【毕业学位论文】（Word原稿）基于Android和Java EE平台的医疗信息管理系统设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 姓 名：冯宇悦 学 号： 0821170115 所在 院系：软件学院 职业类别：工程硕士 专业领域：软件工程 指导教师： 杜庆峰 副指导教师：唐剑锋 二一三年二月 基于 E 平台 的 医疗信息管理系统设计与 实现 A in 2010 基于 人力资源管理系统的设计与实现 陈世军 同济大学 u 0821170115 2013 F N E 基于冯宇悦 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术 活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 同 济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 随着 3G 技术的成熟，智能手机应用的普及，移动应用越来越广泛。远程监控系统涉及控制技术、通信技术、计算机技术。如果在 医疗信息管理 系统中利用移动设备的通信功能、数据处理功能，人们便可以随时随地使用 医疗信息管理 系统。因此研究在 医疗信息管理 系统中应用移动技术具有十分重要的意义。 论文首先对 统原理和关键技术深入探 讨，并对 程做详细介绍。接着论文探讨了 E 框架在医疗管理系统中的作用 ，详细叙述了 原理。 并对其使用方法做简要介绍。结合论文中项目的需求，探讨了 E 框架在项目中的应用。 然后本论文 分析 医疗信息 系统 功能需求之后，详细设计了系统 总体结构 并介绍了主要 模块 功能。 在节约成本的前提下，提出了 利用 持设备充当 医疗信息管理 系统客户端。 利用 台构建医疗信息管理系统服务器。解决了传统的医疗信息管理系统中不能随 时访问系统、不能和医生有效互动的难题 。 并且论文提出了针对手机应用的心电检测算法。充分考虑手机硬件的计算能力后。 本程序实现了一种简单实时的基于差分斜率，窗口方法的时域心电检测算法 ,其运算量相对较小、计算简单、便于实时检测 ， 可准确定位 ，然后采用窗口法对 进行检测 。经过实践检测结果达到预定目标。 最后根据实际需求实现 医疗信息疗管理 系统， 医疗管理系统 是基于 B/S 模式的。客户端采用 术实现，主要 设计完成对医疗信息中的 心电数据 进行检测、数据保存、 与医生实时互动等功能 。服务器端使用 程，实现基于E 架构的信息管理系统，主要完成用户信息及心电信息管理 。 关键词 ： 远程监控 ， 统 ， 数据传输 ， 心电测试 I s of G of of of If in So in is in DK DK of of be of of of to as a to a do to in CG of of a of CG is a to RS to T to At to CG , II CG by E on on E 同济大学 硕士学位论文 目录 录 第 1 章 绪论 . 1 究的背景和意义 . 1 内外研究现状 . 1 人医疗信息管理系统国内外研究现状 . 2 子病案国内外研究现状 . 3 能手机应用程序开发现状 . 4 课题的主要研究内容与组织结构 . 6 第 2 章 统与 E 简介 . 7 统 . 7 统基本结构 . 7 统在本系统中的应用 . 9 E 框架 . 9 架简介 . 10 架简介 . 12 架简介 . 13 E 框架在系统中的应用 . 14 章小结 . 14 第 3 章 医疗信息管理系统需要分析与系统设计 . 15 求分析 . 15 统功能需求 . 15 统安全需求 . 17 统软硬件需求 . 17 件质量特性 . 18 疗信息管理系统需求分析 . 18 统总体设计 . 21 统架构设计 . 22 据库设计 . 23 户端模块设计 . 26 号接收模块 . 26 同济大学 硕士学位论文 目录 V 号检测模块 . 