医疗行业中的定位感知系统研究

定位感知系统是普适计算的重要组成部分。所谓定位感知,就是系统中心在一定的精确度内动态获取用户的位置信息,同时为用户积极主动地提供各种所需服务。在传统的“请求—应答”服务模式中,用户要得到所需信息必须先向服务系统提出请求,系统响应后给出回复,按照要求的格式提供信息。这种被称为“被动模式”的系统无法满足用户动态信息的需求,无法积极智能地主动提供服务,是不符合普适计算的要求的。

定位感知系统是“主动模式”系统,它能够同时为许多用户提供服务。系统能够根据自已取得的信息主动向用户们进行广播,说明自己能够提供的服务,用户按照自己的所需获取自己的信息。因此,“主动模式”必须拥有两个功能系统:“定位系统(Orienta-tionSystem)”和“位置系统(LocationSystem)”。“定位系统”的重点在于要知道对象所在的位置,而“位置系统”的重点在于要知道特定位置上的对象集。

在医疗行业中,定位信息和位置信息都是非常重要的信息。比如,定位可以在紧急救援或者医疗看护中发挥作用,而位置信息可以知道在特定位置有怎样的患者,需要怎样的医疗服务等。随着医疗行业信息化的不断发展,定位感知系统正逐步在医疗行业构建起来,给医疗行业带来了跨越式的发展。一个无所不在的救护网络,一个准确快捷的设备和药品管理网络,一个安全及时的病人信息网络,不仅提升了医院的服务能力,方便了医院内部的信息沟通,更是保障了病人生命的安全。以下,我们将从定位感知系统的结构和现有的医疗信息化水平出发,对医疗行业中的定位感知系统进行研讨和展望。

从结构上来讲,定位感知系统可分为以下五个部分:系统控制中心、事务处理中心、通信环境、定位系统和位置系统(图1)。




1 系统控制中心

系统控制中心是整个系统的控制管理中心,它负责将位置信息或者对象集信息向事务处理中心传送,将位置信息向“位置系统”传送,它必须能够实时处理大量的各种信息,并进行分析检测。

近几年来,国内各大医院都在建设数字化医院,“数字化医院”就是利用先进的计算机及网络技术,将病人的诊疗信息、卫生经济信息、药品信息、医院管理信息等各类信息进行最有效的收集、储存、传输与整合,并实现各类业务流程的最优化和信息利用最大化的医院。而这些医院所使用的医院信息管理系统(HIS:HospitalInformationSystem)实现的就是系统控制中心的功能,它是整个医院甚至是医疗行业的控制管理中心,可以实时传输和处理大量的医疗信息,有的甚至是从急救现场传来的资料。

2　事务处理中心

事务处理中心是整个系统的服务发送者与处理单元。它接收系统控制中心传来的各种信息,或者响应用户的服务请求,或者主动向用户广播各种有用信息。系统控制中心将许多更细节化的工作分散到各个事务处理中心,比如医院HIS系统中的护士工作站,就是一个比较典型的事务处理中心。

3　通信环境

通信环境为各个部分的信息传送提供支持。从定位感知系统的意义上来讲,我们希望构建的是一个无线的网络世界。而无线广域网、无线局域网等技术的出现为实现定位感知系统的通信环境提供了一个非常好的平台。

无线广域网(WWAN)技术可使用户通过远程公共网络或专用网络建立无线网络连接。通过使用无线服务提供商所维护的若干天线或卫星系统,这些连接可以覆盖广大的地理区域。

无线局域网(WLAN)是采用无线通讯技术代替传统电缆,提供设备接入功能的网络,是计算机网络与无线通信、移动通信技术相结合的新生技术。在无线局域网的发展中,形成了包括IEEE802.11a,802.11b,802.11g,HiperLAN/2等在内的国际标准,能够提供的网络接入速率从11Mbps,22Mbps到54Mbps不等。

4　“定位系统”与“位置系统”

“定位系统”和“位置系统”是定位感知系统的重要功能系统,而无论是定位信息还是位置信息都离不开无线定位技术的应用。常用的无线定位技术有:红外线定位技术、全球定位系统(GPS)、超声波定位系统、IEEE802.11定位系统和无线射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)定位系统等。每种定位技术特点和定位精度各不相同。借助于无线网络的平台,RFID定位追踪系统是近期研究比较多的一个方向。

无线射频识别技术(RFID, Radio Frequency Identification)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用空间电磁波的耦合或传播来进行通信,以达到自动识别被标识对象,获取标识对象相关信息的目的。最简单的RFID系统由标签(Tag)、读写器(Reader)和天线(Antenna)3部分组成,配合计算机网络和软件支持可以组成一个RFID应用系统(图2)。RFID运用无线电技术进行通讯,信息储存在标签中的一个小硅片中。标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的加密信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后送至中央信息系统进行有关数据处理。