IP網絡系列叢書華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案數(shù)據(jù)通信數(shù)字化信息和內容體驗部聯(lián)合出品主編簡介柳林，華為數(shù)據(jù)通信產品線信息體驗工程師，2008年加入華為，擁有9年網絡服務交付經驗，5年資料開發(fā)經驗，當前負責華為數(shù)據(jù)通信醫(yī)療行業(yè)解決方案資料開發(fā)工陳元波，華為數(shù)據(jù)通信產品線醫(yī)療行業(yè)解決方案架構師，2005年加入華為，擁有17年產品和解決方案開發(fā)經驗，當前負責華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案設計工作。在國家政策以及醫(yī)院數(shù)字化轉型的雙輪驅動下，智慧醫(yī)院建設不斷提速，而醫(yī)療物聯(lián)網作為智慧醫(yī)院建設的基石不可或缺。本書詳細介紹了華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案產生的背景及方案架構、方案優(yōu)勢、關鍵技術、典型應用場景、方案主打產品，旨在向讀者全面呈現(xiàn)華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案在智慧醫(yī)院中發(fā)揮的重要作用。本書適合醫(yī)療行業(yè)相關的ICT從業(yè)人員、醫(yī)療行業(yè)投身數(shù)字化轉型的參與者或者決策者，以及對醫(yī)療物聯(lián)網解決方案感興趣的讀者。閱讀本書需要具備以下經驗和技能：●具備一定的數(shù)據(jù)通信產品基礎知識，了解IP網絡架構等?！窬哂袑嶋H網絡操作經驗，在工作中對醫(yī)療物聯(lián)網有訴求或是對華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案感興趣。符號約定對正文中重點信息的補充說明。“說明”不是安全警示信息，不涉及人身、設備及環(huán)境傷害信息。表示如不避免則可能導致輕微或中度傷害的具有低等級風險的危害。目錄 1 1 5 第3章關鍵技術 4.1嬰兒守護 284.2生命體征監(jiān)測 304.3輸液監(jiān)護 4.4人員定位 344.5資產管理 4.6醫(yī)廢管理 37 43摘要摘要本章首先介紹宏觀政策在醫(yī)院智慧化轉型過程中發(fā)揮的重要作用以及醫(yī)療物聯(lián)網作為智慧醫(yī)院基礎設施的重要性，其次介紹醫(yī)院在醫(yī)療物聯(lián)網建設過程中面臨的挑戰(zhàn)與訴求，最后介紹華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案的架構以及方案解決的問題。1991年“物聯(lián)網之父”美國麻省理工學院KevinAshton教授首次提出了“物聯(lián)網”的概念，物聯(lián)網技術開始萌芽。1999年，KevinAshton教授提出在計算機互聯(lián)網的基礎上，利用RFID(RadioFrequencyIdentification,射頻識別)技術、無線Things”(簡稱“物聯(lián)網”)的方案，提出“萬物皆可通過網絡互聯(lián)”,闡明了物聯(lián)網的基本含義。2005年，ITU(InternationalTelecommunicationUnion,國際電信聯(lián)盟)在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上正式確定了“物聯(lián)網”的概念，并在之后發(fā)布的《ITU互聯(lián)網報告2005:物聯(lián)網》報告中給出了較為公認的“物聯(lián)網”定義：物聯(lián)網是通過智能傳感器、射頻識別設備、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯(lián)網所要實現(xiàn)的是物與物之間的互聯(lián)、共享、互通，因此又被稱為“物物相連的互聯(lián)網”。顯而易見，它包括了兩層意思：第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎上延伸和擴展的網絡；第二，和互聯(lián)網相比，物聯(lián)網從計算機之間的互聯(lián)互通延伸和擴展到了任何物體與物體之間進行的信息交換和通信。隨著全球數(shù)字化轉型和智能化升級步伐加快，物聯(lián)網已經成為新型基礎設施的重要組成部分。那醫(yī)療物聯(lián)網具體指什么呢?醫(yī)療物聯(lián)網是物聯(lián)網的細分場景，即loMT(InternetofMedicalThings,醫(yī)療物聯(lián)網)到醫(yī)療場景下，通過感知技術和通信技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲、分析及應用，以滿足醫(yī)療服務和醫(yī)院運營為目標的人與物、物與物通信的網絡。醫(yī)療物聯(lián)網可以使醫(yī)療設備、智能裝備、醫(yī)療基礎設施等醫(yī)療生產要素互聯(lián)互通，實現(xiàn)醫(yī)療業(yè)務的“萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能”,徹底消除“信息孤提高醫(yī)護工作效率、降低醫(yī)院管理成本，改善病患就醫(yī)體驗，如圖1-1所示。