第8章-智慧醫(yī)院課件

1、智慧醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用1441906227楊帆智慧醫(yī)院概述云計(jì)算數(shù)據(jù)中心需求分析云計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)智慧醫(yī)院簡(jiǎn)介智慧醫(yī)療英文簡(jiǎn)稱(chēng)WIT120，是最近興起的專(zhuān)有醫(yī)療名詞，通過(guò)打造健康檔案區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)，利用最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動(dòng)，逐步達(dá)到信息化。在不久的將來(lái)醫(yī)療行業(yè)將融入更多人工智慧、傳感技術(shù)等高科技，使醫(yī)療服務(wù)走向真正意義的智能化，推動(dòng)醫(yī)療事業(yè)的繁榮發(fā)展。在中國(guó)新醫(yī)改的大背景下，智慧醫(yī)療正在走進(jìn)尋常百姓的生活。智慧醫(yī)院與云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心。運(yùn)用云計(jì)算模式，使物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)以兆計(jì)的各類(lèi)物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，智能分析變得可能。物

2、聯(lián)網(wǎng)通過(guò)將射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)等新技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，將各種物體充分連接，并通過(guò)無(wú)線等網(wǎng)絡(luò)將采集到的各種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息送達(dá)計(jì)算處理中心，進(jìn)行匯總、分析和處理。智慧醫(yī)院是物聯(lián)網(wǎng)的組成部分，是云計(jì)算的典型應(yīng)用，是云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)院的典型應(yīng)用。智慧醫(yī)院的研究需要借鑒云計(jì)算的已有的研究思路和研究成果，同時(shí)智慧醫(yī)院的研究成果也將豐富和發(fā)展云計(jì)算的研究?jī)?nèi)容。智能識(shí)別信息融合移動(dòng)計(jì)算云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)：是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。其英文名稱(chēng)是：“Internet of things（IoT）”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)

3、網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；其二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱(chēng)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。云計(jì)算：云計(jì)算 （cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法。過(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng)，后來(lái)也用來(lái)表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。因此，云計(jì)算甚至可以讓你體驗(yàn)每秒10萬(wàn)億次的運(yùn)算能力，

4、擁有這么強(qiáng)大的計(jì)算能力可以模擬核爆炸、預(yù)測(cè)氣候變化和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。用戶(hù)通過(guò)電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算。智慧醫(yī)院云計(jì)算數(shù)據(jù)中心尋求分析云計(jì)算（英語(yǔ)：Cloud Computing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過(guò)這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。典型的云計(jì)算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過(guò)瀏覽器等軟件或者其他Web服務(wù)來(lái)訪問(wèn)，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器上。云計(jì)算服務(wù)通常提供通用的通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)的在線商業(yè)應(yīng)用，軟件和數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心。 狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；

5、廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通?？焖倥c彈性大規(guī)模安全按需分配虛擬化高性能動(dòng)態(tài)性拓展性靈活性安全性云計(jì)算的特點(diǎn)(1) 超大規(guī)?！霸啤本哂邢喈?dāng)?shù)囊?guī)模，Google云計(jì)算已經(jīng)擁有100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺(tái)服務(wù)器。“云”能賦予用戶(hù)前所未有的計(jì)算能力。(2) 虛擬化云計(jì)算支持用戶(hù)在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請(qǐng)求的資源來(lái)自“云”，而不是固定的有形的實(shí)體

6、。應(yīng)用在“云”中某處運(yùn)行，但實(shí)際上用戶(hù)無(wú)需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。(3) 高可靠性“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。(4) 通用性云計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行。(5) 高可擴(kuò)展性“云”的規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，滿(mǎn)足應(yīng)用和用戶(hù)規(guī)模增長(zhǎng)的需要。(6) 按需服務(wù)“云”是一個(gè)龐大的資源池，你按需購(gòu)買(mǎi)；云可以像自來(lái)水，電，煤氣那樣計(jì)費(fèi)。(7) 極其廉價(jià)由于

