智能监护系统监护设备数据采集方法与流程

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种物联网网关数据采集方法，特别是一种用于智能监测技术和医疗设备领域的数据采集方法。

背景技术

医疗监护设备通常包括监护仪、呼吸机/麻醉机、注射泵、摄像头等。监护仪是一种以测量和控制病人生理参数，并可将参数与已知设定值进行比较，如果参数出现超出一定范围可发出警报的装置或系统。监护仪在一定时间段连续监护病人的生理参数，检测出变化趋势，指出临危情况，以提供医生应急处理和进行治疗的依据，使并发症减到最少，从而达到缓解并消除病情的目的。监护仪的用途除测量和监护生理参数外，还包括监视和处理用药及手术前后的状况。其标准的六个参数为心电、呼吸、无创血压、血氧饱和度、脉搏和体温。此外可选的参数包含：有创血压、呼吸末二氧化碳、呼吸力学、麻醉气体、心输出量(有创和无创)、脑电双频指数等等。监护仪被临床应用于手术中、手术后、外伤护理、冠心病、危重病人、新生儿、早产儿、高压氧舱、分娩室等范围，是医院相当重要医疗监护设备。

在医院常常要使用到监护仪实时监测病人的血氧、体温、血压等参数和进行心电监护。当病人患有某些疾病(如心脑血管疾病、高血压、脑梗死、血栓)导致呼吸功能障碍而不能自主呼吸时，还需要配置呼吸机/麻醉机辅助病人呼吸。此外，如果在医疗过程中还需要实现高精度、平稳无脉动的液体传输时，则需使用注射泵帮助注射。

随着我国医疗器械的市场在稳步增长，医疗监护设备也从过去主要用于危重病人的监护，发展到目前普通病房的监护，甚至基层医疗单位和社区医疗单位也提出了应用的需求。医疗监护设备的普及率是跟国民生活水平呈正相关关系的，随着我国经济发展，人均收入水平提高，以及行业研发水平的进一步提高，我国医疗保障体系得到进一步完善，高端产品将逐步成为主流。伴随着市场需求的增长，医疗监护设备厂商也逐渐增多，多种型号的医疗监护设备的兼容性就成了问题，设备所采集到的医疗数据不能统一收集到数据平台或者需要额外增加对数据的管理，同时，完全的实时性也很难做到，因为这要求有人员要时刻关注患者数据的变化。

具体来说，传统医疗监护设备在采集到数据后除了在本机屏幕上显示外，还会按照一定协议将数据通过以太网等接口与中心监护系统联网，以及完成与其他病床设备通信和系统升级等功能。传统监护设备配有的应用系统都安装在联网的pc机上，通过它可以从医院信息系统获取病人信息。例如参见说明书附图1就是一种现有的监护系统，其模式是监护仪—工作站—中央监护系统，监护仪的数据通过有线连接或者无线链接传输到工作站供护士查看，监护仪数据同时也传输到中央监护系统供医生随时查看。底层的监护仪例如为mec-1000、vs-900、imec8/10/12、beneviewt1、beneviewt5、beneviewt6/t8，均为迈瑞的监护仪设备，这些监护仪通过采用行业标准的hl7协议将病人的病理数据传输到迈瑞的中央监护系统或工作站。使用这种监护系统进行监护时，先在应用系统中选择病人，将监护仪数据对应到具体病人，使用过程比较复杂、效率低，此外存在诸多缺点：1、工作站和中央监护系统只能采集监护仪的信息并汇聚在一起，适用的监护设备种类单一，而呼吸机、注射泵、麻醉机等其他监护设备无法通过统一的设备连接起来并采集数据；2、监护仪—工作站—中央监护系统只能采用同一厂商生产的指定类型的设备，即一个厂商的中央监护系统只能监控该特定厂商生产的多种监护仪，而不能连接监控其他厂商的监护仪或是其他医疗监护设备，监护系统所监控的设备扩展受限，医院升级设备成本增加。因此，目前市场上需要有一种能够使监护更加便捷的智能监护系统，以解决传统监护仪存在的不足。

术语说明：

rtmp：实时消息协议(英语：real-timemessagingprotocol，简称rtmp)也称实时消息传输协议

mqtt：消息队列遥测传输(英语：messagequeuingtelemetrytransport，简称mqtt)是iso标准(iso/iecprf20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。它工作在tcp/ip协议族上，是为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计的发布/订阅型消息协议。

json：json(javascriptobjectnotation，简称json)是一种由道格拉斯·克罗克福特构想和设计、轻量级的数据交换语言，该语言以易于让人阅读的文字为基础，用来传输由属性值或者序列性的值组成的数据对象。

hl7：卫生信息交换标准(healthlevel7)，是开放系统互联(osi)七层协议第七层(应用层)的协议。

hdlc：highleveldatalinkcontrol(高级数据链路控制规程)。面向比特的同步协议。

技术实现要素：

针对现有技术中对各种医疗设备所产生的多种医疗数据并未做有效的整合、处理与展示的技术问题，以及多种医疗设备的多种医疗数据也不能被实时推送给相关医生的技术问题，本发明提供一种能够将多种监护设备，包括监护仪、呼吸机/麻醉机、注射泵等不同设备的协议转换为统一协议的方法，从而能够实时采集各种设备的多种监护数据，方便医生快速针对病人提供及时的诊治方案。