2圖1-1醫(yī)療物聯(lián)網醫(yī)院運營醫(yī)院運營醫(yī)療服務萬物互聯(lián)：數(shù)據(jù)實時在線醫(yī)院信息化系統(tǒng)醫(yī)療物聯(lián)網IOMT醫(yī)療裝備智能裝備醫(yī)療衛(wèi)生服務是社會公共服務和社會保障的重要組成部分，醫(yī)療服務水平及質量關乎民生，與國家的經濟發(fā)展、社會的和諧穩(wěn)定息息相關，國家高度重視醫(yī)療行業(yè)的全生命周期健康服務”上升到國家戰(zhàn)略高度。同時隨著全球第四次工業(yè)革命興起，以以促進本國數(shù)字經濟發(fā)展和各個行業(yè)數(shù)字化轉型，如我國的“新基建”計劃、歐盟的復興計劃等。家衛(wèi)健委醫(yī)政醫(yī)管局副局長焦雅輝表示當前我國醫(yī)療服務發(fā)展正處在從“信息化”向促進行動(2021-2025年)》,明確指出“十四五”時期要將信息化作為醫(yī)院基本建設 的優(yōu)先領域，建設智慧醫(yī)療、智慧服務、智慧管理“三位一體”的智慧醫(yī)院信息系統(tǒng)，充分發(fā)揮信息技術在智慧醫(yī)院建設管理的重要作用。未來，國計增長以及新一代信息技術的不斷發(fā)展將加速推進以“智慧醫(yī)院”為核建設，打造以患者為中心的衛(wèi)生醫(yī)療體系，建設智慧醫(yī)院將成為的主要目標。智慧醫(yī)院包括三大領域，分別是面向醫(yī)務人員的“智慧醫(yī)療”、面向患者的“智慧服務”和面向醫(yī)院管理的“智慧管理”。三大領域相輔相成，不可或缺。國家衛(wèi)健升臨床診療工作的智慧化程度。按照《電子病歷系統(tǒng)功能應用水平分級評價方法及標準(試行)》要求，推進醫(yī)院內部信息系統(tǒng)集成整合和醫(yī)療數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理應用，加快臨床診療無紙化進程。進一步完善醫(yī)療機構門提升臨床診療規(guī)范化水平，發(fā)揮智能化臨床診療決策支持功能，確保醫(yī)療數(shù)據(jù)安診后的全流程、個性化、智能化服務。利用互聯(lián)網技術不斷優(yōu)化醫(yī)療服務流程和互聯(lián)網、物聯(lián)網等信息技術，實現(xiàn)醫(yī)院內部信息系統(tǒng)的立診療信息數(shù)據(jù)庫，為醫(yī)療質量控制、醫(yī)療技術管理、診療行為規(guī)范、合理用藥概括來說，智慧醫(yī)院是通過以電子病歷為核心的信息化建設，并采用互聯(lián)網、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等信息技術手段，從而達到為患者提供更高質量、更高效率、更加安國家衛(wèi)健委一直在積極推進醫(yī)療物聯(lián)網在智慧醫(yī)院中的應用，在其發(fā)布的《全國醫(yī)院信息化建設標準與規(guī)范(試行)》中明確指出數(shù)據(jù)采集、患者安全、資產和物資管理等方面積極采用物聯(lián)網應●數(shù)據(jù)采集：支持基于傳感網絡的物聯(lián)網應用架構，支撐醫(yī)療環(huán)境下的各類設備的●患者安全：基于RFID電子標簽的物聯(lián)網應用架構，通過物聯(lián)網終●資產和物資管理：基于傳感網絡的物聯(lián)網應用架構，通過RFID電子標簽實現(xiàn)醫(yī)從2009年國家深化改革醫(yī)藥衛(wèi)生體制以來，我國的醫(yī)療行業(yè)取得了巨大進步，但是我國人口基數(shù)大，醫(yī)療資源分布不均、服務水平差異大、醫(yī)療服擴大依然是基本國情。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，截至2018年，全國執(zhí)業(yè)醫(yī)師總人數(shù)為301.04萬人，平均“每萬人擁有執(zhí)業(yè)醫(yī)師數(shù)”為21.5人，而根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，美國的這一數(shù)字為26人，日本為24人，歐洲國家多在30人以上。我國的醫(yī)療服務供給仍然是不足的，加之未來二十年老年人口數(shù)量會持續(xù)增加務的需求仍將持續(xù)上升，因而對醫(yī)生的需求會更大，這就導進過程中長期面臨如下問題，如圖1-2所示。我國的醫(yī)療服務資源供給緊張的情況短期難以緩解，醫(yī)手段不足，大多依靠醫(yī)護人員人工監(jiān)測及護理，導致大醫(yī)院患者多，醫(yī)護人員一人負責多個病房，訴求，如及時換液、輸液結束停針等，導致患者感覺不被重生兒由于抱被穿戴等比較相似，容易引發(fā)母親及家屬對可能發(fā)生況的焦慮。方案筒介醫(yī)療物資及資產的出入庫，主要依靠護士手工記錄臺賬，護士在護理病患的同時，每天還要花費大量的時間去記錄臺賬以及找尋醫(yī)療設備，很容易出錯，無法實現(xiàn)醫(yī)療物資及資產的精準管理。正因為如此，當前我國眾多醫(yī)院正以智慧醫(yī)院建設為契機，積極探索和建設各類物聯(lián)網應用，希望能夠借助信息化手段來切實提高醫(yī)療服務質量，減輕業(yè)務壓力。智慧醫(yī)院智慧醫(yī)院智慧監(jiān)護需求傳統(tǒng)醫(yī)院痛點智慧醫(yī)院的建設不是一蹴而就的，而是分步分階段實施的。醫(yī)療物聯(lián)網作為智慧醫(yī)院的重要基礎設施，涉及短距無線通信、通信承載、網絡安全、邊緣計算、大數(shù)據(jù)分析與智能技術應用等，是一個復雜的系統(tǒng)，因此需要整體考量架構、網絡、安全、管理等多個維度，系統(tǒng)地進行規(guī)劃，建立全院級的建設藍圖，再結合各個科室的業(yè)務需求將醫(yī)療物聯(lián)網分解為不同項目逐步建設，才能承載不斷增多的傳感器和不斷發(fā)展創(chuàng)新的智能應用，從容面對未來智慧醫(yī)院的演進。