3 系统关键技术
3.1智能网关设计
智能网关是医疗设备物联网系统实现的基本组件之一，它是物联网感知层与物联网网络层之间的桥梁。它一方面可以将感知层获得的数据进行汇总、处理、存储；另一方面可以通过各种不同的手段将这些数据传递给服务器，为应用层提供数据支持。网关支持无线传感器网络内部数据协同和汇聚，支持以传输控制协议/因特网互联协议（transmission controlprotocol/internet protocol,TCP/IP）接入、3G接入或者其他接入方式，从而桥接传感器网络与医院网络[14-16].
（1）硬件设计：智能网关硬件设计如图3所示。该设备器件采用低功耗设计，具备USB、Uart、SPI、I2C等传感器硬件接口，并具备Wi-Fi、Zig Bee、Inter-net等通信接口接入能力。图4为智能网关实物图。感知节点采用MSP430和CC2420作为处理器和无线通信模块，嵌入了基于Zig Bee芯片的无线收发模块，实现了传感网络子节点之间的数据传输，通用无线分组（general packet radio service,GPRS）通信模块作为传感网络与物理室之间的桥梁。一方面实现以太网、3G、Wi-Fi、RS485、CAN总线等通信接口用于网络层互联；另一方面利用Zig Bee、射频等无线传输手段实现与物联网感知传感器的交互连接。并添加Web Server、液晶显示屏（liquid crystal display,LCD）、键盘、I/O接口、SD卡等功能，可以根据实际需求进行功能定制。
（2）软件设计：智能网关位于传输层，负责与管理平台与感知节点交互。医疗设备智能网关主要实现对现有接入网、核心网等网络的配置管理，同时针对医疗设备物联网终端数量庞大、各终端工作状态需实时监控等特点，对每一个终端设备分配一个可管理的地址，如IP地址等，从而实现网络通信安全设置、不同时间段各通信信道负载与均衡控制、运行时物联网信息可靠性验证、故障检测及诊断日志等功能。智能网关软件设计如图5所示。
3.2中间件设计
物联网的中间件是处在物联网感知层和传输层之间的一种中间件系统，它起到一个中介的作用，屏蔽前端硬件的复杂性，并把采集到的数据送到后端的应用系统[17].在后台应用系统和读写器之间，通过设置一个通用接口和平台，实现每个应用环境的标准化和各应用系统之间的通信，该通用接口和平台即医疗设备物联网中间件。中间件捕获实时信息和事件，并将其传输至后台应用数据库系统或RFID读写器，从而实现RFID读写器与后台数据库系统之间的信息交互[16].医疗设备物联网中间件是RFID读写器与信息系统之间的纽带，采用标准协议和接口技术。开发医疗设备管理中间件要遵守医院物联网应用服务的要求与标准，以实现RFID读写器与各应用系统之间的标准化数据传输[18].
RFID读写器读取各种数据信息，通过中间件提取、解密、过滤、格式转换、导入信息平台的系统，实时反映设备的状态，并通过应用系统响应于程序界面，供用户浏览、选择、修改、查询[19].中间件系统的软件结构主要由系统管理服务器和数据采集组成，如图6所示。
3.3基于物联网的医疗设备管理平台设计
基于物联网的医疗设备管理服务平台对感知信息进行采集、汇聚、分析和处理，主要包括用户管理、设备参数维护、信息与图形操作、综合分析、日常管理、数据采集、信息数据分析等；主要针对医疗设备感知信息进行自动化采集、全面化汇聚、全局化分析，为医疗设备管理者和工程技术人员提供设备运行的技术状态、使用情况、运行维护等实时信息，解决操作管理层、决策层等不同层次应用人员的实际要求。系统平台按照功能和关系可以分为4层：数据库、数据库访问层、业务逻辑层、应用层。其中，数据库访问层是数据层和业务逻辑层之间的桥梁，它包括数据的采集和存储、终端设备和通信网络的实时数据采集和数据格式的转换以及为相应的数据类型提供相应的数据支持。业务逻辑层包括用户管理、数据的相关操作，功能模块组件和Savant模块。Savant模块作为数据终端和系统应用的中间件，提供ONS、EPC等功能。应用层则提供各种应用程序的接口，实现具体的管理功能。系统具体的层次结构关系如图7所示。
4 结语
医疗设备物联网是一个复杂又庞大的系统，关于其体系结构的研究既是基础性的工作又是影响其未来发展的关键。本文在简要介绍物联网基本构架、关键技术和存在问题的基础上，提出医疗设备物联网的设计思路，对医疗设备物联网体系构架及相关关键技术进行了详细的剖析和探讨，包括节点部署、智能网关、中间件及系统管理平台等，对物联网的概念和医疗设备的全生命周期管理模式进行了很好的结合。它解决了目前医疗设备管理中存在的问题，如工作任务重、管理要求高、管理效能低等，增强了设备管理的可视性和可控性，为医院医疗设备全生命周期管理的自动化、智能化发展提供了有效的手段和多样化的平台[20].医疗设备物联网的普及和应用任重道远，还需要投入更多的精力去研究，才能为数字化医院建设和“智慧医疗”插上腾飞的翅膀。
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