引言

在健康監(jiān)測環(huán)境下醫(yī)療監(jiān)測是一個由各個等級的醫(yī)療專業(yè)人士實施的嚴格的過程，但這些專業(yè)人士實施的過程中，仍然不能避免意外的人為錯誤。在健康監(jiān)測環(huán)境中，人為錯誤應該減少到零，但是這通常是達不到的。因此在過去的十年，針對減少醫(yī)療過程中的人為錯誤開展了很多研究工作。研究者已經(jīng)從信息通信技術（ICT）入手來減少醫(yī)療過程中的人為錯誤。需要說明的是ICT所帶來的創(chuàng)新不僅僅是提高患者自動監(jiān)測過程的可實施性，更重要的是極大的提高了該過程可靠性。

無線傳感器網(wǎng)絡技術［1］［2］是信息通信技術方面比較好的技術，最初是用于軍事方面戰(zhàn)場上的的監(jiān)測，無線傳感器技術還有很多別的應用，例如環(huán)境學習、動物保護、生產(chǎn)線、樓宇安全，這樣便使無線傳感器網(wǎng)絡可以應用于醫(yī)療環(huán)境來提高病患監(jiān)視的可信度。

基本上，無線傳感器設備的尺寸非常小，這樣可以更好的應用于監(jiān)測病人的身體健康狀況，從而解決醫(yī)生或者護士難以全天隨時隨地守護病人的問題。同時肯定可以實現(xiàn)一個全球一體化的可能性，通過因特網(wǎng)發(fā)送該重要病人的身體健康信息到別的專家醫(yī)生的手持設備，因為現(xiàn)在任何一個醫(yī)生都有手持設備。

所以考慮到這些方面，就得更多的提到無線拓撲網(wǎng)絡［3］，它是LAN的擴展，同時在有限的布線數(shù)量的情況下有比較遠范圍的通信距離，這樣使重要的信息能通過處于無線傳感器拓撲網(wǎng)絡（WSMN）［4］中的傳感器來傳送，無線傳感器拓撲網(wǎng)絡（WSMN）是無線傳感器和拓撲網(wǎng)絡的組合。當網(wǎng)絡部署好后，它同時提供了不同的機能來提高環(huán)境的監(jiān)測能力。

另外一個ICT的革新是無線射頻識別（RFID）［5］-［7］，它不僅僅用于病患的監(jiān)測，還用于醫(yī)療設備醫(yī)療手術設備的管理、藥品的管理以及危險醫(yī)用物品的管理，物品清單控制，還包括病人的識別和定位。即使當病人在戶外，例如病人在私人的居住地或者常規(guī)的活動區(qū)域時，使用RFID對其進行定位也是可能的。從這些考慮來看，我們可以看出使用RFID對病人進行監(jiān)視主要用于病人識別、定位監(jiān)視和病人醫(yī)療信息的發(fā)送。

這樣，這些設備的功能和初始化應用可以通過引入一些帶RFID的傳感機理來加強［8］［9］。因為無線傳感體域網(wǎng)（WBSN）可以基于網(wǎng)絡提供可靠的基礎設施來支柱，所以我們現(xiàn)在提出集合了RFID傳感器和無線拓撲網(wǎng)絡（WMN）而創(chuàng)造的一個新奇的網(wǎng)絡結構，我們稱之為RFID-WBSMN。

這個框架提供了一個可靠的網(wǎng)絡架構來用于病人監(jiān)視和識別應用，然后自由地使用智能體技術來做出決定是否通知醫(yī)生。使用［10］中提到的智能體技術，通過在網(wǎng)絡中計算從而減少通過網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)的必要，從而減少網(wǎng)絡出現(xiàn)負載和延遲的情況。智能體被放在網(wǎng)絡中固定的位置，被當做類似于早期的報警系統(tǒng)來使用。從而監(jiān)測和報告異常給特定的醫(yī)療工作者。