由于缺乏成熟的系統(tǒng)性建設模板參考，大多數(shù)醫(yī)院在物聯(lián)網建設時缺乏全局科學規(guī)劃，物聯(lián)網建設面臨如下挑戰(zhàn)。 當前醫(yī)療物聯(lián)網終端、傳感器使用的通信協(xié)議各異，如Wi-Fi、RFID、藍牙、ZigBee等，很難通過統(tǒng)一的方式接入網絡，不同的協(xié)議需要建設多個物聯(lián)網關，無法復用醫(yī)院已經建設好的物聯(lián)網絡，導致物聯(lián)網絡的重復建設，建設成本居高不下，如圖1-3所示。動P多個獨立網關，網絡無法復用》當前醫(yī)療物聯(lián)網的建設主要由醫(yī)院各個業(yè)務科室驅動，物聯(lián)應用往往只考慮了某一單一業(yè)務訴求，整網沒有統(tǒng)一規(guī)劃，導致整網出現(xiàn)多個碎片化的網絡和信息孤島，不僅給醫(yī)院的安全帶來諸多未知的風險，也導致數(shù)據(jù)無法互聯(lián)互通，從而給大數(shù)據(jù)、智能技術等應用帶來困難。同時由于缺乏整體規(guī)劃和頂層設計，沒有建設標準，導致物聯(lián)網建設不可持續(xù)，如果醫(yī)院在建設醫(yī)療物聯(lián)網時僅考慮了滿足業(yè)務需求，在后期將非常受限于醫(yī)療物聯(lián)網廠商提供的產品和技術，使得醫(yī)院無法形成自己的醫(yī)療物聯(lián)網建設標準和技術路線，醫(yī)療物聯(lián)網建設處于被動不可控狀態(tài)，影響智慧醫(yī)院的建設進程，如圖1-4所示。7圖1-4煙囪式網絡體征設備小網體征設備小網挑戰(zhàn)三：無線信號互相干擾，設備易掉線，業(yè)務不在醫(yī)療場景中，大多醫(yī)療設備屬于共享使用，因此多為移動性場景，存在各式各樣的無線終端或傳感器，如穿戴類設備，環(huán)境傳感器，資產傳感器，各類運行監(jiān)控傳感器等，每種傳感器都接入私有的小基站。Wi-Fi網絡沒有統(tǒng)一的空口網規(guī)網優(yōu)，加之藍牙、RFID、ZigBee等各種射頻源無序的建設，導致射頻環(huán)境復雜，信號在空中干擾嚴重，無線網絡質量差，各類無線終端或傳感器頻繁掉線，數(shù)據(jù)斷斷續(xù)續(xù)，難以保障實時數(shù)據(jù)采集，讓診斷與預測分析等智能應用出現(xiàn)業(yè)務中斷或者誤報，難以支撐8圖1-5無線網絡質量差無線AP藍牙網關ZigBee網關RFID網關無線空口沖突嚴重，終端易掉線，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定8隨著物聯(lián)網、5G等技術發(fā)展，各種智能終端和應用層出不窮，醫(yī)院接入終端由原來單一類型辦公PC,到現(xiàn)在各類型智能終端，終端數(shù)量百倍增加，而醫(yī)院網絡和應用多為“煙囪式”建設，不同的業(yè)務建設不同的網絡，如有線網、Wi-Fi網、藍牙網、RFID網等都是獨立建設，融合度低，網絡存在多套網管設備，通信網、感知網、物聯(lián)終端分段管理，導致運維割裂，無法統(tǒng)一運維，運維人員疲于奔命，如圖1-6所示。9圖1-6網絡和終端運維割裂網絡運維網絡運維終端管理醫(yī)療物聯(lián)網按照使用場景可以分為輔助醫(yī)療物聯(lián)網和臨床醫(yī)療物聯(lián)網。輔助醫(yī)療物聯(lián)網主要針對智慧醫(yī)院中“智慧服務”和“智慧管理”場景，臨床醫(yī)療物聯(lián)網主要是針對智慧醫(yī)院中“智慧醫(yī)療”場景。為了應對醫(yī)療物聯(lián)網建設中面臨的挑戰(zhàn)，華為公司針對“智慧服務”和“智慧管理”場景，攜手合作伙伴，推出華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案，通過將人、物加入醫(yī)療物聯(lián)網，有效提升醫(yī)護工作效率和醫(yī)院管理效率。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案通過統(tǒng)一頂層設計、統(tǒng)一網絡規(guī)劃，實現(xiàn)縱向應用、網絡、物聯(lián)終端分層解耦，分層次架構，打破傳統(tǒng)煙囪式的設計。每一層具備標準的接口，具備獨立彈性擴容的能力。該方案可支持物聯(lián)終端彈性插拔式的接入，業(yè)務應用彈性擴展，實現(xiàn)數(shù)字信息的泛在互聯(lián)，高效通信，其網絡架構如圖1-7應用層平臺層網絡回傳層感知接入層物聯(lián)終端層醫(yī)療業(yè)務系統(tǒng)醫(yī)療業(yè)務系統(tǒng)物聯(lián)醫(yī)療應用聯(lián)結使能平臺基礎網絡設備接入交換機匯聚交換機核心交換機WALNAC控制器WiFi6AP+無線物聯(lián)網融合模塊目鷗物聯(lián)終端層：物聯(lián)終端層是輔助醫(yī)療物聯(lián)網絡的“末端傳感”。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案中的醫(yī)療物聯(lián)終端從應用場景上主要分為：智慧管理類的后勤物聯(lián)終端，如資產標簽、輸液檢測器等，智慧服務類的穿戴式終端，如智能手環(huán)、患者腕表等。這些終端可以部署在不同的網絡環(huán)境中，有室內也有室外，有固定的也有移動的，種類多樣，協(xié)議各異，如Wi-Fi、RFID、ZigBee、藍牙等，可靈活接入物聯(lián)網絡。感知接入層是輔助醫(yī)療物聯(lián)網絡的“神經末梢”。