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摘要:常規的醫院信息管理系統由于編程接口的限制,增加系統內信息存儲和采集的成本。為此,提出基于云平臺與mvc架構的醫院信息化綜合管理系統。針對人工輸入信息和非人工輸入信息,設置分時采樣方式,使用AT24C64D芯片作為主存儲芯片保存采樣數據;基于云平臺的使用原理,將云服務器搭載到MVC架構上,作為管理系統的基礎架構,在此架構的支持下,規劃管理任務,實現對醫院信息化的綜合管理。實驗結果表明,系統硬件負載率在30%以下,工作效率高,其使用價值優于常規的管理系統。
關鍵詞:云平臺;MVC架構;醫院信息化;管理系統
1引言
人們對自身和身邊人身體健康重視程度逐漸加深,并增加體檢及相關身體檢查的次數,這給醫院帶來較大的挑戰[1]。近些年,各地醫院規模不斷擴大,業務范圍和數量也在不斷增加,對醫療信息的管理也提出了更高的要求,由此造成的勞動力成本和服務效率等一系列問題給醫院造成了很大的困擾[2-4]。面對這種情況,醫院信息化管理系統的出現極大地緩解了此類問題,自上個世紀90年代開始,醫院信息化建設經過幾十年的發展已經逐漸從手工機械式的管理,進化為自動化、電子化,在管理系統的輔助下,實現了便捷、高效的信息管理[5-7]。但是,隨著信息技術的不斷更新以及人們對高效率生活的追求,常規的醫院信息化管理系統已經很難滿足現階段的業務需求。如文獻[8]中提到的基于信息集成平臺的管理系統,該系統更多地是針對信息的采集與匯總,隨著待處理數據量的增多,其相應的成本和資源也在不斷增多,長此以往,系統使用壽命將會大大縮減,使用價值極低。文獻[9]中提到的基于SOA的管理系統存在同樣的問題,SOA是一個組件模型,該系統利用這一模型將系統內部的各個模塊很好地連接在一起,實現了信息的統一管理,雖然進一步提高了系統的管理效率,但是遠遠不夠,組件模型的使用限制了編程接口和通訊模型,在實際開發過程中需要消耗更多的成本,工作效率并沒有得到保證。因此,提出基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統設計,解決上述常規管理系統中存在的問題。
2基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統硬件設計
醫院信息化管理系統內部管理的信息類型繁雜,來源各不相同,對信息化管理干擾比較大,在實際應用中很難實現統一的管理。因此,在系統設計中,將信息分為兩大類,一種是來自人工輸入的信息,包括人員信息、病例信息等,另一種是非人工輸入的信息,多數是設備或醫療器械自動產生的信息。對于人工輸入的數據更多的是依賴軟件部分實現各種信息的管理,對于非人工輸入的信息,利用系統硬件實現自動管理,首先對系統的數據采集方式進行統一。信息化的建設使得醫院內部數據越來越龐大,且非人工數據的來源多為傳感器,因此設置系統采樣方式為分時采樣[10]。具體方式如圖1所示。在分時采樣形式的支持下,采集到多源信息,在信息處理前,需要將多源信息存儲到系統內的存儲單元中,以便實時查閱和處理分析??紤]到醫院信息數據的處理需求,采用AT24C64D芯片作為主存儲器,該芯片具有兩種接口,可以在進行編程時同時接收數據,不需要額外的編程電壓,在系統工作狀態下,只需要2.7V~3.6V的單電壓就可以支持其工作。該存儲器的結構如圖2所示。對于存儲單元內信號鏈路的控制,使用模擬開關芯片SGM84782控制,該芯片具有較低的關斷泄漏電流,是一個獨立的4通道數據選擇器。其使用的真值表如表1所示。在系統運行時,可通過對A/B的控制來選擇相對應的通道,實現對系統的支持。
3基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統軟件設計
3.1搭建系統架構
利用云平臺和MVC架構搭建管理系統架構,以MVC架構作為基礎,在其上搭載云服務器,作為管理系統的架構,支撐系統各項功能的實現。MVC架構包括模型、視圖和控制器,將系統的內部業務邏輯與數據、界面分離,提高了程序的重用性,大大減輕了系統開發所需的工作量。搭建的系統框架如圖3所示。從圖3中可以看出,結合云平臺和MVC架構的系統框架分為五層,其中通信接口層是實現系統通信功能的支撐基礎;數據預處理層,主要負責處理采集到的原始數據,以及在處理完成后,將數據提交到下一層;業務邏輯層的設計主要針對系統用戶的操作需求,用戶將請求提交到邏輯層后,通過調用全局管理器中的方法處理請求,并給予回應;全局管理層是系統的核心,可直接調用云服務器中的所有業務功能和操作對象方法,并對其進行管理;數據存儲與共享層包含兩個模塊。在系統框架的支持下,規劃管理任務,實現對醫院信息的綜合管理。
