基于事件驱动架构的医疗物联网多协议集成系统及方法与流程

本发明属于医疗物联网，特别涉及基于事件驱动架构的医疗物联网多协议集成系统及方法。

背景技术：

1、医疗机构内部通常部署有监护设备、药房设备、影像设备、检验设备以及可穿戴终端，不同设备在通信协议、数据组织方式和接口规范方面存在差异。医院信息系统、影像归档与通信系统、实验室信息系统等核心平台又具有各自的数据交换要求。随着医院信息化建设向实时化、互联化和智能化方向发展，医疗物联网平台不仅需要完成设备接入和数据采集，还需要承担边缘侧数据处理、平台侧数据存储、跨系统标准转换、业务联动等功能。现有医疗物联网方案主要依赖mqtt等单一协议接入，面对modbus、串口、蓝牙ble、zigbee及自定义协议设备时，通常需要增加额外网关或中间件，系统复杂度和部署成本较高。现有系统多采用依次连接的线性处理链路，模块间耦合较强，异步解耦能力不足，单点故障容易影响整条数据链路，并发处理效率受限。现有集成方案对hl7、dicom、fhir等医疗通信标准支持不足，无法与his、pacs、lis等医院核心系统直接进行无缝对接与数据互通，限制了系统在实际医疗场景中的应用价值，网络波动场景下的数据连续性、故障恢复能力和安全防护能力难以满足医疗场景要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供基于事件驱动架构的医疗物联网多协议集成系统及方法，以解决上述技术问题。

2、一方面，提出基于事件驱动架构的医疗物联网多协议集成系统，包括通过事件驱动消息总线层实现异步解耦的七个功能层：

3、多协议设备接入层，用于对不同通信协议的医疗设备进行统一接入并获取设备数据，获取设备数据并对所述设备数据进行标准化处理；

4、分布式边缘计算层，用于接收由所述多协议设备接入层直接传输的设备数据，并对所述设备数据进行本地预处理，以得到预处理结果；

5、事件驱动消息总线层，用于接收所述分布式边缘计算层输出的预处理结果并将其封装为事件进行异步发布；

6、数据处理与存储层，用于作为事件消费者接收所述事件并执行数据处理、持久化存储和查询访问；

7、医疗行业标准适配层，用于作为事件消费者接收所述事件，并将所述事件转换为符合医院核心系统接口要求的标准化数据；

8、业务微服务层，用于作为事件消费者接收所述事件并执行对应的医疗业务处理；

9、安全与运维层，用于对所述多协议设备接入层、分布式边缘计算层、事件驱动消息总线层、数据处理与存储层、医疗行业标准适配层以及业务微服务层实施贯穿全链路的安全防护和运维监控；

10、其中，所述数据处理与存储层、医疗行业标准适配层以及业务微服务层分别作为独立事件消费者，并行订阅和处理所述事件。

11、作为优选地，所述多协议设备接入层包括统一协议网关、设备注册与发现中心、协议适配器组件集合以及数据标准化引擎；

12、所述协议适配器组件集合至少支持modbus协议、串口协议、蓝牙ble协议、wi-fi协议、zigbee协议、http/rest协议以及自定义协议中的一种或多种；

13、所述数据标准化引擎用于将不同协议的数据统一转化为json格式，并同步校准时间戳。

14、作为优选地，所述多协议设备接入层与所述分布式边缘计算层部署于同一边缘服务器内部，且设备数据自所述多协议设备接入层进入所述分布式边缘计算层的过程中经由边缘服务器内部通信机制直接传输，不经过所述事件驱动消息总线层。