感知接入層是決定整個解決方案易用性的關鍵一層，為海量的物聯(lián)終端提供接入，或者與其他物聯(lián)終端、物聯(lián)網關聯(lián)動、實現(xiàn)接收指令或發(fā)送數(shù)據(jù)等。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案采用Wi-Fi6物聯(lián)AP和射頻插卡作為感知接入層設備，提供高速率、高連接數(shù)、低延遲的Wi-Fi組網能力，同時支持loT擴展，通過內置或者USB外置射頻插卡，額外提供RFID、ZigBee、藍牙等多種無線協(xié)議融合接入的能力，實現(xiàn)無線接入基站All-in-One,降低部署復雜度，通過干擾避免技術實現(xiàn)各個射頻之間干擾最小，通信質量最優(yōu)，達到多種無線終端可靠共存，有效節(jié)約建設成本。網絡回傳層是輔助醫(yī)療物聯(lián)網絡的“神經網絡”。網絡回傳層主要是保障物聯(lián)數(shù)據(jù)高效，可靠，安全的傳輸。本著經濟性原則，回傳網通常是多業(yè)務融合承載的，可采用VLAN技術實現(xiàn)一網多業(yè)務承載，對不同的業(yè)務劃分不同的虛擬子網保障業(yè)務隔離安全可靠。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案中主要采用交換機和WLANAC組成，具備業(yè)務隨行能力，支持接入側做認證接入控制，以提供邊界安全。同時接入交換機具備PoE供電能力，提供光電復合線纜掛接Wi-Fi6AP,實現(xiàn)長距PoE供平臺層是輔助醫(yī)療物聯(lián)網絡的“神經中樞”。實現(xiàn)網絡管理、安全管理、物聯(lián)管理三大基本功能。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案中，主要由物聯(lián)網中間件平臺、物聯(lián)網大數(shù)據(jù)平臺以及iMasterNCE-Campus組成。對整個醫(yī)療物聯(lián)網進行全網管理、控制、分析，屏蔽南向物聯(lián)網的接入、協(xié)議、設備的差異性并提供開放的接口和標準化數(shù)據(jù)給應用，讓北向應用可方便的對接獲應用層是整個輔助醫(yī)療物聯(lián)網絡的“大腦”。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決有的醫(yī)療業(yè)務系統(tǒng)組成。應用層通過聯(lián)接使能平臺的北向接口，無需關心物聯(lián)終端的 聯(lián)接方式和使用的協(xié)議類型等，只需從聯(lián)接使能平臺獲取相關設備數(shù)據(jù)或者運維所需的數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)全網物聯(lián)應用與醫(yī)療應用業(yè)務，提升醫(yī)護工作效率和病患滿意度。根據(jù)醫(yī)院常見的工作場景，華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案推出如下六大電子標簽實時掌握嬰兒的位置信息。同時嬰兒標簽可以和母親標簽進行配對。防止嬰兒錯抱事件發(fā)生，守護嬰兒安全，提升患者滿意度。過藍牙、RFID等物聯(lián)協(xié)議上報給物聯(lián)應用進行呈現(xiàn)，降低醫(yī)護人員和患者直接接觸頻率，有效預防感染情況的發(fā)生。通過情況，從而獲得輸液過程液體速率，并及時將數(shù)據(jù)發(fā)送到輸液管理系統(tǒng)，實時呈現(xiàn)在監(jiān)控屏上，并可在輸液完畢時自動終止輸液，幫助醫(yī)護人員及時準確、高效的完成對病人輸液監(jiān)管的任務。時顯示其位置信息，使得管理部門能在醫(yī)院快速找到醫(yī)護人員和患者，提高服務效率，讓患者及時得到救助?！褓Y產管理：利用條形碼、RFID射頻等技術實現(xiàn)從物資進貨、入登記和收回等各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控管理。實現(xiàn)對醫(yī)療器械以及醫(yī)療物資進行精細化管理，從而提升醫(yī)院的物資管理水平，提高醫(yī)院的社會效益和經濟效益。出院運輸環(huán)節(jié)，提升醫(yī)院精細化管理水平，防止醫(yī)療廢棄物產生的交叉感染。第2章摘要摘要華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案的優(yōu)勢和價值是什么?本章從高品質體驗、松耦合部署、集約化網絡和開放化架構四個方面展開介紹。高品質的網絡是物聯(lián)應用的基本保障。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案采用業(yè)界領先的Wi-Fi6技術，組建高品質的承載網絡，旨在為用戶打造連續(xù)、“0”干擾、極簡超寬的高品質網絡體驗。●高品質Wi-Fi6實現(xiàn)連續(xù)組網，網絡無處不在，無線終端隨時接入-Wi-Fi6AP采用業(yè)界領先的智能天線算法，能夠實現(xiàn)信號“隨人而動”,覆蓋半徑提高20%,復雜環(huán)境信號不衰減，門診大樓等高密場景也能100%覆蓋。 Wi-Fi6AP的智能漫游技術，能夠使漫游切換時間小于10ms,業(yè)務零丟包，終端幾乎“感知”不到漫游過程，大大提升移動醫(yī)療場景下的物聯(lián)應用使用效率。傳統(tǒng)醫(yī)療物聯(lián)網組網中，不同廠家不同的物聯(lián)協(xié)議需要單獨部署多個物聯(lián)網在這種場景下，這些不同的物聯(lián)網網關都是干擾源，導致物聯(lián)終端接入不穩(wěn)易掉線。