基于NFC的移动导医系统设计

挂号难、排队久、单据繁多、找不到诊室”等就医问题日益凸显。随着NFC技术即近距离无线通讯技术的快速发展，加上 Android手机的普及，移动医疗将成为改善目前就医状况的一种良好方式。将NFC技术与Android平台相结合，利用M/M/c排队模型设计最优就诊路线方案课实现就医无卡化、无纸化、可视化地图助行等，构建移动医疗导医平台。

新医改启动以来，中国医疗卫生行业信息化的需求和发展潜力巨大。居民对医药卫生服务和产品的需求弹性很低，且我国医疗卫生体制中存在诸多问题。其中，以看病难的问题最为突出，集中体现为挂号难、排队时间长、支付过程繁琐、医院大找不到诊室、单据过多易丢失等，移动医疗将成为改善目前就医状况的一种良好方式。

移动医疗在国外发展迅猛，越来越多的医疗健康类 App应用走进人们的生活。数据显示，2013-2017年全球移动医疗市场规模预计由45亿美元增至230亿美元。目前显著成果有：日本NTT DoCoMo研发的“智能管道”;卡塔尔电信的专用于用户支付移动医疗费用的Mobile-Health专用账号等。而中国的“好大夫”网站，也推出了 iphone客户端。用户可以通过手机检索到医院、医生的相关信息。在广东，客户可在12580预约挂号，用手机支付挂号费，在收到二维码后，到医院自助终端刷码打印挂号凭证即可就诊。与此同时，移动医疗在我国也存在局限性：3G网络的不给力、互联网带宽限制的影响，以及基层医院设备落后在一定程度上限制了移动医疗的发展。

然而随着NFC手机的普及与信息技术的不断发展，目前多款手机可以实现NFC标签功能的良好应用，手机可在驾驶模式、静音模式、卧室模式、会议模式、WLAN Display与应用程序等不同的场景模式之中自如切换。在美国的菲利浦斯球馆，顾客可以用NFC手机在特许经营店里买东西、下载电影、查看海报。在法国诺曼底的卡昂，居民可以使用NFC手机在选定的零售点、公园设备上进行支付，下载著名旅游景点信息、电影宣传片以及汽车班次表等。

因此，考虑将NFC技术与Android平台相结合，将其应用于移动医疗中。主要功能表现如下：预约挂号、支付医药费用、看地图寻诊室、查看医院医生信息、查看个人病历、查看最佳就诊方案路线、打印各类单据等。

1　NFC技术

1.1　NFC基本概念

NFC(Near Field Communication)即近距离无线通讯技术，由非接触式射频识别(RFID)演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，是一种短距高频的无线电技术，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。在13.56MHz频率运行于10cm 距离内，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输。NFC终端主要有3种工作模式，其通讯过程如图1所示[1]。

(1)主动模式。NFC终端可以作为一个读卡器，发出射频场去识别、读/写其它NFC设备信息。

(2)被动模式。NFC终端被模拟成一张卡，在其它设备发出的射频场中被动响应，被读或者写信息。

(3)双向模式。NFC终端双方都主动发出射频场来建立点对点的通信，相当于两个NFC设备都处于主动模式。

图1　NFC通信过程

1.2　Android与NFC

Android 是由Google设计的开源智能操作系统，在移动设备领域有着普遍应用。据艾媒咨询《2013 Q2中国智能手机市场操作系统分布状况》数据显示(见图2)，Android份额扩大至74.5%，目前占据了最大的市场份额。Android不仅提供了基于Java开发的SDK，而且源代码是开放。

图2　2013 Q2中国智能手机市场操作系统分布状况

NFC则提供了一种简单、非触控式的解决方案，可以让消费者快捷交换信息、访问其内容与服务[2]。手机和NFC技术的结合，将会给消费者的生活带来极大便利，如移动支付、身份识别、移动医疗等。同时，Android系统的开放性及其强大的通信功能，使得NFC的各种应用能在Android上便捷实现。据中国行业资讯统计显示，如图2所示，2012年全球NFC手机出货量约为1.25亿，2013年将达到2.85亿，增速达到128%，而未来两年NFC 手机数量将会快速增长，2015年NFC手机市场渗透率将达到51%。而且，现在很多三星、小米、黑莓、索尼等手机均带NFC功能。