具体来说涉及一种医疗设备数据采集方法，包括如下步骤：

步骤一，获取医疗设备的运行数据；

步骤二，使用脚本识别所述医疗设备的运行数据并提取有效数据，所述运行数据包括视频流数据和非视频流数据；

步骤三，对所述有效数据进行分类处理，存储分类处理后的信息；

步骤四，对所述有效数据进行格式转换，其中所述非视频流数据被转换为统一格式；

步骤五，将格式转换后的信息推送给本地服务器端。

在一些特定的应用场景中，所述医疗设备可以为医疗监护设备，所述运行数据包括医疗监护设备的非视频流数据和医疗监护设备的视频流数据，所述非视频流数据包括生理数据等。

进一步，所述步骤四中的非视频流数据被转换为统一格式具体为将所述非视频流数据统一转换为json格式，从而统一各种设备的医疗数据。此外，还可以将所述视频流数据进行编码，例如h.264、h.265或者mpeg-4h.264、m-jpeg等。

优选地，所述步骤一中获取医疗设备的运行数据是通过使用所述脚本向所述医疗设备发送要求，进而触发医疗设备自动发送所述运行数据来完成。所述脚本例如为python脚本、c++脚本、c脚本、java脚本、javascript脚本或者vbscript脚本等。

所述步骤五为将步骤四处理后的信息直接推送给本地服务器端，或者根据客户端的查询/订阅推送给本地服务器端。具体地，所述医疗监护设备的生理数据格式符合hl7协议时，在网络模型的应用层使用mqtt协议推送；所述医疗监护设备的生理数据为hl7以外的其他格式时，在网络模型的数据链路层处理后，通过应用层的mqtt推送；所述医疗监护设备的视频流数据在网络模型的数据链路层进行编码，然后通过应用层的rtmp协议推送。

此外，对于运行数据的获取，所述步骤一为数据中心从其他监护系统获取医疗设备的运行数据，如此更加方便地传输其他监护系统下医疗设备的数据。当然，所述步骤一也可以为数据中心通过适配器直接获取医疗设备的运行数据。

本发明所提出的技术方案能够适配不同厂商的多种医疗监护设备，将不同设备的协议转换为统一的协议，从而能够获取不同医疗监护设备的实时数据并保存在网关内的数据库中，方便医生快速针对病人提供及时的诊治方案。同时，该技术方案使得智能监护系统具备更佳的可扩展性，医院购入新的医疗监护设备不需要再增加新的数据系统，新的医疗监护设备经过适配都可以集成在一套系统中，减少了医院升级设备的成本。

附图说明

附图1：现有技术示意图；

附图2：智能监护网关与监护设备连接图；

附图3：监护仪数据协议转换示意图；

附图4：视频数据协议转换示意图；

附图5：呼吸机、注射泵等其他医疗设备数据协议转换图。

具体实施方式

智能监护系统可以主要包括三个部分，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、查看数据/视频等功能。其中参见说明书附图2，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监护仪、呼吸机、注射泵、摄像头，或者是其他监护设备。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rj45或者usb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，即包括视频流管控、监护仪管控、呼吸机管控、注射泵管控、摄像头管控等模块。各个管控模块通过相应的适配器从所述各医疗监护设备获取并解析出相应的数据，然后可以通过das(direct-attachedstorage)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。

对于监护仪，通过智能监护网关的网口连接监护仪的端口，使用存储在网关内的python脚本、c++脚本、c脚本、java脚本、javascript脚本或者vbscript脚本向监护仪发送要求，触发监护仪自动发送病人数据，从而网关自动接收监护仪发送出的hl7数据包，将hl7数据包使用与脚本相同的语言进行解析，将其中obx段中病人的实时测量数据提取出来，并将数据根据其中的标识如脉率、心率、无创舒张压、有创舒张压等进行分类，并保存在网关内的数据库中。

通过智能监护网关视频接口实时接入监护仪端口，获取视频流。根据编码技术，例如h.264、h.265或者mpeg-4等将视频流编码，然后根据对实时视频的需要通过网口发送到本地服务器端中。

对于呼吸机，通过智能监护网关的串口实时接入呼吸机串口，通过发送厂家自定义的固定格式的查询要求，获取呼吸机发送出的数据流。将数据流(主要是高低电平)根据厂家规定的格式解码，再根据潮气量、气道压力、呼吸频率、呼吸比等指标将数据分类并保存，并寻找告警信息。

