医疗信息化院区全景电子地图和动态导诊服务系统系统设计报告.docx
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医疗信息化院区全景电子地图和动态导诊服务系统系统设计报告
院区全景电子地图及动态导诊服务系统
设计报告
20XX年XX月
1
概述
1.1项目背景与现状
在大型综合性医院,由于专业分工精细,一个诊疗过程涉及的功能单元往往分布在不同的楼宇、不同楼层的不同位置,再加上多数患者对医院环境不熟悉,导致滞院的时间长、诊疗效率低、患者对服务的满意度下降。
为解决这一问题,提高医疗服务质量和医院运行效率,许多医院纷纷探索和实施可能的解决措施包括设立导诊岗位、建立多媒体导诊系统等。
其中,设立导诊岗位是最常见的解决方案,单存在明显的缺点,如由于语言问题使导诊护士与患者的沟通困难;患者数量过多使护士导诊质量下降;众多导诊岗位增加成本。
基于此,有医院开始尝试多媒体导诊系统,但大多数侧重医院实力和专家水平的宣传,缺少实用性、可操作性、互动性等,对引导患者找寻门诊科室作用不大。
导诊服务是医院的重要服务窗口之一,也是医院与患者之间沟通的纽带。
在互联网和卫星定位导航高速发展的今天,与物联网感知定位技术相结合的医院导诊系统已经成为各企事业单位展示企业形象、发布信息通告、提供优质服务的一个重要信息渠道。
利用电子地图的特性,结合室内定位与导航技术创建用于室内定位导诊的医院导航系统,将患者引导到正确的科室进行就诊或治疗。
1.2建设目标
1、采集医院每栋楼的每个楼层的室内地图,构建医院室内地图数据模型;
2、建设Web网站方式和手机服务终端的导航系统,过导航系统,门诊患者可以查询某个科室或功能单元的位置,及周边的服务设施(厕所、电梯、楼梯等)查找,并可通过路径规划功能展示从某一位置到另一个位置的行走路线,方便患者就医。
1.3建设原则
1.安全性
安全性包括软硬件系统安全、应用安全和网络通讯安全。
保证数据不被非法入侵者破坏和盗用,并保证数据的一致性;对欺诈或攻击行为采取多种检查和处理手段。
系统安全、稳定、可靠的运行,首先取决于系统的整体设计、网络结构、平台的选择以及应用程序的质量;其次,必须考虑到各种特殊情况下的恢复机制和备份机制,以保证数据的一致性、完整性以及灾难恢复;此外,完整的权限控制机制,考虑充分的系统保密措施是保证安全的重要因素。
2.简单易用性
快速部署:
可以在较短的时间里,进行结构和功能的定义。
系统的各种管理都有相应的可视化的操作界面,简单易用。
3.先进成熟性
先进性一方面体现在技术上和设计理念上,不仅满足现有需求,还要符合未来的发展方向。
在项目中采用先进的设计模型、系统架构、核心算法、行业流行和先进的技术,例如数据库设计、体系架构等,先进的技术保证系统的稳定性,并可根据系统发展,按需扩展。
在系统设计过程中,考虑采用成熟的产品进行系统建设,这样,能够在最大限度上保证核心系统的成熟度,同时,一些个性化的应用也将采用成熟的技术进行开发和功能扩展。
4.规范性
系统的软、硬件均符合相关的国际、国内和行业标准,采用统一衡量标准。
同时,根据业务发展的实际,结合计算机技术发展的潮流,整个系统从网络设计、应用设计到业务流程设计都符合统一规范的原则,以明确系统总体设计思路。
2医院室内导航电子地图的制作
2.1地理数据库
地理数据库的开放式结构将空间数据及其对应的属性数据统一存放在数据库管理系统DBMS中,本系统采集使用的地物要素作为地理数据库中的空间要素类(FeatureClass),如网格、线等,对应存储在DBMS中的一个表中,每一个具体的要素(Feature)则对应于表中的一条记录,其空间几何特性存储在长二进制字段中。
为便于数据的组织和使用,可以按习惯和需要将相关的一组具有相同空间参考的要素类(FeatureClass)组织在一起,形成一种更大的结构,称为要素数据集(FeatureDataset)。