7、“云”的特殊容錯(cuò)措施可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成云，“云”的自動(dòng)化集中式管理使大量企業(yè)無(wú)需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶(hù)可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢(shì)，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬(wàn)美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)。云計(jì)算可以徹底改變?nèi)藗兾磥?lái)的生活，但同時(shí)也要重視環(huán)境問(wèn)題，這樣才能真正為人類(lèi)進(jìn)步做貢獻(xiàn),而不是簡(jiǎn)單的技術(shù)提升。(8) 潛在的危險(xiǎn)性云計(jì)算服務(wù)除了提供計(jì)算服務(wù)外，還必然提供了存儲(chǔ)服務(wù)。但是云計(jì)算服務(wù)當(dāng)前壟斷在私人機(jī)構(gòu)（企業(yè)）手中，而他們僅僅能夠提供商業(yè)信用。對(duì)于政府機(jī)構(gòu)、商業(yè)機(jī)構(gòu)（特別像銀行這樣持有敏感數(shù)據(jù)的

8、商業(yè)機(jī)構(gòu)）對(duì)于選擇云計(jì)算服務(wù)應(yīng)保持足夠的警惕。一旦商業(yè)用戶(hù)大規(guī)模使用私人機(jī)構(gòu)提供的云計(jì)算服務(wù)，無(wú)論其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有多強(qiáng)，都不可避免地讓這些私人機(jī)構(gòu)以“數(shù)據(jù)（信息）”的重要性挾制整個(gè)社會(huì)。對(duì)于信息社會(huì)而言，“信息”是至關(guān)重要的。另一方面，云計(jì)算中的數(shù)據(jù)對(duì)于數(shù)據(jù)所有者以外的其他用戶(hù)云計(jì)算用戶(hù)是保密的，但是對(duì)于提供云計(jì)算的商業(yè)機(jī)構(gòu)而言確實(shí)毫無(wú)秘密可言。所有這些潛在的危險(xiǎn)，是商業(yè)機(jī)構(gòu)和政府機(jī)構(gòu)選擇云計(jì)算服務(wù)、特別是國(guó)外機(jī)構(gòu)提供的云計(jì)算服務(wù)時(shí)，不得不考慮的一個(gè)重要的前提。 智慧醫(yī)院的云平臺(tái)設(shè)計(jì)智慧醫(yī)院平臺(tái)在橫向架構(gòu)上主要分為門(mén)戶(hù)層、應(yīng)用層及能力層。智慧醫(yī)院平臺(tái)為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供統(tǒng)一移動(dòng)門(mén)戶(hù)，在門(mén)戶(hù)之上集成各類(lèi)應(yīng)

9、用，同時(shí)為用戶(hù)提供單點(diǎn)登錄、統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)，提高醫(yī)院醫(yī)務(wù)人員操作、使用的便捷性。在安全方面統(tǒng)籌考慮，使用統(tǒng)一的對(duì)外接口，也有利于網(wǎng)絡(luò)安全的控制和管理。門(mén)戶(hù)層之下為應(yīng)用層，智慧醫(yī)院平臺(tái)為醫(yī)療機(jī)構(gòu)規(guī)劃了類(lèi)應(yīng)用：醫(yī)療類(lèi)、辦公類(lèi)、通信類(lèi)。醫(yī)療類(lèi)包括醫(yī)囑查看和病歷查詢(xún)，辦公類(lèi)包括移動(dòng)辦公和績(jī)效管理，通信類(lèi)包括即時(shí)通信工具和各類(lèi)數(shù)字醫(yī)療智能服務(wù)應(yīng)用。硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)Issa在硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)中，某市醫(yī)院云計(jì)算中心云的基礎(chǔ)架構(gòu)包含云計(jì)算、2；存儲(chǔ)和云安個(gè) 等云計(jì)算中心基礎(chǔ)設(shè)施的全部?jī)?nèi)容。云計(jì)算中心的硬件平臺(tái)構(gòu)建了為醫(yī)院服務(wù)的計(jì)算平臺(tái) 和存儲(chǔ)平臺(tái)，并且提供了分立建設(shè)的數(shù)據(jù)中心無(wú)法提供的資源統(tǒng)一調(diào)度、按需服務(wù)、資源 擴(kuò)展