对于注射泵，通过智能监护网关的串口实时接入注射泵串口，通过发送厂家自定义的固定格式的查询要求，获取注射泵发送出的数据流。将数据流(主要是高低电平)根据厂家规定的格式解码，根据靶浓度、现浓度、血浆浓度、效应室浓度等指标将数据分类并保存，并寻找告警信息。

在将上述各医疗监护设备的分类生理数据存储后，将它们转换为统一的json格式存储并统一使用数据传输协议(如mqtt)将json文件传输到本地服务器端。以各监护设备产生的生理数据为例，生理数据按照一定格式被包装成json文件，json文件中的内容分为消息类别、时间戳、设备类型和具体数据四个部分，具体数据下标注出各项数据与所代表的含义。具体格式如下：

1.监护仪数据：

2.麻醉机数据：

3.注射泵数据：

4.其他医疗设备数据：

对于视频流数据，智能监护网关将采集到的视频流数据经过h.264、h.265或者mpeg-4编码后直接通过视频传输协议(如rtmp协议)传输至本地服务器端。

生理数据经过json语言统一格式后将被传送至本地服务器端。各个设备数据统一格式前以及统一格式后的传输具体描述如下，总体遵循智能监护网关从各医疗监护设备采集数据，然后统一格式并传送至本地服务器端。

监护仪测得的生理数据的协议转换参见说明书附图3所示，在物理层的rj45接口使用ieee802.3协议，在网络层使用ip协议，在传输层使用tcp或udp协议，在应用层使用hl7协议将数据传输至智能监护网关中。之后再从智能监护网关中传输到本地服务器端，例如在应用层使用mqtt协议传输实时数据。

视频数据的协议转换参见说明书附图4所示，在物理层按照vga、hdmi或者dvi协议通过相应的接口传输，在数据链路层使用hdlc协议，之后从智能监护网关中传输到本地服务器端，例如在应用层使用rtmp协议传输实时数据。

呼吸机、注射泵等其他医疗设备数据的协议转换参见说明书附图5所示，在物理层通过rs232接口按照rs232协议，在数据链路层使用hdlc协议，在应用层使用厂家自定协议将相关数据传输到智能监护网关。之后将数据从智能监护网关传输到本地服务器端，其中在物理层使用ieee802.3协议，在网络层使用ip协议，在传输层使用tcp协议，在应用层使用mqtt协议传输实时数据。

通过智能监护网关内部的转换，经由不同层的不同协议获得的数据被统一分类为视频数据或者生理数据。视频流在应用层使用视频传输协议(如rtmp协议)传输到本地服务器端，生理数据被包装成json文件使用数据传输协议(如mqtt协议)传输到本地服务器端，随后再为客户端的用户所使用。

具体地，当收到本地服务器端对视频推送的要求时，智能监护网关将已进行视频流编码的监护仪实时监控画面和摄像头录制画面使用视频传输协议(如rtmp协议)传输至本地服务器端，以满足医生的治疗需求。

当收到本地服务器端对数据推送的要求时，智能监护网关将已分类标注的实时测量数据使用数据传输协议(如mqtt协议)传输至本地服务器端，以满足医生的治疗需求。

当收到本地服务器端对告警推送的要求时，智能监护网关将已分类标注的实时测量数据与相对应的各参数阈值相比较，一旦发现不在参考范围内时，代表该项指标不正常。此外，检测不到某项指标，却收到从仪器中发来的报警信号，这也代表了告警信号。将这些告警信号使用数据传输协议(如mqtt协议)传输至本地服务器端，以满足医生的治疗需求。

当本地服务器端通过消息传输协议对智能监护网关发出查询订阅时，智能监护网关接到订阅后，立刻查询保存在内部数据库中的数据，有结果后，通过数据传输协议(如mqtt协议)立刻推送给本地服务器端，以满足医生的治疗需求。

当本地服务器端通过消息传输协议对智能监护网关发出配置/控制的订阅时，智能监护网关接到订阅后，立刻接收订阅中的要求，将订阅设备的参数配置完成，通过数据传输协议(如mqtt协议)返回配置成功或者失败的消息，以满足医生对医疗设备预设参数的需求。

此外，现有的中心监护系统都是只能适配一个厂商的监护设备，通过连接本厂商的设备获取数据后，将数据发送到本地的同厂商数据中心，但无法连接其他厂商的设备。对此，本发明还可以在现有的数据中心上再加入一层上层数据中心，新的上层数据中心从下层的数据中心中读取数据，或者也可以直接读取不同厂商的医疗设备的数据，以此用来兼容不同厂商生产出来的医疗监护设备，实现不同厂商医疗设备数据回传的数据中心的整合。同时，上述设计还能够解决不同厂商医疗设备数据处理实时性的问题，例如可以通过读取中心监护系统或者数据中心中的数据后，采用本发明的数据协议转换方法，进行分析处理后直接发送到本地服务器端。

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。