除存储空间要素类外,地理数据库中还可以建立关系类(RelationshipClass)、几何网络、注记要素,定义要素子类型(SubType)、属性域(Domain)及有效性规则等。
所有的要素类均可以通过通用的CASE工具(如Visio、RationalRose等)建模来进行定义与扩展。
地理数据库以要素为对象的存储结构提示我们,以地理数据库为目标的数据转换最直接的方式就是对象间的对应转换。
2.2室内地图数据模型
可导航的室内地图不但要解决各个楼层平面布局的展示和位置服务信息的搜索,而更重要的是解决一个楼层内的两个不同地点间的路径规划、分处不同楼层两个地点间的路径规划、从楼外的一点到楼内任意一层的任意地点的路径规划。
为此需要研究室内地图的数据模型和据此的室内导航算法。
2.2.1模型要点
基于上述目的,本系统设计给出的室内导航电子地图的数据模型要点是:
1)室内导航地图与室外导航地图采用同一坐标系统、同一投影方式,通过设置室外道路连接结点形式连接室外道路,从而达到室内室外一体化无缝导航。
2)一幢建筑(Building)为一个构图计算单元,由多个楼层(Floor)数据组构成。
对具有室内连通关系的多幢建筑群视为一幢建筑。
3)每个楼层由一组平面布局要素、信息点要素和具有点/线拓扑连通关系的通道要素组成。
4)一个楼层内的路径通达关系,用层内通道要素的点、线平面拓扑连通关系表达。
5)楼层间的路径通达关系,由以步行楼梯、垂直电梯、电动扶梯口、坡道为代表的层间转换结点的垂直拓扑连通关系表达。
2.2.2单楼层平面图结构模型
一个楼层平面图的组成及相互关系如图1所示:
楼层平面图
楼层内的
信息点
楼层内的
设施面
拓扑连接结点
(平面或垂直的)
平面拓扑连接
弧段
(平面或垂直的)
图1.楼层平面图组成结构
这个关系图若忽略楼层间垂直连接结点,其实与普通的室外导航电子地图一致。
2.2.3楼层间的垂直拓扑连接关系模型
多个楼层之间的垂直拓扑连接关系如图2所示:
图2.多楼层间的垂直拓扑关系图
这表达了依靠垂直拓扑连接结点和结点间的关系,可以由任意一层去往其他各层的目的地。
如图3所示,空心圆圈为垂直结点、实心圆为平面连接结点,结点间的实线段为平面连接通道。
若由M层的C点,到达N层的目的地F点,只需找出M到N垂直可通达的转换结点Pm和Pn,以及C到Pm和Pn到F的平面最优路径即可完成从C到F的路径规划,图中表达的黑粗线即是从出发地C到目的地F规划处的路径。
关键的难点是找到Pm和由Pm找Pn。
E
E
Pn
N层
Pm
M层
S
图3不同楼层间路径规划示例图
2.3室内地图数据组织
2.3.1一幢建筑物的数据文件组织结构
室内地图数据库的组织结构是顶层为室内地图的总文件夹(IndoorMap),其下为各个地级以上城市文件夹,以城市字母缩写表达,再其下为城市内各个建筑物文件夹,一幢建筑为一个室内地图文件夹,其下有各个专题数据层。
以下是北京市(BJM)领先大厦(LXDS)室内地图数据组织的结构样例:
图4.室内地图的文件组织样例
一个楼层内的文件主名命名规律是:
字母“F”+“楼层号”+字母下划线“_”+“数据专题类别码”
EG表示此图层为导航弧段;
ND表示此图层为导航结点;
PG表示此图层为设施面;
PT表示此图层为信息点。
楼层号为负值时,表示该楼层属于地下建筑,地下一层为“-1”。
如“F2_EG”,表示该图层为第二层楼的导航弧段。
如“F-1_ND”,表示该图层为地下一层楼的导航结点,包括楼梯口。
若此建筑物内部具有全景观景点,则在建筑物文件夹下设有Pano_Photos文件夹,存储与观景点相对应的360度全景照片。
2.3.2一个楼层平面图的组成与表达
一个楼层平面图由拓扑连接结点、拓扑连接弧段、信息点和设施面四个图层组成,如图1。
