一種醫療通信網關的製作方法
2023-10-10 16:19:14
本發明涉及通信技術領域，特別是一種應用於醫療衛生行業基層醫療機構的通信網關。
背景技術：
國家衛計委制定總體框架，建設國家、省、地市和縣四級人口健康信息平臺，以四級平臺作為六大業務應用縱橫連接的樞紐，以居民健康卡為群眾享受各項衛生計生服務的聯結介質，形成覆蓋各級各類衛生計生機構高效統一的網絡，實現業務應用的互聯互通、信息共享和有效協同。在此政策推動下，國內不少省、市、區（縣）也已大力投入區域衛生信息平臺建設，建立了電子病歷、電子健康檔案管理、區域影像和檢驗共享、預約掛號和雙向轉診等業務系統，跨醫療衛生機構、跨地域之間的醫療衛生業務協同也在不斷推進中。
目前，基層醫療機構（如鄉鎮衛生院、社區衛生服務中心、村衛生室等）接入區域衛生信息平臺主要是通過購買伺服器，再由醫療信息化軟體廠商安裝專業軟體，實現數據的採集和上傳。與此同時，隨著基層醫療結構產生的檢驗檢查設備數據日益增多，對網絡帶寬也提出了更高的要求。但是，由於各地區基層醫療衛生機構財力有限，購買伺服器、部署優質網絡對他們來說有一定的資金壓力；另外，由於缺乏高素質的信息維護人員， 難以確保設備與軟體的正常運行。這樣一來，基層醫療機構就制約了區域衛生信息平臺的發展。
技術實現要素：
本發明需要解決的技術問題是提供一種安裝簡易、成本低廉、維護方便的醫療通信網關，以滿足基層醫療衛生機構的需求，實現與區域衛生信息平臺的對接。
為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案如下。
一種醫療通信網關，包括扁長方體狀殼體以及設置在殼體內的電路板，電路板上設置有中間件伺服器、通信模塊、存儲器、DICOM網關以及電源模塊，殼體的側壁上電源接口、RJ45接口以及多個USB接口；所述電源接口與電源模塊的輸入端連接，中間件伺服器分別與電源模塊、通信模塊、存儲器、DICOM網關以及RJ45接口連接，USB接口連接DICOM網關。
上述醫療通信網關，所述電路板上還設置有串接在USB接口與DICOM網關之間的密碼鎖。
上述醫療通信網關，所述電路板上還設置有與中間伺服器連接的實時監控模塊和報警模塊。
上述醫療通信網關，所述殼體的側壁上還設置有VGA接口。
由於採用了以上技術方案，本發明所取得技術進步如下。
本發明安裝簡易、成本低廉、維護方便，能夠滿足基層醫療衛生機構的需求，實現與區域衛生信息平臺的對接；並且大大降低了對技術人員的要求，提高了管理上的便捷性，有利於當前醫療體制改革工作的實施。密碼鎖的設置，可防止非技術人員對裝置內數據進行拷貝，保證了醫療信息的保密性。
附圖說明
圖1為本發明的電原理框圖；
圖2為本發明外觀結構示意圖。
其中：1、殼體，2、電源接口，3、RJ45接口，4、VGA接口，5、USB接口，6、工作指示燈，7、開關按鈕，8、通風窗。
具體實施方式
下面將結合附圖和具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。
一種醫療通信網關，其外觀結構如圖2所示，包括扁長方體狀殼體1以及設置在殼體內的電路板，殼體的側壁上電源接口2、RJ45接口3、VGA接口4、USB接口5、工作指示燈6以及開關按鈕7，殼體的頂板上可設有網格狀通風窗8。
電路板上設置有中間件伺服器、密碼鎖、通信模塊、實時監控模塊、存儲器、DICOM網關、報警模塊以及電源模塊；各部件之間的連接關係如圖1所示，具體為：電源接口與電源模塊的輸入端連接，電源模塊的輸出端與中間件伺服器連接，為其以及其他部件直接或間接提供工作電壓；中間件伺服器分別與通信模塊、實時監控模塊、存儲器、DICOM網關、報警模塊、VGA接口以及RJ45接口連接，USB接口與DICOM網關連接，密碼鎖串接在USB接口與DICOM網關之間。RJ45接口用於連接網絡交換機，VGA接口用於連接顯示器，USB接口用於連接鍵盤以及各檢驗檢查設備，通信模塊通過無線網絡與客戶端相互通信。