一般情況下，這些傳感器不能完成這些功能，因為這些設備的內(nèi)存和能量有限。另外，最新的ICT革新的主要是提高信息技術（IT）系統(tǒng)，即能通過云技術來支持信息分散。這個技術作為單獨付費使用的技術提供用戶所有信息技術的資源。從前面可以看到有三個服務可以通過云計算實現(xiàn)，分別是架構即服務（Iaas）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）。

所以觀察基于云技術提供的設備，醫(yī)療服務需要一個好的網(wǎng)絡連接和一個必備的基礎設施、平臺和處理軟件，通過云來管理從而提供好的醫(yī)療服務。同時云服務可以被任何小的醫(yī)療服務診所和多專業(yè)的醫(yī)院使用，在有的國家可以想購買因特網(wǎng)服務一樣來購買每個醫(yī)療服務。現(xiàn)在研究者已經(jīng)開始采取基于云的電子醫(yī)療管理系統(tǒng)［11］，使用了一個應用程序接口連接緊急部門工作者和來自波士頓EMS救護中心之前儲存的醫(yī)院數(shù)據(jù)。

基于以上這些事實，我們在這里提出了基于云系統(tǒng)的智能體，用來對病人的進行識別和物理參數(shù)的監(jiān)測，這樣云的使用作為一個倉庫來保存信息和收集信息。當智能體提出要訪問傳感器節(jié)點、數(shù)據(jù)集合和通知醫(yī)療工作者檢測異常傳感信息的時候。作為支柱的云儲存架構為系統(tǒng)的執(zhí)行提供了一個經(jīng)濟有效的平臺。這個系統(tǒng)集合了各種醫(yī)療設施和遠程病人監(jiān)控。論文剩下的部分如下：論文第二部分對相關技術的研究做了一個調(diào)查;論文第三部分對所提出系統(tǒng)的架構和功能進行了詳細的描述;論文第四部分給出了一個總結，和對將來工作的一個展望。

當前研究活動的調(diào)查

我們將在這個部分中討論，無線傳感器網(wǎng)絡、RFID、智能體、云計算在醫(yī)療服務方面的應用，在詳細介紹我們所做的研究工作之前，本文將會介紹當前在這些領域中的相關研究工作。

A 無線傳感器在醫(yī)療服務方面。

無線傳感器網(wǎng)絡［1］［2］通常是一個大型的空間上分布的網(wǎng)絡，有上百個節(jié)點隨機或者帶有一定地理位置的分布，目的是在環(huán)境中檢測或者感知一些特定的參數(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡最初的應用是在一個空曠的環(huán)境下檢測一些參數(shù)。最開始是由軍隊用于在戰(zhàn)場上進行監(jiān)測和一些科學家、環(huán)境研究者用于檢測氣候變化和森林環(huán)境以及地下水。然而當無線傳感器網(wǎng)絡變成熱門領域后，它的應用范圍也開始擴展。在醫(yī)療服務領域我們可以看到，無線傳感器網(wǎng)絡擴展為無線體域網(wǎng)（WBAN）或者是無線人體傳感器網(wǎng)絡（WBSN）［12］。隨著體積更小功能更強大的傳感器的發(fā)展，誕生了取代或者重新起草管理這些設備的標準，例如，IEEE802.11和IEEE802.15標準組織，無線傳感器網(wǎng)絡這些變化都是可以實現(xiàn)的［12］-［14］。另外就是對無線拓撲網(wǎng)絡WMN進行一個介紹，［3］，［13］-［15］，由一些公司或者是服務提供商來拓展對有線網(wǎng)絡的一個接入范圍，這個領域?qū)魬?zhàn)常規(guī)有線網(wǎng)絡架構。這種無線拓撲網(wǎng)絡集合了無線人體傳感器網(wǎng)絡，創(chuàng)造了無線人體傳感器拓撲網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡［4］［16］提到的應用于醫(yī)療服務監(jiān)視。在監(jiān)測中病人只要佩戴可穿戴的傳感器節(jié)點［12］，就可以測得其的身體情況，例如血壓，體溫，脈搏。這樣這些信息通過上傳至路由或者是網(wǎng)關最后傳到中心服務器形成病人的病歷數(shù)據(jù)庫。無線傳感器網(wǎng)絡還可以用于遠程病人的情況檢測，在這種情況下，在家里你只要安裝上了無線傳感器節(jié)點，同時這些節(jié)點可以連入因特網(wǎng)或者是其他的通信網(wǎng)絡，同樣可以將數(shù)據(jù)傳送到醫(yī)療服務設備。這為不斷擴大的老齡群體提供了非常方便的醫(yī)療服務，同時這也增加了醫(yī)療設備進入家庭和養(yǎng)老醫(yī)療設備的業(yè)務。在需求增多的情況下，無線傳感器網(wǎng)絡的應用大多數(shù)出現(xiàn)在遠程病人監(jiān)控例子中，在病人病情超過一定閾值后通知報警系統(tǒng)。當病人的信息在醫(yī)療服務設備中有所記錄時，無線傳感器網(wǎng)絡還可以通過緊急情況報警設備來通知和發(fā)送重要病人的信息，這樣的話可以讓醫(yī)療工作者為緊急情況做好充分的準備。這些傳感器網(wǎng)絡具有在服務區(qū)內(nèi)提高醫(yī)療服務質(zhì)量的潛在優(yōu)勢。