10、能力和高安全體系保障等功能。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的平臺(tái)服務(wù)和應(yīng)用能夠成為統(tǒng)一的、 按需服務(wù)的、安全可靠的基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)資源池采用主流的“核心+接入”扁平化組網(wǎng)，核心交換機(jī)采用兩臺(tái)設(shè)備， 部署IRF2虛擬化技術(shù)，并在機(jī)框內(nèi)部署入侵檢測(cè)(IpS)插卡、防火墻(FW)插卡和應(yīng)用控制 (ACG)插卡，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的流量監(jiān)控和安全隔離防護(hù)，外聯(lián)至現(xiàn)網(wǎng)出口路由器兩臺(tái)，實(shí)現(xiàn)外 網(wǎng)互通：接入交換機(jī)采用多臺(tái)設(shè)備，部署虛擬化技術(shù)，并啟用VEPA功能，實(shí)現(xiàn)虛擬化網(wǎng) 絡(luò)感知。 計(jì)算資源池釆用30臺(tái)H刀片服務(wù)器，通過(guò)虛擬化平臺(tái)進(jìn)行整合構(gòu)建資源池，在 虛擬機(jī)上部署業(yè)務(wù)系統(tǒng)和虛擬桌面應(yīng)用。 存儲(chǔ)資源池采用24臺(tái)主流廠家的存儲(chǔ)陣列，存

11、放虛擬機(jī)鏡像文件、配置文件 以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 管理中心采用2臺(tái)機(jī)架服務(wù)器，部署數(shù)據(jù)中心管理套件、軟件套件，實(shí)現(xiàn)對(duì)云 計(jì)算資源池的統(tǒng)一管理及調(diào)度。 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)Saas軟件平臺(tái)即云計(jì)算中心的SaaS平臺(tái)，云計(jì)算中心將結(jié)合城市未來(lái)的發(fā)展方向和目標(biāo)制 定針對(duì)性的應(yīng)用規(guī)劃方案，主要體現(xiàn)在荃于信息技術(shù)提升政府行政效率、提升政府公共服 務(wù)水平等方面。因此，云計(jì)算中心重點(diǎn)關(guān)注面向醫(yī)院管理者、患者、醫(yī)生三個(gè)角色的示范 應(yīng)用.通過(guò)統(tǒng)籌規(guī)劃和分步實(shí)施.使得云計(jì)算中心按需分配資源要求，云計(jì)算軟件平臺(tái)的 總體結(jié)構(gòu)，包括虛擬化層、自動(dòng)化服務(wù)層、管理層、此務(wù)編排層、API接口 層等。 虛擬化層 虛擬化層：利用Cloud

12、 Virtualization Kernel提供的底層虛擬化能力和上層Cloud VimuUization Center提供的管理能力，屏蔽底層物理硬件基礎(chǔ)設(shè)施的異構(gòu)性和復(fù)雜對(duì) 外以虛擬資源池的形式呈現(xiàn)自動(dòng)化服務(wù)層自動(dòng)化服務(wù)層：強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)運(yùn)行的高可用性和可擴(kuò)展性，并對(duì)業(yè)務(wù)提供自動(dòng)的容災(zāi) 備份與資源調(diào)度能力管理層業(yè)務(wù)排版層API接口層對(duì)虛擬化資源及云運(yùn)營(yíng)要素進(jìn)行管理。對(duì)云計(jì)算資源進(jìn)行可運(yùn)營(yíng)性管理為第三方運(yùn)營(yíng)平臺(tái)提供RESTful的API接口軟件設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，基于一個(gè)公用的通信引擎，管理中心與底層的 存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行交實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源池的創(chuàng)建、維護(hù)與銷(xiāo)毀，完成邏輯存儲(chǔ)資源的創(chuàng)建； 宵埋