26 务器信息管理系统模块设计 . 27 章小结 . 30 第 4 章 系统详细设计及编码实现 . 31 务器信息管理系统功能框架选择 . 31 务器信息管理系统结构 . 32 户端功能实现 . 33 号采集模块 . 33 噪算法 . 35 基线漂移算法 . 36 波检测算法 . 36 波、 S 波的检测算法 . 39 波、 T 波形检测算法 . 39 息管理系统服务器模块实现 . 41 据层实现 . 42 务逻辑层实现 . 43 实现 . 44 时监控功能实现 . 45 统实现结果分析 . 47 号检测算法实验结果分析 . 47 果分析 . 48 章小结 . 51 第 5 章 总结与展望 . 52 结 . 52 望 . 52 致谢 . 54 参考文献 . 55 个人简历、 在读期间发表的学术论文与研究成果 . 57 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 究的 背景 和 意义 由于人们生活水平的日益提高，对个人的健康越来越重视。到医院体检的人越来越多，体检已成为医院每日的工作之一。在科学技术飞速发展的今天，计算机的应用已渗透到了社会的方方面面，计算机管理则以惊人的速度和无可比拟的准确性赢得了工作人员的喜爱。 目前医院电子化进程正在加快，各种电子病历也应运而生。医院为了充分整合信息资料、提高工作效率和便于管理。都相继立了医院信息系统（ 称为 但是个人医疗信息爆炸式增长，病人个人信息管理就成了难题。所以完善的个人医疗信息管理系统便成为当下研究的热点 1 在这种大环境下很多个人穿戴式的健康监控设备被开发出来。这种设备将医疗信息采集与无线设备集中在一起。具有体积小便携等优点。但是它们一般都动则数千元的价格，让人们望而却步，不能有效解决人们看病难看病贵的问题。而现在世面上的智能手机是一个很好的无线设备。如果能将医疗信息采集与无线传导部分分离。穿戴式的健康监控设备只进行信息采集 并将采集后的信息通过蓝牙等设备发送到无线传导部分，无线传导部分角色由智能手机来扮演。这将大大降低成本，而且加上智能手机的一些处理功能。势必会让这些功能锦上添花。会演化出更多的功能和应用。就会将功能变得多样化。 本系统设计分为两大部分，分为别数据转发部分和信息管理系统。数据转发部分是基于时下就流行的 能手机系统。利用蓝牙设备和穿戴式的健康监控设备（信息采集部分）通信，进而采集医疗信息。利用 3G 无线网络与信息管理系统相联系。从而在原有的基础上为用户提供最方便，更低价的解决方案。 信息管理系统基于目 前 目开发中炙手可热和前景广阔的一套技术架构，即 应用轻量级 台架构，阐述了一个完整的基于 系统 “医疗信息管理系统”。开发采用了 合开发框架及 E 中的多种技术，并合理利用各种技术的优势，使本项目具有高可靠性、可扩展性以及可重用性 2。 内外 研究 现状 同济大学 硕士学位论文 基于 E 平台 的医疗信息管理系统设计与实现 2 人医疗信息管理系统国内外研究现状 在计算机出现之前，医生总是要拿着住院病人的病历档案来往于各个病房。当治疗结束后，病历档案就面临被销毁的危险 。网络出现以后，信息化浪潮呈现席卷全球之势。财力雄厚的医院也紧跟潮流，于是各种医疗管理系统层出不穷，比如著名的 。国内外各大医院也纷纷开发属于自己的医疗信息管理系统。病人的医疗档案也会存储到医疗管理系统数据库中。在提高医务人员工作效率的同时，也增加了病人病历的保存时间，但这只是实现局部的医疗信息化 3。 现代医疗往往十分复杂，超出了人们相像。就单个医院来说，病人看病往往要不是单个科室能够完成的。各个科室之间要实现病人信息的共享，比如病人在化验科化验后，须拿到化验结果才能找医生看病。而化验往往跟放 射科、 B 超室等相关联。大而言之，医院与医院之间也有可能产生医疗信息共享的情况。比如病人转院治疗时。 当病人住院时，为了实现医疗信息的共享，将每个病人病房放一台电脑显然不是一个容易的事情，也不太现实。这就给医生巡视病房带来了麻烦。因为医生不得不拿着纸质的病历走来走去。