B.RFID技術在醫(yī)療服務方面的應用

RFID方法并不是一個新的技術，它誕生于1960年代，像是舞臺上的一個新的表演者。應用領域主要是在軍事方面和產(chǎn)品應用鏈的管理。然而，RFID技術受到的關注和歡迎應用領域也開始擴展。

RFID技術發(fā)現(xiàn)了他進軍醫(yī)療服務行業(yè)的發(fā)展方向，通過他最擅長的即提高有效性的保障。對象有需要嚴格看護的設備、藥品、雇傭者、還有病人［5］［6］［7］。 在醫(yī)療服務環(huán)境中，生和死的區(qū)別可能就在僅僅于這些設備的位置。例如，電震發(fā)生器。或者別的什么東西，例如外科手術設備，在完成外科處理過程之后放在病人左邊的設備。

另外一個很重要的應用就是對病人的跟蹤和識別。這個應用相當重要因為在當病人不能被有效地識別的時候，會造成很多的過度醫(yī)療現(xiàn)象出現(xiàn) ［5］［6］［7］ 。RFID技術給病人提供一個可以被讀寫的卡片［17］，上面包含了病人的各種醫(yī)療信息包括病人現(xiàn)在在哪家醫(yī)院就診等信息。

C. RFID無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)療服務方面的應用

在RFID技術和無線傳感器網(wǎng)絡技術融合的技術中，RFID標簽被修改從而能支持被標記的傳感器和他所支持的感知能力。這些標簽被稱為RFID傳感器標簽，可以處于積極狀態(tài)、消極狀態(tài)和半積極狀態(tài)。這些具有增強功能的標簽現(xiàn)在可以識別被標定的物體以及檢測這些物體的參數(shù)。當詢問機讀取這些傳感器標簽的時候，這些參數(shù)可以被發(fā)送。如果這些詢問機的功能沒有被增強，那么RFID網(wǎng)絡只能被當做單跳的網(wǎng)絡。如果RFID詢問機隨著無線傳感器而被修改為可以和多個異構設備進行通信，那么RFID網(wǎng)絡可以被應用于多跳網(wǎng)絡［18］。

在醫(yī)療服務領域，RFID和無線傳感器網(wǎng)絡的結合，在設備應用方面，具有潛在的巨大的提高空間。在之前提到這些技術的缺點就是不能和網(wǎng)絡相結合。研究的主要方向是這些設備基于IEEE802.15.4標準［19］。IEEE802.15.4標準管理著低功耗的Zigbee設備［19］。