具体存储结构与表达方式是:
表1:
拓扑连接结点
图层名称
拓扑连接结点
几何类型
point
文件名称
F*_ND
备注
“*”号表示楼层号
序号
属性字段名
数据类型
作用描述
属性值或值域描述
1
NodeID
Integer
唯一识别码
正整数
2
NodeType
Integer
结点关系类型
0=本层内非梯口的普通结点。
1=步行楼梯结点
2=垂直电梯结点
3=扶行电梯结点
4=室外消防步行楼梯
5=坡道末端结点
6=连接室外道路结点
3
NodeFlow
Integer
层结点的交通流方向
0=不联结其他楼层的结点。
1=步梯(坡道)、电梯上下均可通行的转换结点。
2=步梯(坡道)、电梯下行可达、只能上行的转换结点。
3=步梯(坡道)、电梯上行可达、只能下行的转换结点。
4=只能上行的转换结点(扶梯用)
5=只能下行的转换结点(扶梯用)
6=上行或下行截止点(扶梯用)。
4
LinkNum
Integer
结点接续平面通道路段个数
正整数
5
Links
Char[254]
结点接续平面通道路段(实际连接到结点的弧段)的ID号集合
每个LinkID号之间以“;”分隔。
6
Stair_Nodes
Char[2048]
用于非连接同层通道的普通结点之外的结点。
给出不同楼层之间的连接关系,该关系用该结点可连接的其他楼层的层号和结点序号NodeID组成的层结点的序列表达。
ASCII码表达。
如在地面一层的第25个结点为楼层间的转换结点(简称层结点),则表达为1/25。
层结点之间以分号”;”分隔。
对“连接同层通道的普通结点”而言,该字段为空字符串。
以3位层号,4位结点号和2个分隔符模式计算,一个层结点占9个ASCII码,可表达总计227层的楼宇。
7
Floors
Char[48]
可到达楼层的区间段
ASCII码表达。
格式为Fn1/Fn2,以分号“;”分隔不同区间段限制。
如在该结点上可以下行到达负2层,可以上行到达第9至第17层,则表达为“F-2/F1;F9/F17”。
NodeType=0者,为空字符串。
8
Time_rest
Char[48]
时间限制
ASCII码。
格式为:
HH:
mm-HH:
mm,以分号“;”分隔不同时段限制。
HH为小时,mm为分钟。
如晚22点至次日6点为禁行,则表达为22:
00-06:
00。
无时间限制,24小时均可出入该结点为空字符串。
9
Weight_rest
Integer
重量限制
0=无限制,适用于普通结点和步梯口。
非0的正整数为最大载重量。
单位:
公斤。
10
Purpose
Integer
物品限制
0=无限制
1=客货两用
2=只运送人员
3=只运送货物
4=紧急救护用
表2:
拓扑连接弧段
图层名称
拓扑连接弧段
几何类型
polyline
文件名称
F*_EG
备注
“*”号表示楼层号
序号
属性字段名
数据类型
作用描述
属性值或值域描述
1
LinkID
Integer
弧段唯一识别码
正整数
2
StartNode
Integer
开始结点号
正整数
3
EndNode
Integer
结束结点号
正整数
4
PathFlow
Integer
通道交通流
0=双向通行
1=正向通行
2=反向通行
3=不许外部人通行
表3:
设施面
图层名称
设施面
几何类型
polygon
文件名称
F*_PG
备注
“*”号表示楼层号
序号
属性字段名
数据类型
作用描述
属性值或值域描述
1
ID
Integer
唯一识别码
正整数
2
Type
Integer
设施面的类别
正整数
-1=未知用途
0=大厦本体;
1=大厦内部办公区
2=大厦外部办公区
3=销售展区
4=大厦服务台
5=娱乐区
6=休息区
7=观景区
3
Name
Char[50]
名称
字符串
4