3.2規劃管理任務
假設管理任務的寬和高分別是w和h,每個任務具有四條邊界,在管理過程中,對于任一管理任務c,均有一個有效候選調度區域,在該區域邊界存在一個邊a,如果該邊與任務的邊相等,則它是一條鄰接邊,通過這一鄰接邊即可確定下一任務。假設任務創建后,任務c的一個有效調度區域的鄰接邊總數為v,所有空閑區域的邊界長度之和為b,將任務放置該調度區域,則新的區域邊界長度之和為:(1)在得到新的邊界總長度后,判斷區域大小和任務大小,當區域面積大于任務面積時,將新任務放置在空白區域,同時保證每個新到的任務的有效調度區域具有最大的鄰接變數,以便后續的任務調度,從而實現任務調度效率最大化。
4基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統實驗研究
4.1實驗方案設計及數據準備
醫院信息化綜合管理系統實驗研究中,以某醫院數據為例,構建實驗所需的數據庫,數據庫內部分數據表如表2所示。實驗方案設計中,引入常規的信息化管理系統,設計多項對比實驗,實驗中從數據庫中隨機生成任務集,針對常規管理系統中的管理任務調度效率差的問題,選擇系統硬件負載率、任務的到達間隔和任務的通信時間作為實驗指標。在生成任務集之后,定義系統硬件負載率,其計算公式為:公式中Lr表示系統硬件負載率,t表示任務集合中最后一個任務的截止時間,i表示任務數,αi表示每個任務占用資源,W表示任務的寬度,H表示任務的高度,hi和wi表示每個任務的寬度和高度。實驗中通過對硬件負載率的計算,可進一步計算出任務的到達間隔時間,對于醫院信息化綜合管理系統,其任務到達間隔時間越短,說明管理工作效率越高,反之,工作效率越低。任務到達間隔時間指標的計算公式為:公式中T0表示實驗目標任務的平均大小,tin表示任務到達間隔時間。公式中任務的大小均在一定區間內,每個任務的配置時間均為0.34ms,在部分參數配置相同的情況下,利用公式計算系統任務的有效通信時間。計算公式如下:公式中lm表示任務間的距離,si表示任務的面積,ε表示根據實驗需求自定義的系數,取lm得對數。實驗前,每次測試程序運行時,都會隨機產生1000個任務,將各組任務實驗結果的平均值作為實驗結果,對比分析各個管理系統的實際應用性能。
4.2管理系統任務調度效率實驗結果及分析
按照上述內容使用不同的管理系統,處理實驗任務集合,使用第三方軟件監控管理西歐通處理任務的整個過程,同時輸出上述中的各項實驗指標結果,其中系統硬件負載率和任務間隔時間實驗結果如圖4所示,系統任務有效通信時間實驗結果單獨分析。圖a中顯示常規的兩種管理系統,達到頂峰的時間較長,負載率最高達到了50%,在達到頂峰后,負載率下降趨勢緩慢,下降不明顯;提出的基于云平臺的管理系統負載率在30%以下,在達到頂峰后,負載率下降快速且穩定,說明其自我調整能力更好。圖b中顯示,提出的管理系統任務到達間隔時間變化穩定,工作效率穩定。經過計算,得到各個系統的系統任務通信有效時間,常規管理系統1的有效時間為74.5s,常規管理系統2的系統任務通信有效時間為69.4s,提出的管理系統任務通信有效時間為102.6s。綜上所述,設計的基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統自我調節能力強,工作效率高。
5結束語
本文以醫院信息化綜合管理系統的設計與開發為目的,展開大量研究與分析,設計基于云平臺與MVC架構的醫院信息化綜合管理系統,從硬件部分與軟件部分兩方面完成了整體設計。實驗結果中系統硬件負載率始終在30%以下,任務達到間隔時間變化穩定,證明了設計的管理系統具有非常高的應用價值,有效地解決了常規管理系統中存在的問題,該系統能夠更好地支持醫院信息管理工作。但是醫院信息化涉及的數據過于龐大,設計的管理系統內部一些細節之處存在一些小問題,如醫院相關人員的隱私安全問題,如何減輕系統定期維護所消耗的時間成本與人力成本等,在未來研究中,將從上述兩個方面展開研究,進一步完善醫院管理系統,為醫院信息的智能管理提供更加科學完善的功能。
作者:呂猛 張巍 單位:吉林大學第二醫院