一種康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的設計

吳劉海，喻洪流

(1.上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093；2.上海理工大學 醫(yī)療器械與食品學院，上海 200093)

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一種康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的設計

吳劉海1，喻洪流2

(1.上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093；2.上海理工大學 醫(yī)療器械與食品學院，上海 200093)

針對目前醫(yī)院康復科設備管理方式滯后和醫(yī)患信息共享不暢的問題，提出了一種康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的設計方案。該平臺基于MVC框架進行設計，采用J2EE技術和B/S架構，以Apache公司的Tomcat服務器作為Web容器，采用MySQL5.1版本數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，結合JSP、HTML5語言、jQuery等技術對平臺進行設計和實現(xiàn)。應用結果表明，該平臺操作簡便、數(shù)據(jù)收發(fā)效率高，實現(xiàn)了康復設備數(shù)字化管理和醫(yī)患信息共享，達到了設計要求。

康復設備；網(wǎng)絡監(jiān)控平臺；MVC架構；J2EE

設計了一種康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺，旨在幫助康復科醫(yī)生在線監(jiān)控康復設備和存儲康復訓練數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設備的數(shù)字化管理，同時使醫(yī)患雙方能在多平臺進行溝通交流和信息共享[1]。

1 總體方案設計

該康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺是集國內外康復信息展示、醫(yī)生制定康復計劃和在線監(jiān)控設備、患者查看康復計劃和在線康復訓練于一體的綜合康復系統(tǒng)，從用戶實用性和便捷性方面考慮，采用B/S架構，只要能連接網(wǎng)絡，用戶在任何一臺裝有瀏覽器的設備上均能訪問，無需安裝軟件，同時兼容多種系統(tǒng)，方便了用戶操作。

本平臺主要使用J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)技術進行服務器端程序開發(fā)，采用MVC設計模式中的S2SH(Struts2 + Hibernate + Spring)架構設計實現(xiàn)[2]，該康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的整體框架如圖1所示。

圖1 康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的整體框架圖

2 頁面設計

根據(jù)該康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺的功能進行需求分析可知，本平臺主要有4類用戶，分別是游客、系統(tǒng)管理員、醫(yī)生和患者，游客能訪問平臺首頁中展示的所有信息，其他3類用戶可通過賬號登錄進入個人中心，在個人中心內的所有資源均可訪問，用戶也可進行相關操作。

2.1 醫(yī)生中心及患者中心

醫(yī)生登錄到醫(yī)生中心后的界面如圖2所示，醫(yī)生可進行相關操作，但醫(yī)生在這里的操作只能針對和自身關聯(lián)的病人，只能對自己的病人進行相關操作，如查看病人信息、制定康復訓練計劃、進行在線康復訓練和制定康復評估報告等。

圖2 醫(yī)生中心

患者登錄到患者中心后的界面如圖3所示，在我的賬戶模塊中患者可查看自己的相關信息；在訓練計劃模塊中患者可以查看自身的康復訓練計劃及完成情況；在康復狀況模塊患者可看到自己階段性的康復訓練效果圖，還可以進行自我康復評定；站內信息模塊可以查看系統(tǒng)通知信息和編輯站內信發(fā)送給康復醫(yī)生。

圖3 患者中心

2.2 訓練監(jiān)控及數(shù)據(jù)展示界面

醫(yī)生在“工作計劃”中通過進行訓練的按鈕即可跳轉到到執(zhí)行康復訓練計劃界面，圖4(a)是上肢康復訓練系統(tǒng)的介紹；圖4(b)是該訓練系統(tǒng)的使用幫助；圖4(c)是與該設備有關的患者列表；圖4(d)是對于康復計劃的一些編輯操作；圖4(e)是康復訓練進行中實時顯示設備采集的數(shù)據(jù)的曲線圖。

圖4 上肢康復訓練系統(tǒng)界面

圖5為患者在訓練過程中某一時刻的各參數(shù)曲線圖。圖6為康復訓練報告圖，將患者在被動訓練時的訓練數(shù)據(jù)展示到頁面上，供醫(yī)師進行分析和診斷，該訓練制定被動訓練畫菱形10次，可看出各曲線是周期性循環(huán)變化的，誤差較小，說明數(shù)據(jù)保存完好。