现代个人医疗更是需求一种能让人随时随地移动的解决方案。面对以上此类的需求，传统的互联的已经有些捉襟见肘了。 现代 3G 技术迅猛发展。而且 3G 网络的下载速度已经在 2G 的基础上有了跨越式的发展。 3G 网络完全可以完成数据共享所需求的带宽需求。如果将 3网纳入到医疗信息管理系统中，必将实现医生拿着手持设备巡视于各个病房之间的梦想。到时医生可以随时翻看病人的病史，而不是仅仅依靠几页纸质的病历作出判断。在提高医务水准和诊断准确性的同时，也提高了工作效率。 在国外，科学技术在医学界应用得淋漓尽致，信息全球化已经改变了医疗行业的传统模式。各种医疗信息系统解决方案层出不穷。通信巨头思科、软件巨头微软、工业巨头通用电器以及芯片行业领先者德州仪器均提出了自己的医疗信息解决方案 ， 并且 在 各处投入了巨大的财力物力 4。 在国内医疗信息化也在蓬勃发展，温家宝总理更是明确指出 要提高全国医疗水平。国内大型医院在整合 院管理信息化系统）和 床管理信息化系统）。通过对现有医院管理信息化系统的升级，正在向临床信息化发展。随着和谐社会、新农村的建设，农村医疗保障体系的健全。中小型医院也必将加入到信息化系统中来。国内一些 业也相继进入这一行业。 第 1 章 绪论 3 图 为医疗云解决方案 作为全球领先的通信解决方案供应商，华为的产品覆盖了无线接入网、 核心网、传送网、软件、宽带接入、数据通信及服务等各个领域。以前，在医疗行业里，华为还仅仅属于设备制造的“圈外观察家”，但如今，以“云管端”架构为基础的华为系列医疗信息化解决方案却真实的摆在了人们面前。就如同张建华所说，在医疗行业，许多人会认为华为属于“新手”，但无论什么行业，所用的基础设施都是相同的，华为有着最先进的技术。而且医疗是华为最早孵化的五个行业之一，加之，上海市闸北 区市北医院“ 健康云 ”落地以来，无论是评测方还是用户方，整体反馈效果都很好 。 子病案国内外研究现状 在美国 英国 日本 荷兰 香港等地区电子病案已有了相当程度的研究和应用。印地安那大学医学分校利用电子病案预测早期心脏病病人的死亡率 ， 日本东京大桥女产科医院已通过医院局域网的客房服务器实现了门诊病人的电子病案管理等。目前我国的电子病案已开始起步病人在医院通过计算 机网络直接和银行、医保中心、保险机构发生关系 ， 使医疗活动变得方便快捷、简单。电子病案不但使病人所有的费用无纸化 ， 而且可保存持卡人的医疗保健档案和终生的个人信 2。 国电子病案的研发起步较晚，理论探讨起于 20 世纪 80 年代中期，实际开发、应用则始于 90 年代中、末期，经 10 年的努力，目前，我国电子病案的发展仍处同济大学 硕士学位论文 基于 E 平台 的医疗信息管理系统设计与实现 4 在一个比较初级的阶段，没有一家医院或公司研制出称得上是真正意义上的电子病案系统；仍然是没有规范、标准、各自为阵的重复劳动；仍存在着意识问题、技术和软环境不成熟、区域发展不平衡等问题。作者认为，近、中期 国内电子病案的研发可分三层、五步的形式来完成相关部门的基本需求。其实，电子病案的最高境界应该是在自然语言的基础上，实现高效复杂的控制、查询和分析，以满足各种需求。电子病案的未来任重道远。 能手机应用程序开发现状 智能手机 (出现使人们对手机的应用不仅仅局限在打电话、发消息等这些简单的功能上。智能手机已具备了 大部分功能，智能手机为用户提供了足够大的屏幕分辨率、屏幕尺寸和带宽，同时智能手机都自带有高像素的摄像头可以随时随地进行拍照。并且与一般的手机相比，智能手机具有 主频相对较高、内存较大、可以运行一些比较复杂的软件的优势。因此随着 3G 时代的来临融合了 3C(智能手机必将成为未来手机新的发展方向 5。 自从 2000 年，爱立信公司发布第一款塞班手机以来。塞班系统迅速占据智能手机的制高点。随后诺基来公司依靠塞班系统成为了智能手机界的绝对领导者。但是塞班是在 2G 时代的产物，不能适应 3G 网络时代的需求。后来苹果公司和谷歌公司分别推出了自己的智能手机操作系统。