華為獨創(chuàng)的4合1物聯(lián)網融合AP,可以同時支持Wi-Fi、藍牙、ZigBee、RFID協(xié)議的接入，大大減少了不同物聯(lián)網關之間的干擾，同時結合Wi-Fi6AP獨家的干擾抑制技術，通過引用空間復用(SpatialReuse)機制以及時分與空口調度技術，有效解決各終端之間的頻段干擾問題，大幅降低物聯(lián)終端掉線幾率，物聯(lián)應用效率明顯提升，無源RFID標簽的讀取成功率由平均的80%提升到99.9%?！駱O簡超寬的網絡架構，滿足未來30年“超寬”華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案采用100GE核心交換機、10GE匯聚交換機和MultiGE接入交換機的組合，構建Wi-Fi6的超寬通道。核心交換機支持隨板AC功能，可納管高達10kAP,50k并發(fā)用戶，滿足Wi-Fi6時代海量用戶并發(fā)接入。接入交換機與Wi-Fi6AP之間通過光電復合纜進行連接，可實現(xiàn)300米PoE++供電，傳輸速率可達10Gbit/s,線纜壽命長達30年。同時方案還支持使用智能光電混合纜，配合華為中心交換機和小行星交換機，構建極簡“小行星”組網架構。將傳統(tǒng)的接入、匯聚、核心的三層網絡變?yōu)樾⌒行菍泳W絡，簡化網絡架構，節(jié)省TCO(TotalCostofOwnership,總運營成本)。醫(yī)療物聯(lián)網的建設往往受限于投資資金或業(yè)務需求不確定，并不是一步建成的，而是遵循“頂層規(guī)劃、分步實施、松耦合部署”的原則，分批建設按需演進的。同時隨著Wi-Fi、物聯(lián)網應用的逐步普及，Wi-Fi網絡逐漸成為醫(yī)院的生產網絡，所以我考慮網絡后續(xù)向物聯(lián)網絡的平滑演進和彈性擴容，以支持后續(xù)海量的物聯(lián)終端和越來越多的物聯(lián)應用。 華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案在頂層設計上采用分層次架構，通過感知接入層的無線物聯(lián)Wi-Fi6融合AP,輕松實現(xiàn)Wi-Fi網絡與物聯(lián)網絡松耦合部署，以及Wi-Fi網絡到物聯(lián)網駱的平滑演進。在感知接入層，Wi-Fi6AP提供內置或者USB外置loT插卡能力，醫(yī)院采用Wi-Fi6物聯(lián)AP進行無線組網后，可以實現(xiàn)Wi-Fi網關與loT網關共址部署，物聯(lián)模塊與無線Wi-Fi6AP完全融合，物聯(lián)數(shù)據(jù)可以完全復用Wi-Fi網絡，醫(yī)院只需一次聯(lián)終端時無需二次打孔和二次布線，僅需在原有的Wi-Fi6AP上增加loT物聯(lián)插卡即可完成物聯(lián)終端的接入，不打擾病患的正常休息也不影響醫(yī)院的正常運轉。新增的物聯(lián)終端可完全基于已經建設的Wi-Fi網絡進行靈活擴展，無需增加額外的無線設傳統(tǒng)的醫(yī)院網絡，不同的業(yè)務建設各自獨立的物理網絡，一旦業(yè)務調整，物理網絡也要隨之調整，無法匹配當前智慧醫(yī)院演進過程中業(yè)務種類快速增長的需求。同時傳統(tǒng)無線網絡與有線網絡流量是完全分離的，這就導致有線用戶和無線用戶的網絡管理、流量轉發(fā)、故障定位、接入認證及訪問策略的實施都要分開進行，這種獨立體系的維護管理難度非常大。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案通過核心交換機自帶隨板AC(Accesscontroller,接入控制)實現(xiàn)有線、無線網絡融合。核心交換機本身具備無線接入控制能力，不僅可以處理有線報文，而且可以實現(xiàn)對CAPWAP(ControlandProvisioningofWirelessAccessPoints,無線接入點控制協(xié)議)報文的識別和處理，有線業(yè)務流量與無線業(yè)務流量統(tǒng)一由交換機集中處理，有線和無線業(yè)務在交換機上統(tǒng)一配置，統(tǒng)一管理。同時方案通過在Wi-Fi6AP上擴展loT物聯(lián)插卡，將物聯(lián)網接入點統(tǒng)一控制在AP上，無線終端和物聯(lián)網終端使用同樣的組網實現(xiàn)無線、物聯(lián)網絡合一，最終實現(xiàn)有線、無線、物聯(lián)數(shù)據(jù)一網承載，消除信息孤島，簡化運維，網絡高度集約化。●網絡規(guī)劃集約化。一個物理網絡，基于VLAN虛擬化技術承載醫(yī)務網絡，既滿足了醫(yī)院辦公、教學、資產管理、運維等業(yè)務的多樣化訴求，又能靈活部署，彈性擴縮，最終降低業(yè)務增加或調整的成本?！裨O備開局集約化。對于無線網絡開局，室內和室外兩種場景，都能夠使用3D網規(guī)工具進行無線規(guī)劃，最快30分鐘內可完成醫(yī)院園區(qū)的無線規(guī)劃。其中，3D信號仿真和3D漫游仿真功能，可以直觀展現(xiàn)規(guī)劃效果，通過預設漫游路徑，可以提前判斷漫游效果，極大方便了移動查房等醫(yī)院常見場景的規(guī)劃終端，無線融合網關支持終端自動發(fā)現(xiàn)，自動識別終端身份，●策略控制集約化。華為推出了基于用戶身份進行策略控制的業(yè)務隨行方案。業(yè)務隨行的策略矩陣界面可視化，可實現(xiàn)精細化策略管控。用戶不管身處何地、使用哪個IP地址，都可以保證該用戶在醫(yī)院網絡中獲得一致的訪問策略，做到用戶即身份的體驗隨行。醫(yī)療物聯(lián)終端種類繁多，形式各異，目前還沒有一家公司能完全研發(fā)和提供醫(yī)療物聯(lián)網建設所需的所有醫(yī)療物聯(lián)網終端。