13、中心通過(guò)系統(tǒng)狀態(tài)信息選抒合適的導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)完成邏輯存儲(chǔ)資源的服務(wù)化封裝，然后用 戶(hù)就以通過(guò)NFS或者SMB服務(wù)訪問(wèn)和使用其所申請(qǐng)的邏輯資源。彈性伸縮的存儲(chǔ)池：存儲(chǔ)資源池的構(gòu)建基于分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)、 本地文件系統(tǒng)和分布式文件系統(tǒng)的抽象，存儲(chǔ)池可以有效地屏蔽底層存儲(chǔ)設(shè)備的各種差異， 實(shí)現(xiàn)各種存儲(chǔ)資源的尤縫融合，形成一個(gè)統(tǒng)一的、一致的存儲(chǔ)訪問(wèn)界面。存儲(chǔ)資源池可以 仵線增刪心:儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)池的動(dòng)態(tài)伸縮，這樣既方便了存儲(chǔ)池的快速擴(kuò)容，又方便了 打儲(chǔ)設(shè)備的維護(hù)。通過(guò)文件分塊存儲(chǔ)，存儲(chǔ)池的數(shù)據(jù)訪問(wèn)可以有效地利用聚合網(wǎng)絡(luò)帶寬, 通過(guò)效率。云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)為了應(yīng)對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的流量模型變化，安

14、全防護(hù)體系的部署需要朝著髙性能的方向 調(diào)整。在項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，多條高速鏈路匯聚成大流量的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，在這種情 況下，安全設(shè)備必然要具備對(duì)高密度的10 GB甚至100 GB接口的處理能力；無(wú)論是獨(dú)立 的機(jī)架式安全設(shè)備，還是配合數(shù)據(jù)中心高端交換機(jī)的各種安全業(yè)務(wù)引擎，都可以根據(jù)用戶(hù) 的云規(guī)模和建設(shè)思路進(jìn)行合理配置；同時(shí)，考慮到云計(jì)算環(huán)境的業(yè)務(wù)永續(xù)性，設(shè)備的部署 必須要考慮到高可靠性的支持，諸如雙機(jī)熱備、配置同步、電源風(fēng)扇的冗余、鏈路捆綁聚 含、硬件BYPASS等特性，真正實(shí)現(xiàn)大流量匯聚情況下的基礎(chǔ)安全防護(hù)。本系統(tǒng)中采用了 全服務(wù)虛擬化技術(shù)。目前，虛擬化已經(jīng)成為云計(jì)算提供“按需服務(wù)”的關(guān)鍵技術(shù)

15、手段，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、 存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源以及應(yīng)用資源都已經(jīng)在支持虛擬化方面向前邁進(jìn)了一大步，只有基于 這種虛擬化技術(shù)，才可能根據(jù)不同用戶(hù)的需求，提供個(gè)性化的存儲(chǔ)計(jì)算及應(yīng)用資源的合理 分配，并利用虛擬化實(shí)例間的邏輯隔離實(shí)現(xiàn)不同用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)安全。安全無(wú)論是作為基 礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，還是基于安全即服務(wù)的理念，都需要支持虛擬化，這樣才能實(shí)現(xiàn)端到端的 虛擬化計(jì)算。本系統(tǒng)中防火墻插卡設(shè)備雖然部署在交換機(jī)框中，但仍然可以看做是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備。 它通過(guò)交換機(jī)內(nèi)部的10GE接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連，它可以部署為二層透明設(shè)備和三層路由 設(shè)備。防火墻與交換機(jī)之間的三層部署方式與傳統(tǒng)盒式設(shè)備類(lèi)似。如圖8-11所示是FW三 層部署，防火墻可以與宿主交換機(jī)直接建立三層連接，也可以與上游或下游設(shè)備建立三層 連接，不同連接方式取決于用戶(hù)的訪問(wèn)策略?？梢酝ㄟ^(guò)靜態(tài)路由和缺省路由實(shí)現(xiàn)三層互通， 也可以通過(guò)OSPF這樣的路由協(xié)議提供動(dòng)態(tài)的路由機(jī)制。如果防火墻部署在服務(wù)器區(qū)域， 可以將防火墻設(shè)計(jì)為服務(wù)器網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這樣所有訪問(wèn)服務(wù)器的三層流量都將經(jīng)過(guò)防火墻設(shè) 備，這種部署方式可以提供區(qū)域內(nèi)部服務(wù)器之間訪問(wèn)的安全性。在藥品仿偽中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的藥品防偽技術(shù)有一諸多不便， 可采用RFID的防偽方法，利用云計(jì)算的大數(shù)