分别为 面的华丽、丰富的应用抢占的大量的高端用户。而 年一季度，使用安卓系统的三星手机也超越了昔日的霸主诺基来，成为今天手机界的王者 6。 在国内智能手机也发展得风声水起。中兴、华为等公司迅速成为国内手机市场的领导者。手机应用也层出不穷，各种手机应用应有尽有。涵盖生活中的各个方面，当然医疗广百也不例外。 依靠中科院、清华大学等科研机构。北京益体康公司 推出了具有显著竞争优势的适合社区、家庭及个人的远程医疗健康终端产品和整体解决方案。能够以 使用智能手机 更方便的 监控人体心电、脂肪、血压、脉搏等多种生理体征参数，并通过无线传感网络或互联网实现更好的远程监控和信息反馈 7 本应用运用到的新产品如下： 第 1 章 绪论 5 图 体康便携式心电监测仪 较早的人力资源管理系统主要采用 数据库开发工具，系统开发环境也是数据库内置的开发工具 3。其特点是单机单用户方式，开发简单，能充分利用数据库的特性。其缺点是：开发出的系统依赖性很强，运行必须依托数据库环境；不容易升级与扩展；无法实现数据的共享与并行操作；代码重用性差。而后出现了基于传统的 C/S 模式下采用面向对象的开发工具开发的一系列人力资源管理软件。 随着 术、面向对象技术和分布式计算相互融合，传统的 C/S 两层体系结构已经不能适应当今大型应用系统的发展要求，因此，多层分布式体系结构应运而生，这些系统一般 是采用 B/S 结构来开发。当前国内人力资源管理系统比较前沿的研究当属基于 术的人力资源管理系统。 依据应用功能和程度人力资源软件可分为四层次，目前国内外市场上人力资源软件非常多并且也都对自己的软件冠以各种名称 4。从名称上看大致可分为 咨询机构提出的 提出的 略一看，市场上各人力资源软件的功能模块似乎差不多，但如果从人力资源软件的应用功能和程度进行划分，基本可以分为四大层次。第一层次是人 力资源数据档案或报表类，该类软件的功能是把人力资源数据档案化，为人力资源人员提供数据管理、报表制作等；第二层次是人力资源信息系统 系统基本覆盖人力资源管理工作中的组织结构、员工信息管理、招聘、培训、薪酬计算等工作，把各类人力资源主体工作自动化，有效提高工作处理的准确率及速度，统一了企业人员组织信息的实时频率。第三层次是相对完整的人力资源管理系统 般认为在该类软件中，已经基本能够把人力资源管理的许多工作建立到工作流程中，比如招聘流程中的档案筛选，各类应用，考勤模块中请假流程的各级审批、绩 效管理流程等等。第四层次是战略支撑类人力资源管理系同济大学 硕士学位论文 基于 E 平台 的医疗信息管理系统设计与实现 6 统，这类系统通常被认为还应该具备与企业运营财务、生产等配合，把人力资源工作扩大应用到企业整体中，对企业整体和部门团队的人力资源发展目标、策略能做出衡量和评估，对员工个人职业发展目标、策略能做出评估和衡量 15。 国内外有着许多通用型的人力资源管理系统，他们都有着各自的优点，如操作简单、界面友好、业务流程清晰及管理规范，但是由于国内外企业的管理体制不一样，所以国外的人力资源管理系统并不适合在我国使用。另外，国内的大型的人力资源管理系统，通用性虽然很强，但是某 些方面不能完全满足企业的具体需要 5。所以，企业在选择合适的人力资源管理系统的时候，要对本企业的人力资源管理现状进行充分的思考和详尽的分析，对要选择的管理系统，也要全面的了解，明确企业引入系统的目的，这样才能物尽其用。 课题的主要研究内容 与组织结构 本文在 台和 E 框架基础上，充分研究医疗管理系统的需求之后，利用 台和 E 框架实现医疗信息管理系统， 在 手机端实现了一种快速检测心电信号的算法。 论文内容安排如下： 第 1 章：主要介绍课题意义，研究内容，发展 现状。 第 2 章：介绍了 统架构、 程方法， E 框架 。最后阐述了 术 和 E 框架 在 医疗信息管理 系统 的应用 。 第 3 章：详细 叙述医疗信息管理系统的需求分析，并对系统进行总体设计 。 第 4 章：实现基于 B/S 模式的 医疗信息管理 系统，对系统设计及实现进行详细说明，并提出了一套快速心电检测算法。 