0   引言

進入21 世紀以來，各種高新技術的發展日新月異，給人們的工作和生活帶來了極大的方便，促進了社會經濟的高速飛躍。與此同時，隨著生存環境的變化，一些社會問題逐漸顯現出來，比如人口老齡化、慢性疾病發病率和亞健康人群比例逐年增高、看病難、看病貴等問題已成為當前我國醫療改革進程中亟待解決的難題^[1]。

隨著通信技術的發展突破，物聯網技術融合了通信、大數據等高新技術在Bluetooth、Zigbee、LoRa 等無線通信技術領域取得了極大進步，并且已逐漸在很多行業推廣應用^[2-3]。2015 年3 月國務院頒布《全國醫療衛生服務體系規劃綱要（2015—2020 年）》，明確提出開展健康中國云服務計劃，積極應用移動互聯網、物聯網、云計算、可穿戴設備等新科技技術，推動惠及全民的智慧醫療服務^[4]。而物聯網為優化醫療就醫體驗、改善醫療服務質量和提高人民健康水平提供了新手段，對于推進健康中國建設，實現智慧醫療的目標具有重要而深遠的意義^[5]。

1   智慧醫療概念及其運作模式

智慧醫療以患者為中心，利用先進的物聯網技術、云計算技術、大數據處理技術，實現患者與醫務人員、醫療設備之間的互動，通過打造健康檔案區域醫療信息平臺，逐步改善醫療服務流程的醫療體系。美國食品藥品管理局在2004年擬通過規范物聯網技術在藥物運輸、銷售、防偽、追蹤體系的應用，來推動智慧醫療的發展^[6]。

智慧醫療通常由智慧醫護場所系統，區域衛生系統以及家庭健康三部分組成，其總體架構包含基礎層、感知層、網絡層、應用層以及用戶層^[7]，如圖1 所示。

智慧醫療系統以物聯網技術為基礎，以“感、知、行”為核心。因此，智慧醫療系統可以分為數據獲取、知識發現和遠程服務3 個階段循環執行^[8]。在數據獲取階段，通過分布在監測區域的傳感器實時、精確地獲取各種醫療數據，并通過組網方式將數據發送到醫療數據中心；在知識發現階段，主要是利用大數據存儲與處理平臺對獲取的數據進行建模和分析；在遠程服務階段，將數據的分析結果由云服務快速、準確地提供給終端用戶作為參考。“感、知、行”關系圖如圖2 所示。

圖2 “感、知、行”關系圖

智慧醫療將醫療網絡化，使醫院智能化信息化，在保障醫療健康的前提下為患者提供精準安全便捷的醫療服務，同時將患者的就診信息建立電子檔案，方便管理、保存、查閱。智慧醫療具有互聯、協作、預防、安全可靠等特點，能夠在一定程度上提高人們的醫療體驗和生活質量^[9]。智慧醫療可以實現智能預約，減少患者排隊的時間；還可以通過各醫院數據共享資源共享，提高醫療資源利用效率；通過建立患者檔案庫可以實現智能導診，為患者就診提供建議；通過實名認證可以有效避免醫療詐騙，并且對有些慢性病患者實時跟蹤監測患者狀態，及時反饋并提出治療的建議。

2   LoRa技術特點及其優勢

LoRa 技術是一種基于1 GHz 以下的超遠距低功耗無線傳輸技術。該技術使用一種特殊的擴頻技術，使得不同擴頻序列的終端即使使用相同的頻率同時發送也不會相互干擾，大大改善了接收的靈敏度，并且有效地擴展了系統的容量^[10]。現列出LoRa 技術的關鍵特征及優勢如表1 所示。

理想環境下，LoRa 模塊通信距離可達15 km，但在醫院特殊環境下，影響LoRa 模塊通信質量的因素很多，比如建筑，設備，電磁干擾，溫濕度等，這些因素可引起數據傳輸時信號的衰減，降低通信質量，甚至可能導致通信中斷，造成數據丟失嚴重^[11-12]。因此，為了保證通信數據的完整和準確性，LoRa 終端組網可以采用星型結構或網狀結構分布，其示意圖分布如圖3 和圖4 所示，由于終端節點組網復雜度越高，終端設備間互相干擾的情況嚴重，并且可能導致基站節點能耗增大，因此，結合網絡復雜度和節點壽命等因素，星型分布更適合于醫院智慧網絡部署。

3   基于LoRa技術的終端設備在智慧醫院的應用

3.1 應用環境及參數設置

基于LoRa技術的終端設備在智慧醫院的部署應用，可以幫助醫院在無線移動查房、繳費取藥、導航就醫、定位與跟蹤、實時病人數據信息監控等方面實現統一管理，達到使患者快速入院、快速診療的效果，提高醫療資源利用效率和醫院工作效率。本文研究了將LoRa 技術運用到醫療器械輸液設備上，利用其無線數據傳輸時遠距離、低功耗的優勢實現醫院不同樓層病房長時間，高精度數據傳輸的目的，從而省去了醫護人員查房記錄的工作，實時監控病人數據也可以更有效地解決突發狀況，降低醫療事故發生率。

測試環境選擇醫院就診綜合樓，樓層高度13 層，內含LoRa 模塊的節點5 個，LoRa 基站3 個，上位機電腦1 臺。

3.2 數據傳輸結果及分析

在上位機電腦上安裝數據接收工具，如圖5 所示。終端節點正常工作時會定時發送數據，在該窗口可以接收終端發送的數據內容。

圖5 上位機數據接收端

測試過程中，終端節點定時10 s 發送一條長度40字節的數據，發送時間設定10 min，上位機接收端以及LoRa 放置在樓層11 層某一值班室，終端節點分別放置在1 層、3 層、5 層、7 層、9 層，分別進行數據發送。

測試可知終端節點在10 min 共發送數據600 條，上位機接收端分別接收到各節點發送的數據及數據強度如表2 所示。

由表2 數據可知樓層高度與丟包率和信號強度RSSI 的關系，如圖6 所示。

圖6 樓層高度與丟包率和信號強度RSSI的關系

通過分析表中數據可知，LoRa 技術應用到醫療器械終端設備可實現一定距離的無線數據傳輸，并且隨著樓層及節點間傳輸距離的增加，信號強度會減弱及丟包率也會增大，甚至超過一定距離會出現接收不到數據的現象，因此為了保證整棟樓數據準確快速傳輸，可以考慮使用中繼轉發模式，大大提高數據傳輸質量。

4   結論

基于物聯網的智慧醫療系統可以為用戶提供醫療健康互動服務保障，是推動健康中國建設，解決看病難、看病貴等難題的重要途徑。而物聯網技術中的LoRa 技術因其遠距離、低功耗的特點，在醫院智慧網絡的部署應用具有很好的前景。基于LoRa 網絡的智慧醫療建設可以降低醫院運營成本和醫療事故發生率，提高接診效率和醫療資源利用率，幫助醫院實現快速部署、智慧管理。

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（本文來源于《電子產品世界》雜志2021年3月期）