PYName
Char[200]
名称的拼音
字符串
表4:
信息点
图层名称
信息点
几何类型
point
文件名称
F*_PT
约束条件
“*”号表示楼层号
序号
属性字段名
数据类型
作用描述
属性值或值域描述
1
ID
Integer
唯一识别码
正整数
2
Type
Integer
类别
正整数,类别同设施面。
3
Name
Char[50]
名称
字符串
4
PYName
Char[200]
名称的拼音
字符串
5
ABName
Char[25]
名称缩写
字符串
6
PYABName
Char[100]
名称缩写的拼音
字符串
7
Phone
Char[20]
电话
字符串
8
Address
Char[20]
楼内门址
字符串
9
Pano_Photo
Char[20]
室内全景照片
JPG文件名字符串
3医院导航系统总体设计
3.1医院导航系统的构成
作为一个可导航的室内电子地图数据库系统完成室内导航的任务,需要各个模块的间的紧密配合,基于数据流的模块关系图如下:
地图数据
地图显示数据
路径规划数据
请求接收模块
地图检索模块
地图存储模块
输入的需求
路径计算与导航模块
地图显示模块
图5.医院导航系统的组成模块
3.2系统主要功能设计流程设计
3.3系统关键算法—室内导航算法
基于本文给出的数据模型和组织方式,如图3所示,从M层的C点到N层的F点的科学合理的行进线路的路径规划计算步骤是:
1.在楼层M平面图上计算距起点C最近的一个楼梯口结点Pm,计算方法是无墙阻隔的几何距离最短,且根据表1的NodeType、NodeFlow和Floors项判断是可以达到N层的结点。
2.在楼层M平面图上计算该起点C到最近的一个楼梯口结点Pm的平面经由路径,使用Dijkstra(狄克斯特拉)算法,取经由路径最短。
3.由找到的楼层M平面图上最近的一个楼梯口结点Pm,根据它与其他楼层楼梯口结点的垂直拓扑关系,即表1楼层转换结点间关系字段Stair_Nodes,遍历计算楼层N上距楼层M楼梯口结点最近的楼梯口结点Pn。
4.最后依据在楼层N平面图上找到的楼梯口结点Pn,以此为起点计算达到楼层N的最后目的地F点的平面经由路径,使用Dijkstra(狄克斯特拉)算法,取经由路径最短。
5.将上述步骤1)、2)、3)、4)计算得到的路径依次串联起来,即为所求的室内导航路径,如图3的黑粗线。
若最近的楼梯口不能到达目的楼层,则继续循环,直到找到可到达目的楼层的楼梯口。
4系统功能
4.1地图基本操作
用地图的形式直观的展示医院每个楼层的科室、服务设施等的分布情况,支付地图放大、缩小、旋转、楼层的切换等基本操作。
4.2医院总体介绍
包括医院介绍、医生介绍、科室查询、动态信息及共它。
医院简介主要对医院进行简单介绍,让患者对医院有初步的理解;科室查询主要对医院医疗各部门和科室介绍及说明,以方便来院就医和办事的人员;医生介绍是对医院现有医生及专家介绍的主要以图片及文字方式进行展示;动态信息是对医院的最近发布的通知,及医疗最近动态。
4.3查找科室
通过关键字查找或者地图点选的方式查找科室,查找结果可在地图上定位,并可将定位点设为规划路线的终点,系统会自动询从当前设备位置到科室的行走路线;同时用户还可可用同样的方式查找科室A为起点,科室B为终点,系统会自动规划不同两点之间的行走路线;系统还支持不同楼层之间的路线规划,具体效果图如下图所示;规划结果还可保存为二维码,患者通过手机上扫面二维码可将路线以文字的行保存到手机中。
图6.同一楼层路径规划展示
图6.不同楼层路径规划展示
4.4查找医生
通过关键字查找方式查找医生室,可查看医生擅长的领域、详细简介及科室排班,供患者挂号做参考使用。
- 配套讲稿:
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