圖5 患者訓練某時刻參數(shù)曲線圖

圖6 康復訓練報告圖

3 Java程序設計

該平臺后臺程序主要使用Java編程語言基于S2SH架構進行開發(fā)，頁面通過JSP和HTML5展示。S2SH是Java EE輕量級開發(fā)的主流架構[3]，即Struts2+Hibernate+Spring這3大框架，其中Struts2主要涉及的是MVC(Model,View,Controller)設計思想，它還提供了特有的標簽庫供JSP頁面使用；Hibernate即對象關系映射框架，是對數(shù)據(jù)庫操作(JDBC)的輕量級封裝[4-5]，完成對數(shù)據(jù)庫存取數(shù)據(jù)的操作過程；Spring主要涉及的是AOP(面向切面編程)和IOC(控制反轉)，實現(xiàn)對后臺程序中各層對象的管理，從而實現(xiàn)軟件編程中提倡的高內聚低耦合的思想，保證系統(tǒng)的可擴展性和可移植性。

3.1 實體類設計

根據(jù)本平臺的功能進行需求分析可知，本平臺涉及到的實體類主要有用戶(User)、設備(Equipment)、康復工作計劃(Rehabplan)、康復訓練數(shù)據(jù)(ReExeData)、站內信(SysMessage)等。實體類設計的UML(Unified Modeling Language)如圖7所示，用戶類User做為父類，醫(yī)生類Doctor和患者類Patient是User的子類，均繼承于User。醫(yī)生類和患者類、醫(yī)生類和康復計劃類都是一對多的雙向關系，通過Doctor.patients和Patient.doctor、Doctor.rehabPlans和RehabPlan.doctor實現(xiàn)；患者類和康復工作計劃類也是一對多的雙向關系，通過Patient.rehabPlans和RehabPlan.patient實現(xiàn)；康復工作計劃類和康復訓練數(shù)據(jù)類也是一對多的關系，通過Rehabplan.reExeDatas和ReExeData. rehabPlan實現(xiàn)[6-10]。

圖7 康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺實體UML圖

3.2 業(yè)務邏輯層設計

在SSH框架實現(xiàn)的系統(tǒng)中，業(yè)務邏輯層由Struts來實現(xiàn)，由繼承ActionSupport類的各個Action類來處理對應實體所擁有的業(yè)務邏輯[5]，由各個Service層中的業(yè)務邏輯方法進行相關業(yè)務處理，由各個實體對應的Dao類調用Hibernate接口對數(shù)據(jù)庫進行持久化操作。將每個實體通用的一些操作建立抽象方法提取出來作為公共接口(BaseDao)，具體的功能在公共基類(BaseDaoImpl)中實現(xiàn)，各實體類對應的XxxDao接口繼承公共接口(BaseDao)，同時XxxDaoImpl類(XxxDao實現(xiàn)類)繼承公共基類(BaseDaoImpl)。

以本平臺兩個用戶角色醫(yī)生和患者為例，主要業(yè)務邏輯如圖8所示，其最基礎的操作權限為登錄、注冊和注銷。用戶通過用戶名和密碼成功登陸系統(tǒng)后，后臺根據(jù)用戶的身份跳轉到對應的界面(如醫(yī)生中心和患者中心)，在平臺中醫(yī)生和患者的操作權限如圖8所示[11-16]。

圖8 康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺用例圖

以用戶登錄為例，用戶在首頁中輸入用戶名、密碼、驗證碼信息提交登錄請求，后臺接收到userAction_login.do請求，struts.xml文件對該請求進行解析，定位到用戶控制類UserAction，在UserAction中通過Spring以注解的方式(@Resource(name="userService"))注入業(yè)務邏輯操作接口，在login()方法中驗證存儲在session中的驗證碼與用戶輸入的驗證碼是否一致，若不一致，則方法返回值為“l(fā)ogin”，根據(jù)struts.xml文件中UserAction對應映射為：，返回登錄頁面并提示“驗證碼錯誤，請重新輸入！”;若一致，將用戶名和MD5算法加密后的密碼通過UserService接口調用UserDao中validateUserInfo ()方法，通過Hibernate查詢數(shù)據(jù)庫的用戶表中是否存在該用戶名和密碼，存在則根據(jù)返回值和struts.xml文件的映射跳轉到用戶中心界面，不存在則返回登錄界面并提示用戶“用戶名或密碼輸入有誤，請重新輸入！”。在平臺中醫(yī)師需要對設備進行在線監(jiān)控，出于安全性考慮對于醫(yī)師身份指定了單點登錄的權限，若用戶登錄成功，通過ActionContext.getContext().getApplication().put(user.getUsername(), sessionID);將用戶名和sessionID以鍵值對的方式存入application中， 每當有用戶登錄就會查詢application中是否包含了該鍵，若包含則提示用戶該賬號已登錄，除非用戶自動退出或該會話過期，后臺程序自動移除application中對應的鍵值對。

