城市公共卫生安全应急管理系统技术集成研究

1、城市公共卫生安全应急管理系统技术集成研究【摘要】从国内城市公共卫生安全应急管理系统的研究和应用现状出发，指出城市公共卫生安全应急管理系统建设的核心要务是集成现有的卫生信息系统、消除卫生信息孤岛、实现数据共享与交换；并提出了城市公共卫生安全应急管理系统数据采集类型和业务支持部门。在此基础上，构建了一个基于数据仓库、以 GIS 为应急响应支持平台、能统一管理信息、可与其他电子政务系统互连互通的城市公共卫生安全应急管理系统框架结构，并详细阐述了各业务模块的基本功能和系统实现的关键技术方法。1 引言公共卫生事件是一种极具破坏力的自然或人为灾害。近年来，由于人口持续增长、城市盲目扩张、工业高度密集，资源

2、环境破坏，人与人的安全卫生距离不断缩小，使预防公共卫生事件的形势日趋严峻 。因其具有复杂性和不确定性，使预测、预警与应急管理成为有效预防、及时控制和消除公共卫生事件及其危害的重要手段，并引起研究者的普遍关注。如熊光魁 等研究了救灾防病应急反应专家管理信息系统的开发与应用；潘海东等 提出了构建国家级公共卫生应急系统的思路；王平 、杜江等 设计了基于Web GIS 的公共卫生安全监督与控制系统方案；杜鹏等 基于模型分析规划了公共卫生事件监测与预警系统的建设；李琦等 在北京市传染性非典型肺炎分析决策支持系统的基础上，提出了城市突发公共卫生疫情分析与决策系统的构建方法。这些思路和方案从不同角度对系统功

3、能模块、体系结构、业务模型等做了较为详细的阐述，对丰富公共卫生事件应急管理系统的应用功能，促进地区公共卫生信息化建设有积极作用。但有关公共卫生安全应急管理系统的应用范围、系统需要的数据类型，以及系统支持部门等问题尚未明确提出，特别是如何处理公共卫生领域各部门现有的信息系统长期以来一直被忽视。这些信息系统建于不同时期，采用不同软件平台和数据格式，系统之间的卫生数据无法共享和交换，形成大量的卫生信息孤岛。另外，这些信息系统存有大量有价值的历史和现实数据，如果放弃它们，则需很大的重复投资，并造成不必要的浪费，这与建立节约型社会的主题相违背。因此，集成先进技术，整合城市现有卫生信息资源，消除卫生信息孤

4、岛，实现公共卫生数据的共享与交换，成为当前城市公共卫生应急管理系统建设的核心要务。基于上述情况，在“十五” 国家重点科技攻关计划区域可持续发展关键技术研究与示范延续项目“中小城市公共安全应急系统技术集成” 的支持下，通过调查和分析广州市公共卫生信息系统的建设和应用情况，本研究从新的视角提出了建设基于城市的公共卫生安全应急管理系统的技术方案。2 系统总体设计21 系统建设目标城市公共卫生安全应急管理系统的建设是在城市现有公共卫生安全体系下，围绕城市公共卫生信息化建设的总体目标，综合运用计算机工程、卫生统计、人工智能、数据仓库、中间件、地理信息系统等技术，建立一个能快速、及时、准确收集、存储、处理

5、突发公共卫生事件信息和其他相关信息，并以超媒体(文字、声音、影像等)方式显示各类信息和分析结果，为城市突发公共卫生事件应急处理机构提供全过程、多层次信息服务和多种支持手段的应急指挥和辅助决策系统。系统建设的最终目标是将现有公共卫生领域各业务部门相对独立的操作型系统集成在一起，以基础空间地理数据及各类专题图形数据为基础，建立集中统一的公共卫生数据仓库和相应的预警指标、应急预案等知识库和模型库；以数据上报一采集一管理一分析一决策一展示为主线，建立具有公共卫生事件监测预警、仿真预测、虚拟现实、指挥调度、信息发布等专业应用功能的各子系统和地理信息系统服务平台，以提高突发事件应急处理和指挥调度能力，为城

