户提供健康远程服务。

2.1 基于物联网的智慧健康系统架构

根据总体架构可知，基于物联网智慧健康的系统基础是数据的有效集成，而对于物联网来说，由于感知节点为分散式分布，数据的有效集成成了物联网技术的主要难点。而信息系统技术和大数据技术的发展为基于物联网的智慧健康系统架构提供了有效的解决方案。基于物联网的智慧健康系统架构如图2所示：

图2 智慧健康系统架构

该智慧健康系统架构具有如下特点：（1）该系统是开放性平台，在做好互操作性和系统安全的前提下，对外部系统进行开放，实现第三方开发者通过运用和组装其接口以及其他第三方服务接口产生新的智慧健康应用，促进智慧健康的发展；（2）信息的集成具有跨层的信息融合性，即从感知节点层到终端应用层都需要具有信息融合的数据处理能力；（3）系统功能所基于的软硬件具有通用性，例如硬件是基于3C（Consumer、Communication、Computing）标准的终端接口，软件是遵循开放式操作系统，采用标准电子病历格式，只有这样的系统架构才符合SOA架构标准。

2.2 健康大数据分析

大数据技术能够快速处理包括视频、语音等非结构性海量数据，实现大量图片的实时网络传输和快速持久性存储，同时大数据智能分析能够给健康管理和服务提供新的策略。利用现代人工智能的方法，如深度学习、机器学习和语义分析等，对感知节点获取的各方面数据进行交互分析，从而产生新健康管理和服务建议。

基于智慧健康物联网系统架构，采集用户生命体征信息进行集成、管理以及大数据分析，基于数据的主要健康应用我们可以分为以下四类分析：（1）远程医疗。远程医疗即通过远程通信技术、交互式传递医疗信息，开展远距离的医疗服务，主要包括远程诊断、远程会诊、远程健康咨询等。利用家用或社区健康感知节点采集患者的生命体征数据，并通过无线/有线网络传输到健康大数据管理中心，通过中心决策分析系统对用户进行监测和疾病管理的服务；（2）健康评估与干预。为居民建立全面信息化的电子健康档案，通过发放调查问卷、体检结果以及远程检测等方式收集健康信息，并进行健康评估分析，根据评估结果设计针对特定对象制定切实可行的饮食、运动、干预方案，通过跟踪随访不断调整方案达到最佳的健康管理效果；（3）健康体检服务。以检测疾病证据为目的，开展通过应用体检手段对未病、初病或将病的健康或亚健康人群的身体进行检查，根据体检结果评估个人的生理指标、疾病治疗的达标情况、健康风险情况、慢病治疗率与控制率等内容，从而为一些体重超重、膳食结构不科学、具有慢病特病的人提早开展健康干预和管理；（4）辅助诊疗。辅助诊疗与医院信息系统实现对接，主要实现医生全面了解患者健康状况，以做出更科学的诊断和治疗，同时通过远程终端等专用医疗传感终端获取患者生命体征信息，并将诊疗信息发送到智慧健康大数据中心进行智能分析处理，反馈综合的疾病诊断结果、参考医嘱以及用药建议，从而提高医生诊疗效率，规范诊疗行为。

3 结语

物联网技术的发展将助力智慧健康的发展。本文基于提升健康医疗服务的需求，提出可行的基于物联网的智慧健康体系架构，讨论了物联网关键技术，并针对健康物联网络采集的数据，进行大数据决策分析实现远程医疗、健康体检、辅助诊疗等智慧健康应用，打造健康管理新模式。

参考文献

[1] 刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2010.

[2] 梁巧琴.大数据应用的现状与展望[J].信息通信，2015，（1）.