第 2 章 统与 E 简介 7 第 2 章 统 与 E 简介 统 统基本结构 父鲁宾先生精通 自其手的 统也是在 核上构建 16。有人曾经说 是架构在 核上的 实 统远比我们相像的要复杂得多。 统采用软件堆叠技术，架构清晰。如图 示， 统分五个层次（有的书介绍分分四层， 省略）。从上至下依次为系统应用程序层、应用程序框架层、系统原生库层、硬件抽象层和 核层17。各层次提供的功能介绍如下 : 1、 系统应用程序层（ 系统应用程序层服务对象 为系统使用者，为用户提供核心服务。包括电源管理、电话管理、闹钟管理、蓝牙服务、 务。特色服务包括 索引擎服务。此部分程序主要使用 言编写，通过调用下层（应用程序框架层） 者使用 用原生库来完成功能。此部分采用 构，将显示部分、控制部分和模型部分完全分开。为程序开发者提供了标准的程序模板。 图 系架构图 同济大学 硕士学位论文 基于 E 平台 的医疗信息管理系统设计与实现 8 2、 应用程序框架层（ 本层服务对象为系统应用程序层，为上层应用程序提供框架。本层使用软件重用机制，使上层完全可以访问本层组件。在遵守 架安全约定的前提下，根据需求开发者可以自行开发组件。为提高开发效率，开发者可以继承 架提供的组件类。应用程序框架类似于 台下的 层提供的组件主要包括 件、 件、件、 件。 件为程序提供界面，展示包括 控件。件是内容提供器，类似于 架中的 发者利用 以访问 据库、手机电话号码等数据。件和 件一样，是一个独立的线程，区别在于 提 供 界 面 ， 只 在 后 台 运 行 。 能 为 用 户 提 供 音 乐 播 放 等 耗 时 的 服 务 。似于 统中的 消息机制。可以实现组件之间，及线程之间的通信，是 有的通信方式。 3、 系统运行库层（ 本层次包含两部分，分别如下 所述 ： （ 1） 生程序库。主要用 C/C+程序编写，包含数据库应用（ 多媒体应用（ 基于 核的 17， 程就是用 接调用这个层次的函数。 程可以 提高软件运行速度，弥补 言在运行速度方面的缺点。程序员可以将原有的 C/C+语言库函数移植到 用程序中，然后使用 式调用即可。 （ 2） 行时库。 行时库包括分两部分：核心库、 心库为上层框架使用 供了接口，而且可以提供一些 言的核心库的功能。 拟机是 行设计的虚拟机。为了满足速度方面的需求， 拟机基于寄存器运行。 用程序源文件经编程器编译后，生成 式文件，然后 才能在 拟机中运行 18。 4、 硬件抽象层 (为了方便软件开发者开发原生函数库， 底层硬件接口及实现细节全部屏蔽。同时提供一些 核没有的驱动。但是该层次在方便的同时也降低的系统的运行速度。 5、 核层（ 最新 用 核。 统核心服务依赖于第 2 章 统与 E 简介 9 核提供的内存管理、网络协议和硬件驱动 19为了使 核能更好的在 手持设备上使用， 统开发者对 核做了一些改良，比如修改了蓝牙模块的实现文件。并且增加了一些手机特有的服务。比如日志、电源管理、 程通信机制（ 。 统在本系统中的应用 本系统根据需求分析要求 智能手机端主要完成信息的接收与转发，在统下通过蓝牙传输获得数据。检测处理数据，并将数据转 发到服务器端。服务器系统完成信息的收集、用户注册、用户信息管理 等功能。 统集成了大量的驱动，例如蓝牙驱动、 3G 无线驱动等。利用这些驱动我们可以将系统做成便携式设备，手机与心电检测仪利用蓝牙进行通信，手机与服务器利用 3G 无线进行通信 22这些都充分考虑到现代人的习惯，可以说 统是做便携式系统是不二选择。 我们在 充分了解用户需求后，我们对系统模块划分如下：用户客户端、医疗信息管理系统、医生客户端。用户客户端和医生客户端在 机操作系统运行，患者通过用户客户端完成心电检测，管理个人信息。医疗信息管理系统管理心电数据及个人信息 ， 医生客户端查看心电波形等用户信息22心电信号管理系统运行在 务器上，通过网络提供服务。可以使用浏览器访问心电管理系统，管理个人信息。管理系统为用户客户端和医生客户端提供服务接口。用户客户端、医生客户端