6、市突发公共卫生事件决策指挥提供科学依据和技术支持。22 系统所需数据类型与支撑单位传统的公共卫生领域以传染病防治为主要内容，数据类型单一；公共卫生事件的应急处理也主要由卫生部门唱独角戏。随着社会进步，公共卫生安全的范围变得越来越广泛。因不合理饮食结构、不良生活方式引发的慢性非传染性疾病，因空气、水源、噪声、化学污染等环境危害引发的健康问题，也正上升为公共卫生问题 。因此设计系统建设方案时，充分考虑社会经济发展和居民健康与生命财产安全的需求，除卫生监测数据、疫情监测数据、卫生资源数据等基本数据类型外，环境卫生数据、食品药品卫生数据、公共卫生危险因素数据，以及社会经济数据、地理空间数据等一并列为系

7、统采集的数据类型(见表 1)。城市公共卫生安全应急管理系统支持单位除医疗卫生行业各部门外，把与数据供给和应急管理有关的如环境监测、食品药品监督、质量技术监督及公安、消防、交通等部门也列入系统支持单位(见表 2)。23 系统业务结构模型城市公共卫生应急管理系统围绕城市公共卫生安全构建，在体系结构上采用开放式的网络结构设计，系统内部各子系统之间、系统与其他应用系统之间都能容易地实现互连互通。其概念模型(如图 1)从底层至顶层分为数据层、应用服务层和用户层 3 个层次。数据层有分布数据源、数据仓库系统、信息采集和信息管理系统组成。在该层中，信息采集系统利用 ETL 工具把存放在各业务部门异构系统中的

8、卫生数据采集到公共卫生数据仓库系统中，并建立面向公共卫生事件应急管理的专业数据集市。城市基础数据仓库中存有大量基础空间数据和社会经济数据，包括影像、地图、气候、人口、宏观经济等。城市基础数据仓库的应用是对公共卫生安全应急管理系统的资源支持。应用服务层由面向事件的数据共享与交换平台、面向事件的 GIS(Geographical Information System)应急响应服务平台和专业应用分析子系统三个功能子层组成。数据共享与交换平台是系统各子系统实现集成的关键和基础，它以灵活的方式与数据仓库和数据管理系统连接，为各业务子系统提供基本的数据组织形式，并设有系统与其他应用系统对接的公共数据接口。

9、GIS 应急响应服务平台实现城市公共卫生突发事件应急管理过程中所需的各种基础性服务及平台支撑，能为各业务子系统提供通用的功能模块，还可以在其上方便地构建应用系统。该平台本身具有强大的空间分析功能，并能把各业务子系统的分析结果展示出来。缓冲区分析、网络分析、DEM(Digital Elevation Mode1)分析、叠置分析等属于此层。专业应用分析子系统在继承 GIS 通用功能层的基础上，针对城市公共卫生应急管理和决策需求，开发出多种专业应用模块。其中知识管理和决策支持系统实现知识库和模型库的管理，并把相应的知识和规则运用到信息采集、信息管理、监测与预警、分析与预测、指挥调度等系统中；突发事件

10、分析与预测系统针对事件特点和应急管理需求对卫生数据进行多种分析，并根据历史经验及专家知识对相关突发事件的危害程度进行仿真模拟和预测，为控制事件发生提供辅助决策；突发事件监测与预警系统根据事先定义好的逻辑关系定期扫描检查卫生数据仓库，对发现的异常现象发出预警；突发事件应急调度系统通过 GIS 应急响应服务平台实现跨部门分散资源的统一调度；公共卫生信息发布系统主要向公众公布已经或正在发生的公共卫生事件的各类信息。用户层主要将下层数据的分析结果以友好直观的方式反馈给各个不同需求层次的用户。整个系统从下到上互为基础，互相作用。3 系统实现的关键技术31 利用数据仓库技术进行数据中心建设城市公共卫生安全