中間件伺服器是本發明的核心部件，嵌裝有支持並發訪問的標準服務程序，負責整個系統的業務功能分析預處理。服務程序的設計本身與業務流程無關，業務分析執行完全由腳本控制，服務程序通過解釋執行業務腳本來分析處理業務流程，錯誤的業務流程不會引起服務程序的正常運行，非常穩定，便於系統業務功能的擴展。
中間件伺服器通過在網絡上提供TCP、SPX協議的服務埠，接收並分析經USB接口以及DICOM網關傳輸的客戶端的業務請求，使用自身的資源（業務腳本、資料庫、數據文件）執行請求，並將結果返回給客戶端，同時通過RJ45接口傳輸至網絡交換機，從而實現將醫療信息傳輸至區域衛生信息平臺。中間件伺服器主要有以下功能特點。
1）採用標準的通訊協議，支持TCP、SPX兩種通訊協議。
2）採用多線程、資源池的方式支持多點並發訪問，系統效率非常高，裝置之間相互容錯，自動負載均衡，所有的客戶終端自動連接最快且有效的應用伺服器中間件平臺，不需要額外的軟體、硬體投入，保證系統的低投入，高效率、穩定可靠運行，通過使用雙網卡，實現數據存儲網絡（PACS/HIS資料庫，磁碟陳列等伺服器運行的網絡）與工作網絡（各終端站點連接的網絡）的物理分離，提高系統和數據的安全性，同時可以增加網絡帶寬，提高系統效率。
3）根據應用規模，便於系統容量的擴展；採用業務腳本解釋器，非常方便業務流程的擴充和變更。
4）能夠同時訪問PACS和HIS資料庫，輕鬆實現信息通訊系統整合，訪問HIS支持HL7標準；支持訪問SQL Server、Sybase、Oracle、DB2和My SQL資料庫；支持通過Web Service,COM+與.net的集成或通過SOA體系架構同.net系統進行互操作；支持分布式的事務，能夠跨越多種的資源類型（如資料庫、消息等）；支持多種資料庫隔離級別；支持文字到語音實時轉換服務（TTS）。
5）採用Microsoft CAPICOM組件對通信客戶端進行身份驗證。CAPICOM可以對傳輸的數據進行數字籤名、對代碼籤名、驗證數字籤名、包封保密數據、對數據進行散列處理、加密及解密數據等，保存影像數據傳輸的安全性。
6）支持定時自動運行，客戶終端自動搜索應用伺服器中間件平臺，減少了系統的維護管理工作量；支持簡訊息廣播功能，發送消息到連接的客戶終端；支持影像數據的自動多點傳送，提高數據傳送效率；支持客戶端通信連接認證，支持數據加密碼壓縮傳輸；支持應用伺服器中間件平臺級連，實現應用服務程序之間交換信息；支持終端軟體自動升級服務。
DICOM網關實現了DICOM3標準中的所有功能，可以並行接收影像設備的影像數據並存儲，其功能主要體現在以下幾點：1）採有多線程技術支持C-STORE，C-GET，C-MOVE，C-FIND和WORK LIST、MPPS請求功能的並發訪問；2）接收到的影像數據支持DICOM DIR標準存儲；3）影像數據的存儲完全符合DICOM3標準，保證影像文件的通用性；4）完全與應用伺服器接合，可對C-FIND和WORK LIST等功能編寫業務腳本實現與資料庫系統的連接，降低了系統的整合成本和技術難度；5）支持客戶端DICOM通信連接認證，保證數據訪問的安全性。
中間件伺服器還可通過USB接口連接鍵盤，進行數據的手動輸入；通過存儲器進行數據緩存；通過VGA接口連接顯示器，進行數據顯示。
中間件伺服器還可通過通信模塊與客戶端進行信息交換。通信模塊是客戶端程序與中間件伺服器進行信息交換的橋梁，系統中所有客戶端都直接與中間件伺服器連接，不能直接訪問資料庫伺服器，通信模塊是客戶端應用程式接入系統不可缺少的功能模塊。其功能主要包括： 自動搜索整個網絡中的中間件伺服器，客戶端無需配置伺服器地址參數；支持多對多連接，自動連接最快的中間件服務程序，配合中間件實現互載均衡和容錯；支持TCP、SPX網絡協議，數據加密/壓縮傳輸；接收、發送簡訊息，包括系統狀態、錯誤、性能報告等信息；對客戶端作業系統依賴性，無需安裝第三方組件；與用戶端系統程序無縫集成。
客戶端在向中間件伺服器發送業務請求時，需要先創建通信連接，具體連接過程如下：
第一步，客戶端啟動後，調用通信模塊初始化函數；
第二步，通信模塊廣播通信包，查詢網絡中的中間件伺服器；