醫(yī)院選擇一個廠家或者供幾個應用場景后，新的業(yè)務需求可能又要再重新選擇另外一家的產廠商的物聯(lián)網基站往往無法兼容其他廠商的物聯(lián)應用。醫(yī)院如果想商應用時，要么面臨重新建設物聯(lián)網的情況，要么華為輔助醫(yī)療物聯(lián)網方案的物聯(lián)網架構頂層設計上采用分層然具備良好的開放性，各個層次都可以獨立進行擴展。方案Fi6物聯(lián)融合AP,統(tǒng)一射頻接入，屏蔽南向物聯(lián)網的接入、協(xié)議、設備的差異性。通過聯(lián)接使能平臺層部署的物聯(lián)網中間件平臺，提供開放的接口和標準化數(shù)據(jù)給應用，讓北向應用可方便的對接獲取網絡采集的醫(yī)療設備數(shù)據(jù)?！窀兄尤雽樱瑹o線物聯(lián)網融合模塊同時可以提供125KHz、433MHz、2.4G頻段的接收能力，醫(yī)療物聯(lián)網廠商通過華為提供的接口文檔做簡單的改造就可以通過●聯(lián)接使能平臺層，物聯(lián)網中間件平臺可提供來自不同廠家采用不同技術物聯(lián)終端的數(shù)據(jù)接入能力，能同時支持超過10000個以上的終端設備同時運行，協(xié)議包 括RFID、藍牙、ZigBee等，物聯(lián)網中間件平臺據(jù)格式，保存到數(shù)據(jù)庫中并提供以WebService作為標準的數(shù)據(jù)接入接口。通過物聯(lián)網中間件平臺可以輕松實現(xiàn)和新增的物聯(lián)應用的對接。 第3章摘要摘要本章主要介紹華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案的幾個關鍵技術：連續(xù)組網指的是用戶隨時隨地獲取無線網絡，在多AP同時組網的情況下，網絡可以提供無縫的、連續(xù)的信號覆蓋。而傳統(tǒng)無線網絡存在覆蓋有空洞、同頻率干擾、漫游易掉線等問題，無法實現(xiàn)無線連續(xù)組網。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案采用智能天線、智能漫游技術，解決傳統(tǒng)Wi-Fi網絡無法連續(xù)覆蓋的問題，實現(xiàn)無線網絡覆蓋無盲點、覆蓋零死角、漫游切換無中斷的高密度連續(xù)組網，提供業(yè)界領先的漫游性能。 傳統(tǒng)Wi-Fi網絡覆蓋存在三個較為突出的難點問題。1.邊緣覆蓋，AP邊緣用戶的覆蓋一直是亟需克服的難點。目前一般AP采用的是全向天線，天線增益有限，對于近距離用戶可以提供較好的服務，對于中遠距離用戶無法提供服務或者只能提供較低吞吐率的服務。2.跨越障礙物覆蓋，障礙物遮擋之后，無線信號會有明顯衰減，如何為有障礙物遮擋的用戶提供高吞吐率的服務也是一個有待克服的難點。3.高密場景覆蓋，在高密組網環(huán)境下，多用戶并發(fā)將導致鏈路間干擾大大增加，如何提供更高的下行傳輸吞吐率仍是需要克服的難點。為解決以上三大難點，華為Wi-Fi6把華為在5G領域的一些領先技術和幾十年豐富的蜂窩無線組網經驗引入了Wi-Fi領域，創(chuàng)新研發(fā)了智能天線。華為智能天線由多個天線組成天線陣列，然后根據(jù)天線選擇算法選擇其中部分天線陣子進行信號的發(fā)射和接收，不同天線的組合可以形成不同的信號輻射方向，從而為處于不同位置的無線終端選擇最佳的天線，提高信號接收質量，提升系統(tǒng)吞吐量，提供更好的覆蓋服務。也就是說，華為智能天線不僅能夠根據(jù)用戶的接入方向，靈活動態(tài)調整信號覆蓋方向，讓信號跟隨用戶而動，還可以將向多個方向的信號向一個方向聚焦，好比探照燈集中光束追蹤物體，獲得更精準的效果，帶來更強的障礙穿透能力或者更遠的覆蓋距離，使信號覆蓋距離更遠，信號更強。所以，與傳統(tǒng)的全向天線相比，智能天線讓信號的覆蓋距離遠20%,信號干擾減少15%,特別適合軟性隔斷較多、終端移動性較多的無線網絡場景。智能漫游技術指的是終端移動場景下，通過采集終端信息，將終端引導到信號更好的AP上，提升用戶體驗。如圖3-1所示，終端如果不及時切換到信號更好的AP,Wi-Fi信號就會越來越差，速率也會越來越低。溫溫典溫智能漫游技術在終端發(fā)生漫游時會通過5步將AP切換到信號更優(yōu)的AP上，具體流程如圖3-2所示。1.AP將采集到的終端信息上報到AC,AC記錄每個終端的鄰居AP和對應的信號強度等信息。2.AP1實時將終端的信號等信息上報到AC。3.終端從Area1移動到Area2,AC感知到終端的信號低于閾值，判斷出終端最優(yōu)關聯(lián)AP是AP2。4.AC將最優(yōu)AP是AP2的信息通知AP1,AP1強制終端下線。5.終端漫游到最優(yōu)的AP2上，完成智能漫游，獲得更好信號。③③費濕ArealArea2無線通信不同于有線通信的另一特點，就是無線通信存在的干擾問題。無線通信的干擾是無處不在而且無法避免的。有線通信可以通過檢測線纜上的高低電平識別到干擾，而無線通信無法進行這樣的檢測。無線通信同頻干擾的問題，是影響無線體驗的另一個重要因素。華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案通過采用CCA(ClearChannelAssessment,空閑信道評估)技術和BSSColoring(BasicServiceSetColoring,基本服務集染色)技術有效解決無線通信干擾問題。 關鍵技術為解決無線中的干擾檢測問題，802.11標準在MAC層設計了一種檢測機制—載波偵聽多址訪問/沖突避免CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionCSMA/CA把在同一個信道上所有的站點想象成在一張圓桌上開會的人，大家本著先聽后講的原則，如果遇到有人發(fā)言就得等待一段時間(即退避),直到沒人講話才能開始發(fā)言。