15、作为优选地，所述分布式边缘计算层采用多边缘节点部署方式，并包括医院科室场景划分为病房边缘节点、手术室边缘节点和药房边缘节点中的一种或多种；

16、分布式边缘计算层中还包括边缘协调器，所述边缘协调器用于各边缘节点之间的负载均衡、故障转移与数据同步；

17、每一个边缘节点均包括实时数据过滤模块、本地规则引擎模块、本地ai推理模块以及断点续传缓存模块；

18、所述断点续传缓存模块采用本地sqlite或rocksdb数据库，在网络中断时本地缓存数据，网络恢复后自动续传。

19、作为优选地，所述事件驱动消息总线层包括kafka分布式消息队列集群、事件分类器和事件路由器；

20、所述kafka分布式消息队列集群采用多主题分区设计；

21、所述事件分类器用于根据事件紧急程度将事件分为p0紧急事件、p1普通事件和p2批量事件；

22、所述事件路由器用于基于事件优先级和预设路由规则，将事件精准分发至对应的事件消费者。

23、作为优选地，所述数据处理与存储层采用命令查询职责分离读写架构；

24、其中，命令查询职责分离读写架构中：写入端用于处理设备指令并将相应事件持久化，读取端采用查询模型提供数据访问；

25、所述数据处理与存储层所使用的存储组件包括时序数据库、文档数据库、关系数据库以及redis缓存中的一种或多种。

26、作为优选地，所述医疗行业标准适配层包括标准转换网关，所述标准转换网关进一步包括协议映射引擎、语义转换引擎和合规验证引擎；

27、所述医疗行业标准适配层用于将所述事件转换为符合hl7、dicom、fhir医疗通信标准中的一种或多种的标准数据；

28、所述医院核心系统至少包括his系统、pacs系统和lis系统中的一种或多种。

29、作为优选地，所述业务微服务层采用微服务架构，并通过api网关统一对外提供服务；

30、所述业务微服务层包括设备管理服务、监护服务、告警通知服务和智能药柜服务中的一种或多种；

31、所述业务处理具体为：基于并行接收的事件触发相应微服务完成设备管理、监护告警、药品管理、医院业务协同处理中的一种或多种。

32、作为优选地，所述安全与运维层贯穿多协议设备接入层、分布式边缘计算层、事件驱动消息总线层、数据处理与存储层、医疗行业标准适配层以及业务微服务层，并提供四层安全防护和全链路运维监控；

33、所述四层安全防护包括：传输安全层的双向tls认证mtls、认证授权层的oauth2.0与jwt令牌机制、数据加密层的aes-256存储加密以及审计日志层的不可篡改操作记录；

34、所述运维监控至少包括对设备接入、消息传输、数据处理和服务调用过程的全链路监控。

35、另一方面，提出基于事件驱动架构的医疗物联网多协议集成方法，包括以下步骤：

36、步骤s1：通过部署于边缘服务器中的多协议设备接入层对医疗设备进行统一接入，获取设备数据并由数据标准化引擎转化为统一格式的标准化数据；

37、步骤s2：将所述标准化数据在边缘服务器内部直接传输至分布式边缘计算层，由所述分布式边缘计算层对所述设备数据进行本地预处理，得到预处理结果；

38、步骤s3：将所述预处理结果封装为事件并发布至事件驱动消息总线层，由事件分类器按紧急程度划分为不同优先级的事件；

39、步骤s4：事件消费者通过事件路由器并行订阅并接收所述事件；其中，数据处理与存储层执行数据持久化与读写分离，医疗行业标准适配层执行医疗标准协议转换，业务微服务层触发对应的医疗业务处理；

40、步骤s5：由安全与运维层实施贯穿全流程的四层安全防护和全链路运维监控。

41、本发明的有益效果是：本发明采用七层事件驱动架构，多协议设备接入层与分布式边缘计算层部署于同一边缘服务器内部并直连协作，设备数据在边缘侧完成本地预处理后以事件形式发布至以kafka为代表的异步消息队列，实现边缘侧与云端侧异步解耦，同时数据处理与存储层、医疗行业标准适配层、业务微服务层并行接收处理事件，实现云端各功能层并行解耦并支持事件广播与差异化服务质量保障，提升系统可靠性与合规性。