图3　近年来NFC手机出厂趋势

2　系统结构设计

2.1　总体架构设计

整个系统采用客户机/服务器(Client/Server)模式，如图4所示，系统前端包括客户端和系统后台。客户端主要是手机端，本文采用普及最广的 Android系统作为平台，用于向用户提供整个服务。同时，系统还采用热门的NFC技术，移动端和NFC读写设备之间采用NFC15693协议，以确保信息能快速在手机端和PC端上进行传输，完成各种业务需求。医院PC端则用于维护系统信息以及完成前台信息对接工作，采用J2EE框架进行开发。移动端和医院后台端，都采用TCP通信协议，以保障通信的稳定与快速。

系统后端服务器采用Windows server 2003+Apache+PHP+Mysql的经典组合进行搭建，PHP和 Mysql的开源性降低了系统开发成本，同时两者间的无缝衔接为前端提供稳定而高效的服务。同时后端还包含医疗平台的数据库以及各医院私有数据库，保证了医院隐私信息的安全，而平台服务器和医院私有服务器的的分离则保证了医院数据库的安全，同时也保证了医院业务信息的私有化。

2.2　Android支持下的NFC架构

该系统在窗口挂号、诊室就诊、缴费取药、打印单据等环节利用NFC技术，进行快速数据传输及身份验证，由于作用距离短、响应时间快，使用NFC通信更加安全、简便、快速。可用手机代替现有的“就医卡”，实现病例、药单等单据的无纸化。

Android系统自2.3版本开始支持NFC技术，在4.0、4.1和4.2版本中都进行了更新，SDK 中增加了一些接口。为了支持NFC功能，Android允许应用程序读取标签中的数据，并以NDEF(NFC Data Exchange Format)格式进行交互。Android系统支持下的NFC功能实现采用的是封装调用的分层架构模型。

图4　系统总体架构

3　系统功能设计

移动导医系统基于NFC技术和Android系统而建立，针对医疗行业所研发的解决患者在寻诊、就诊过程中所面临的问题，达到高效、方便、灵活就医，实现病历“无纸化”。

该系统前端主要实现患者浏览医院信息、查询最近医院、一键拨号、在线挂号、利用NFC窗口挂号、查询电子病历、查询药单、利用NFC打印药单、在线支付、详细就诊路线、最优路线方案等;系统后端为医生端，可以实现病历录入、开药单、查询患者历史病历等功能，而对于平台管理员端，则可以进行医院管理、用户管理、病历管理及地图管理等。系统功能结构如图5所示。

图5　系统功能结构

4　最优就诊路线方案实现

患者到达医院是随机的、相互独立的[3]，相继到达的间隔也是随机的，患者到达过程一般服从Poisson流，即到任一时刻到达的患者数都是参数为λt(λ为平均到达率)的泊松分布。在t时段内到达n 个顾客的概率为Pn(t)：

而患者到达的间隔时间概率分布服从负指数分布，即：

M/M/c排队模型则正是指患者的到达规律服从泊松分布即患者的到达间隔时间分布服从负指数分布，服务时间服从负指数分布，服务机构为c个服务台。该系统利用M/M/c模型，分时间段收集数据，模型拟合，应用Excel程序中加载宏Queueing Tool Pack进行参数估计，得出每个时间段、每个诊室的的拟合指标。

通过对数据的采集，集合M/M/c排队模型，分时间段算出待估参数。再根据患者就诊时所要前往检查诊室的等候人数及相应诊室服务时间，动态计算出每个诊室的等候时间，为患者提供最优就诊路线方案。

5　结语

该系统所提供的功能，能够在很大程度上解决目前普遍存在的就诊问题，患者借助该软件可以实现轻松就医问诊。目前，NFC技术逐渐趋于成熟，且其在智能手机上的应用日益广泛，移动医疗与NFC技术的紧密结合，使得该系统具有广阔的应用前景。