那如何判斷是否有人發(fā)言呢?CSMA/CA提出了一種物理偵聽的方式兩個門限判斷信道是否空閑，協(xié)議門限和能量門議門限用于檢測是否有人發(fā)言，如果有，則其他人要等待當前發(fā)傳統(tǒng)的物聯(lián)網建設方案，往往是不同的接入?yún)f(xié)議，單獨建設物聯(lián)網關之間無法進行協(xié)同，造成空口資源無法協(xié)慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網方案采用無線物聯(lián)融合AP,實現(xiàn)了Wi-Fi、藍牙、ZigBee、RFID多種制式的統(tǒng)一接入，這就建立的了多種制式協(xié)同調度基礎。方案在無線物聯(lián)融合AP中設計一個干擾共存模塊，用于接收Wi-F的通信需求，協(xié)同調度空口資源的使用。實現(xiàn)Wi-Fi6AP與物聯(lián)插卡模塊自動協(xié)商，自動進行信道避讓。當Wi-Fi6AP與物聯(lián)插卡模塊使用相同的AP通過CCA技術，監(jiān)測物聯(lián)模塊信道是否空閑，數(shù)據(jù)自動避讓發(fā)送，降低信號干在高密場景下，由于AP部署密集，通常會存在一定的同頻干擾，利用CSMA/CA可以有效檢測出同頻干擾避免沖突。但是這也意味著，如圖3-3所示，只要AP1和AP2處于同一信道且可以彼此偵聽到對方，雖然AP1和STA1的通信和AP2無關，但是因為BSS1和BSS2組成重疊基本服務集OBSS傳統(tǒng)的空閑信道評估CCA已經沒法滿足需求。為了解決 核心覆蓋區(qū)域核心覆蓋區(qū)域產生微弱同頻干擾區(qū)域到信后，不拆信封就能立馬判斷是否跟自己相關，顏色相同表示跟自己相關，顏色不同就跟自己無關，對于跟自己無關的報文就當做不存在，接收端依舊可以發(fā)起通信而 圖3-4同信道BSS在驗收標注前后的擁塞情況 輔助醫(yī)療物聯(lián)網方案在Wi-Fi的基礎上，實現(xiàn)了其他各種物聯(lián)網連接方式在AP上的共站址、共回傳、統(tǒng)一入口和統(tǒng)一管理，并具有靈活可●在華為的物聯(lián)網AP上保持了原有的Wi-Fi模塊，可以為Wi-Fi終端用戶提供接接口標準的物聯(lián)網模塊。物聯(lián)網AP還提供USB接口，可以插入USB直插模塊，或通過USB延長線插入USB拓展模塊。通過擴展槽或者USB接口接入射頻插卡，覆蓋125K、433M、2.4G三個頻段，可同時接入RFID、ZigBee協(xié)議終端。的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)轉發(fā)即可。AP使用自己的IP地址并通過特定的裝至UDP報文中，發(fā)至物聯(lián)網中間件平臺，物聯(lián)網中間件平臺根據(jù)報文中的編碼區(qū)分不同類型的物聯(lián)終端設備，并將物聯(lián)業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)給無感接入，就是指無線融合網關支持終端自動發(fā)現(xiàn)，如圖3-5所示，當設備接通電源，設備與AP之間通過約定的iConnect協(xié)議，進行自動的握手，網絡感知到設備的電子身份，并將電子身份與聯(lián)接名單進行比對，對于在白名單內的設備，將被自動推送予以呈現(xiàn)。而當設備不在白名單中時，網絡將不允許設備聯(lián)線信息給醫(yī)護APP。整個過程中醫(yī)護人員無需進行任何網絡配置操作，只需要將設備1.1.iConnect協(xié)議自動引導2.電子身份上報3.自動身份審核●網絡：終端識別/接入引導●平臺：白名單自動比對4.批量審核(可選)回 第4章典型應用場景摘要摘要華為智慧醫(yī)院輔助醫(yī)療物聯(lián)網解決方案已經在各大醫(yī)院得到廣泛應用，本章按照方案醫(yī)院主要的六個應用場景，嬰兒守護、生命體征檢測、輸液監(jiān)護、人員定位、資產管理、醫(yī)廢管理展開介紹其解決方案及價值。嬰兒錯抱事件雖不經常發(fā)生，一旦發(fā)生就是兩個家庭的悲劇。嬰兒出生時，穿戴極其相似，容易被抱錯。護士需要經常核對母親和嬰兒的信息，才能保障嬰兒的安 28典型應用場景嬰兒守護系統(tǒng)利用RFID射頻技術，在嬰兒出生時佩戴對人體無害的RFID智能手環(huán)，并與母親手環(huán)進行配對，同時通過手環(huán)發(fā)射出的射頻信號，實時掌握嬰兒的位置信息。當母嬰手環(huán)信息不匹配、嬰兒標簽脫落、剪斷時，系統(tǒng)會及時發(fā)出預警，提醒醫(yī)護人員和家屬及時處理。當出口監(jiān)視器監(jiān)控到嬰兒未被允許被抱出安全區(qū)域時，會自動觸發(fā)聲光報警并封鎖門禁，避免嬰兒錯抱情況發(fā)生。其具體工作流程如圖4-1所●正常情況下：嬰兒標簽終端發(fā)出心跳信號，物聯(lián)網AP接受心跳信號后，通過醫(yī)院內網上傳給物聯(lián)網應用處理，物聯(lián)應用將嬰兒位置、手環(huán)等信息實時顯示在護士屏幕上。同時物聯(lián)應用可以檢測到手環(huán)脫落、被剪斷、或者電量低等，并及時在系統(tǒng)中發(fā)出預警?？赡軙灰瞥霭踩珔^(qū)域，如果是未經授權的行為，則出口監(jiān)視器會聯(lián)動聲光報警器，同時封鎖門禁，避免嬰兒被移除出安全區(qū)域。