D.智能體技術在醫(yī)療服務方面的應用

智能體技術已經(jīng)被提出并應用于多種醫(yī)療服務系統(tǒng)。［20］-［22］ 在上面那些文章中，有很多的思想都是將智能機應用于醫(yī)療服務產(chǎn)業(yè)。在這些文章中都明確強調(diào)了一個研究重要性，就是將單個智能體或者多個智能體應用于醫(yī)療服務行業(yè)來解決這個行業(yè)中所存在的問題。研究工作將會從基于智能體的移動設備入手，用于醫(yī)院的選擇和預約計劃。這里還提到了一個基于智能體的研究應用，通過無線人體傳感器網(wǎng)絡將病人的體溫信息發(fā)送到醫(yī)生的手持設備上［22］。

E. 云技術在醫(yī)療服務方面的應用

在信息通信方面最新的革新應該是云和云計算，支持消費者在信息技術的需求中，云計算提供了可視化硬件框架的無限可擴展性，通過業(yè)務使這些信息技術框架被利用。美國國家標準技術研究院（NIST）定義了云計算是一個模型，這個模型可以方便地按需訪問一個可配置的計算資源（例如，網(wǎng)絡、服務器、存儲設備、應用程序以及服務）的公共集。這些資源可以被迅速提供并發(fā)布，同時最小化管理成本或服務提供商的干涉。云服務基于服務水平協(xié)議（SLAs）可以采用單向收費。云服務提供商為用戶提供了常用的IT設備和依賴這些設備的不同業(yè)務。這些業(yè)務包括框架、平臺、軟件。這些業(yè)務模型主要關注的是服務提供商如何授權用戶能使用這些所提供的IT設備。

由于在過去幾年云計算領域具有很高人氣，所以在更多不同的領域得以應用。每個應用領域都會考慮采用能滿足其需求的云計算模型類型，NIST定義了四種不同的云計算部署模型，它們分別是私有云、社區(qū)云、公有云、混合云模型。私有云的云基礎設施由一個組織來管理控制，它可能被安置在室內(nèi)或者一個比較偏遠的地方。社區(qū)云的的云基礎設施由多個組織來管理控制，通常帶有一定的共同目的。公有云的云基礎架構被由云服務提供商控制并向用戶出售云服務。混合云的云基礎架構是由兩個或者兩個以上的云組成，這些云保持著唯一的實體，但是通過標準或者特有的技術結合在一起，這些技術使得數(shù)據(jù)或者應用程序具有可移植性。

醫(yī)療服務領域得益于研究者們提出各種各樣的云計算使用方案，從而為醫(yī)療服務業(yè)務和醫(yī)療服務設備以及遠程醫(yī)療提供了無所不在的平臺。研究者采取基于云的醫(yī)院電子管理系統(tǒng)［11］，這個系統(tǒng)采用應用接口可以連接帶有波士頓EMS救護車上的預留醫(yī)院數(shù)據(jù)的急診部門的工作者。BIDMC的醫(yī)生可以在醫(yī)院的急癥室的儀器表上查看救護車上的重要信息，同時還可以輸入病人的電子病例信息。在這個計劃執(zhí)行前，急診室離得醫(yī)生們不得不每天手動地將病人的病例傳真給BIDMC來儲存他們的數(shù)據(jù)和病例。

從這篇文獻的調(diào)查中可以看出并沒有太多的工作是關于通過Zigbee將RFID和傳感技術融合后應用于醫(yī)療服務方面。如果這些技術采用點對點模式進行，當在這種模式下由于網(wǎng)絡的不可靠性，那么是不能保證能成功傳送數(shù)據(jù)的。所以采用無線拓撲網(wǎng)絡來代替這種模式，我們可以集成拓撲網(wǎng)絡和Zigbee的RFID傳感技術來實現(xiàn)可靠地、實時地傳送病人的相關健康數(shù)據(jù)。

另外這些技術并沒有采用智能體在醫(yī)療服務方面的技術，也沒有采用醫(yī)療服務方面的云計算技術。將云技術與智能體技術融合對于不同醫(yī)療服務者和醫(yī)療服務設備是很有利的，甚至是對信息技術不太了解的用戶也可以通過云服務提供的服務者、電腦、別的IT基礎設備、軟件、平臺來使用信息技術。下面將介紹所提出的研究將會來帶兩種技術——帶Zigbee RFID感應技術的拓撲網(wǎng)絡和基于云的智能體技術。

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