11、应急管理系统需要对分散在各部门异构系统中的卫生数据进行集成分析，但由于各异构系统的分散性、数据类型的不一致性，以及一些历史数据的离线等问题，使目前这种以事务处理为主体的数据环境难以满足公共卫生安全应急管理系统对数据的分 析要求，因此网络环境下的城市应急管理系统需要建立独立于应用的数据环境和相应的技术支持。数据仓库是一种面向数据应用的数据管理技术，它提供集成化、历史化的数据管理功能，支持综合性的数据分析 。对城市公共卫生安全应急管理系统来说，数据仓库可为公共卫生事件的监测与预警、分析与预测、决策支持等子系统对数据的分析与处理创造良好的条件。城市公共卫生安全应急管理系统数据仓库的创建过程遵循以下步

12、骤：首先从各分布数据源系统中抽取有用的公共卫生数据到数据准备区(如图 2)，然后对数据准备区中的数据进行清洗、转换，并通过元数据映射后装入数据仓库，再根据公共卫生安全应急管理的具体需要建立专业数据集市，其结果由前端各专业应用子系统经过多种分析后展现。32 利用中间件技术进行系统应用集成城市公共卫生安全应急管理系统要在不同网络产品、硬件平台、网络协议等组成的异构环境中运行，同时还需支持多种应用软件和管理多种应用系统。因此系统内部各软、硬件平台之间、系统与其他电子政务系统之间要有可靠和高效的信息传递与数据转换技术支持。中间件(如图 3)是基于分布式处理技术的一类软件，它介于应用软件和系统软件之间，

13、既能解决客户与服务器方的互联，又能实现不同技术组件之间的集成 。公共卫生安全应急管理系统的应用集成分为系统内部服务集成和系统外部服务集成，它们因功能不同对中间件的要求也不同。内部服务集成需要整合长期形成的大量遗留系统，共享不同平台和异构数据库间的数据资源；外部服务集成要求系统能自动检索到其他电子政务系统提供的相关服务，以构成更为广泛的公共卫生安全应急管理网络。考虑城市已有公共卫生信息管理系统、软硬件支持台的特点，及将来系统扩展和兼容等因素，在城市公共卫生安全应急管理系统实现过程中，将 J2EE、Web Services、XML 信息交换中间件集成应用。其中 J2EE 标准用来解决服务器端应用间

14、跨平台、数据异构的集成及数据挖掘任务； WebServices 用于系统的信息发布与获取；信息交换中间件在内外集成系统之间起到信息及功能的桥接作用 。3.3 利用地理信息系统技术进行可视化显示公共卫生事件不仅具有自身的属性特征，更具有空 5间分布特点。基于地理信息系统技术的公共卫生安全应急管理系统是 GIS 和其他各功能子系统的无缝集成，是地图和空间分析在公共卫生安全应急管理中的具体应用。GIS 强大的空间分析功能(如缓冲区分析、叠置分析、路径分析、网络分析等)以其可视化、实时化、动态化等直观的表现形式可广泛应用于隔离区设置(以传染病为例)、疫区定位、疫情显示、空问传播分析等方面 ，为管理部门

15、迅速了解疫情传播态势，进行应急预案生成、卫生资源配置等提供实施平台。根据公共卫生安全应急管理系统的业务特点，GIS 平台采用 CS 和 BS 混合架构。 CS 架构侧重多角度空间数据分析，包括各种专题图展示、路径分析、缓冲区分析、插值分析等。BS 架构除支持矢量地图基本操作(如放大、缩小、平移、量测、图元选择、图元查询等)以外，还强调对地理相关业务数据分析功能的支持，并能提供直观和实时的数据展示。BS 架构采用面向接口的设计风格，无缝集成数据提取模块和数据分析模块，可方便扩展到其他、 务应用系统。4 结束语本研究基于消除卫生信息孤岛，提高公共卫生事件应急管理水平和应急预案的可操作 性，构建了以数据仓库为基础、能统一管理信息、支持 GIS 访问、可与其他应用