正常情況正常情況出出口管理定位管理告警管理非正常情況嬰兒手環(huán)當》聲光報警器門禁聯(lián)動母親手環(huán)@物聯(lián)網AP出口監(jiān)視器嬰兒守護系統(tǒng)可以減少錯抱的情況發(fā)生，360°呵護嬰兒安全，提升醫(yī)患滿意防止院內感染一直受到院方的關注，發(fā)熱門診、住院病房等作為醫(yī)院的前沿陣地，是人群相對集中而流動性較大的場所，也是護理管理工作的重要環(huán)節(jié)。醫(yī)護工作者由于直面病患，相對更容易被感染。生命體征監(jiān)測系統(tǒng)通過體溫貼等硬件傳感器，自動采集病患等體征數(shù)據(jù)，降低醫(yī)護人員和患者直接接觸頻率，從而減少感染情況的發(fā)生。體溫貼等體征檢測系統(tǒng)的物聯(lián)網傳感器獲取病患生命體征數(shù)據(jù)后，通過藍牙、RFID等協(xié)議，將信息上傳至物聯(lián)網AP,再由物聯(lián)網AP通過回傳網絡將數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網中間件平臺，物聯(lián)網中間件平臺通過內網將數(shù)據(jù)發(fā)送至護士臺的護理看板進行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，其具體工作流程如圖4-2所示。典型應用場景◎Hr歲e溫度顯示中繼剃物聯(lián)網傳感器柔性體溫傳感器血氧指環(huán)患者腕表體溫貼生命體征檢測系統(tǒng)可以降低醫(yī)護人員和患者直接接觸頻率，有效降低醫(yī)護感染風●實時數(shù)據(jù)監(jiān)控：7*24小時持續(xù)監(jiān)測和記錄數(shù)據(jù)，高溫報警。自動生成體征數(shù)據(jù)曲線，分析歷史溫度?！袢轿粩?shù)據(jù)采集：體溫貼、心電記錄貼等多種類型生命體征監(jiān)測，患者體征采集數(shù)據(jù)全?！裨O備巡檢及存儲：系統(tǒng)自動監(jiān)測組件是否正常工作，病人數(shù)據(jù)實時回傳，智能分析，生成大數(shù)據(jù)病例?！駭?shù)據(jù)異?？焖偬幚恚鹤远ㄩ撝祱缶惓缶?，可聯(lián)動PDA、護士腕表、護理看板。 患者在輸液的過程中，護士需要在病區(qū)不停的巡檢，檢查各個患者的輸液情檢查流速，檢查液體是否即將完畢。但是由于護士人力有限，無法準確醫(yī)護人員先通過PDA手持設備經由病區(qū)的無線網絡完成病床的輸然后在輸液監(jiān)護系統(tǒng)中生成與床位相對應的報警器號及其他相關信息網AP經醫(yī)院內網把病患的輸液進度信息同步顯示在監(jiān)控屏上，實時監(jiān)測輸液的狀態(tài)。該系統(tǒng)還可以監(jiān)測輸液滴速情況，并可在輸液完畢時自動時準確、高效的完成對病人輸液監(jiān)管的任務。輸液液巡檢和記錄的工作時間，簡化了護理工作。其具體工作流程如圖4-3所示。 典型應用場景④④輸液監(jiān)護器呼叫單元的目+醫(yī)護腕表◎輸液信息收集零輸液監(jiān)護系統(tǒng)可有效提升護理工作效率與質量?！袢痰嗡俦O(jiān)控：防止漏針、堵針等情況發(fā)生，保障病患輸液安全。同時可遠程調節(jié)滴速，方便快捷。●輸液結束提醒：采用紅外+重力感應技術，實時監(jiān)測輸液量，準確率高達100%,輸液結束前及時提醒護士，提升護理工作效率和質量。●輸液自動終止：輸液完畢后，自動終止輸液，100%防止血液回流。特殊病患者，如精神病患者、殘疾病患者、突發(fā)病患者等需要耗費大量人力資源去監(jiān)護，已防止未經授權的患者進入到非法區(qū)域或者出口。同時醫(yī)院希望在病患或醫(yī)護人員遇到突發(fā)情況需要支援的時候，能夠快速定位，讓病患及時得到救助。人員定位系統(tǒng)利用RFID射頻技術，病患通過佩戴對人體無害的RFID智能手環(huán)，醫(yī)護人員佩戴有源的RFID胸卡，通過手環(huán)或者胸卡發(fā)射出的射頻信號，實時掌握病患或者醫(yī)護人員的位置信息，并在系統(tǒng)中實時顯示。同時系統(tǒng)支持電子圍欄功能，當特殊病患離開設定的安全區(qū)域，可聯(lián)動監(jiān)控、安防等。其具體工作流程如圖4-4所示。4病人手環(huán)醫(yī)護胸卡◎費物聯(lián)網AP人員定位異常警告人員定位系統(tǒng)的應用使得管理部門能在醫(yī)院快速查找醫(yī)護人員和患者，提高服務效率，讓管理者減少尋找時間，并可對特殊病患者進行定位，以便讓病患及時得到救●位置實時定位：支持醫(yī)護人員、患者房間級的定位，醫(yī)護人情況可以通過按鈕進行緊急呼叫。●電子圍欄：支持電子圍欄功能，當特殊病患者離開特定區(qū)域，可盤點一次耗時數(shù)周，資產盤點費時費力，且人工盤點容易出錯，造成賬實不符，或者導致重復購買醫(yī)療物資，浪費投資。設備和儀器的互借、調度、歸還等工作需要手工進行臺賬登記，煩瑣且容易出錯。醫(yī)護人員每天可能需要花費大量的時間來尋找醫(yī)療設備，影響醫(yī)護人員工作效率。醫(yī)院資產按照價值可以分為易耗資產(低值易耗品，如口罩、藥水等)、普通資產(常用的醫(yī)療設備，如呼吸機等)和貴重資產(大型醫(yī)療設備，如核磁共振設備等)。方案按照資產分類采用不同的辦法進行管理，如圖4-5所示。典型應用場景息通過醫(yī)療物聯(lián)網快速錄入到資產管理系統(tǒng)?！衿胀ㄙY產通過粘貼有源的RFID標簽實時上報位置信息到資產員在尋找資產的時候，可以通過資產管理系統(tǒng)方便的查詢到該資產的位置。同時通過電子圍欄對資產進行監(jiān)控，防止資產在未被允許的情況下移動到非法區(qū)域。長、電源、電流等信息，以便綜合評估設備的使用率。資產管理應用資產管理應用RF掃碼槍9日速有源標簽氧氣瓶電磁標簽核磁共振易耗資產普通資產