3.3 設備與平臺通信協(xié)議的制定

該平臺與康復設備之間的通信以http協(xié)議實現(xiàn)，平臺向設備開放上傳數(shù)據(jù)接口reExeDataJsonAction_uploadData.do?equData=xxx ，參數(shù)equData是將采集的數(shù)據(jù)和設備編號及命令通過JSON格式包裝而成，如{“equNum”: 1, “command”:”uploadData”, “data”: {“id”:5,”armSpeed”:0.68;”armDegree”:68.8977,”shoulderSpeed”:1.10,”shoulderDegree”:23.4149,”elbowSpeed”:0.79,”elbowDegree”:42.5373,”positionX”:237.301,”postionY”:670.073,”positionZ”:605.011,”samplingTime”:200}}，患者訓練時設備每秒向服務器發(fā)送兩次存儲請求，即存儲兩次數(shù)據(jù)。若服務器要向設備發(fā)送指令，先將指令以json格式保存到application中的指令表cmdList，如{“equID”: 1, “command”:”stop”, “data”:0 },設備上傳數(shù)據(jù)的請求過程中會查詢是指令表中否有指令，若有，則通過上傳數(shù)據(jù)請求的響應過程傳達給設備。

4 結束語

本文提出的康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺在滿足醫(yī)院康復科醫(yī)生的工作需求的同時，為患者提供了一個共享信息的平臺，以B/S架構作為平臺實現(xiàn)形式，方便用戶使用，同時在云端建立康復云數(shù)據(jù)系統(tǒng)[6]，便于醫(yī)生分析診斷，提高了醫(yī)生的工作效率。

該康復設備網(wǎng)絡監(jiān)控平臺后續(xù)還會推出微信公眾號[7]，用戶只要在微信上關注公眾號，將自身的微信號與平臺賬號綁定，平臺每天會通過微信公眾號告訴用戶是否有康復訓練計劃，同時推送一些康復行業(yè)信息，用戶也可輸入關鍵字進行查詢，讓用戶在移動端能更加便捷的查看信息。

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Design of the Rehabilitation Equipment Monitoring Network Platform

WU Liuhai1，YU Hongliu2

(1.School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China; 2.School of Rehabilitation Engineering & Technology, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China)

Refering to the current problems of backward management for hospital rehabilitation equipment and inexpedience for information sharing between doctors and patients , this paper proposed a design of rehabilitation equipment monitoring network platform . The platform constructed based on the MVC framework, used J2EE technology and B/S framework, utilized Apache’s Tomcat server as the web container and MySQL5.1 version of the database for data storage, combined with JSP technology, HTML5 language, jQuery technology for the design and implementation . The application shows that this platform is easy to operate and high of data transmission efficiency, implements digital management of rehabilitation equipment and information sharing between doctors and patients, meeting the design requirments.

rehabilitation equipment; monitor network platform; MVC framework; J2EE

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.12.013

2016- 03- 02

上海市科技支撐基金資助項目(1444190442)；新型多姿態(tài)智能康復訓練輪椅關鍵技術研究基金資助項目(15DZ1941902)；上?？祻推餍倒こ碳夹g研究中心基金資助項目(15DZ2251700)

吳劉海(1991-)，男，碩士研究生。研究方向：Java軟件開發(fā)等。喻洪流(1966-)，男，博士，教授，博士生導師。研究方向：人體仿生機械及智能控制等。

TP277.2

A

1007-7820(2016)12-044-04