第三步，中間件伺服器將自身的通信參數和狀態返回給通信模塊；
第四步，通信模塊初始化完成返回初始化結果給客戶端；
第五步，客戶端調用通信模塊發送愛函數發送功能請求；
第六步，通信模塊在通信連接沒有建立的情況下開始選擇最快的伺服器發送連接請求；
第七步，中間件伺服器根據配置檢查是否需要身份驗證，如果需要，則申請存儲器連接並調用相應的存儲過程完成身份驗證；
第八步，粗初期身份驗證成功後，將返回通信參數給通信模塊（包括加密壓縮模式、MAC校驗KEY等），如果驗證不成功，則拒絕連接；
第九步，連接創建成功後，通信模塊將客戶端的功能請求發送到中間件伺服器，並完成客戶端的發送功能請求；
第十步，客戶端調用通信模塊接收數據函數等待結果返回；
第十一步，中間件伺服器接收業務請求後，執行業務腳本，由腳本控制申請存儲器連接並執行對應SQL語句，將返回結果發送給通信模塊；
第十二步，通信模塊將結果返回給客戶端，客戶端根據返回結果接收所有結果並可發送下一功能請求。
當客戶端下一次請求時，在通信正常的情況下和長連接模式下通信模塊不需要重新連接中間件伺服器，直接發送數據到中間件伺服器。而創建新連接時，會完全重複此過程，在通信連接中斷的情況下，會自動重新連接，每次連接都會重新選擇最快的中間件伺服器，如果網絡中存在多個中間件伺服器，一個客戶端有可能同時連接多個中間件伺服器，以保證系統的高效性。
當然，中間件伺服器也可以主動發送業務請求到客戶端，此時，需要將業務請求先存入到存儲器中指定的數據表中，然後中間件伺服器定時掃描此數據表，並將結果發送已經建立通信連接的客戶端。要使用此功能，必須在長連接通信模式（通信連接一旦建立，不會隨著一次請求的完成而關閉，會一直保持連接）下進行，並在中間件伺服器啟用主動掃描伺服器中的請求功能。處理過程如下：
第一步，中間件伺服器啟動後，從「資料庫連接池」分配資料庫連接句柄；
第二步，中間件伺服器啟動數據掃描線程，在規定的時間隔內掃描一次資料庫中的請求數據表；
第三步，如果數據表中有請求，將取出請求數據，根據請求的客戶端標識，在「長連接客戶連接信息表」中查詢該客戶是否在線連接，如果沒有連接，在資料庫系統中設置處理失敗標誌，否則將請求數據存入「長連接客戶連接信息表」的緩衝中；
第四步，負責監控客戶端連接狀態的線程，會查詢緩衝中是否有數據要發送到客戶端，如果有，將數據發送到客戶端，並設置數據已發送標誌；
第五步，客戶端定時掃描中間件伺服器發過來的主動請法語，在接收到數據後不會應答中間件伺服器的數據，只要分析接收到的數據執行相應的操作或向中間件伺服器發出新的業務功能請求。
連接到本發明的所有客戶端之間具有相互通信的能力客戶端之間並不需建立直接的通信連接，是通過中間件伺服器中轉來實現的，當然，通過中轉的傳輸效率會受到一定的影響，肯定沒有直接連接速度快，但對一些實時性要求不是很高的數據傳送或客戶端之間不能建立直接通信連接的場合非常有用（例如：運行在Internet網絡上的信息系統客戶端之間的通信）。
在本發明中有兩種模式來實現中間件伺服器之間的通信：數據落地轉發和數據不落地轉發通信模式。數據落地是指數據在經過中轉站會存儲副本，即使在通信連接失敗或通信系統錯誤的情況下，數據也不會丟失，在連接恢復的情況下可以繼續發送；數據不落地則剛好相反，數據不會保存，隨著通信連接的中斷或通信系統的失效而丟失。不管採用何種模式進行轉發通信，客戶端都必須在中間件伺服器之間採用長連接模式進行通信。
中間件伺服器還可通過實時監控模塊監測各部件的運行狀態，在出現故障時發出報警信息，提醒作業人員及時處理。實時監控模塊主要用於實時掌握整個系統的運行狀態並監控系統運行過程中各功能模塊的日誌信息，在系統某一設備或功能失效故障時產生文字、聲音警告，提醒管理人員及時處理，提高管理和維護工作效率，同時也是一個非常方便的系統診斷工具，主要功能為：實時監控系統所有伺服器、終端系統的運行狀態；錯誤運行日誌收集、統一存儲；對監視到的系統錯誤立即產生聲音提示報警報警、郵件或簡訊間接提示；支持以短息的方式與所有終端進行交流。