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基于TCP/IP的醫(yī)學(xué)檢驗儀器聯(lián)機通信論文
摘 要：基于HIS系統(tǒng)的引入，醫(yī)學(xué)檢驗儀器聯(lián)機通信的兼容性、可靠性對于醫(yī)院信息系統(tǒng)的有效運行尤為重要。相比較傳統(tǒng)的串口方式，網(wǎng)絡(luò)接口(RJ45)由于更加高效便捷，以此為對外通信接口的檢驗儀器備受矚目，并越來越多的被生產(chǎn)使用，應(yīng)用前景廣闊。本文針對網(wǎng)絡(luò)接口的穩(wěn)定性和兼容性進行研究開發(fā)，實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)接口的醫(yī)學(xué)檢驗儀器的聯(lián)機通信，為進一步研究做了準備。
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關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)檢驗儀器 聯(lián)機通信 網(wǎng)絡(luò)接口(RJ45) 通信模式
為了提高醫(yī)院，尤其是數(shù)據(jù)量巨大的檢驗科的工作效率，醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS 及LIS 系統(tǒng)被廣泛采用和普及。在引入信息系統(tǒng)后，采集到的檢驗數(shù)據(jù)需要通過計算機通信上傳，因此需要可聯(lián)機的配套檢驗儀器。然而，由于檢驗儀器生產(chǎn)自不同的廠商，且采集所需的數(shù)據(jù)種類和通信編碼也隨樣本種類的變化而變化。因此，建立業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一標準，使醫(yī)學(xué)檢驗儀器聯(lián)機通信標準化、規(guī)范化是當前醫(yī)療信息化的重中之重。
目前，按對外通信接口類型來看，醫(yī)院可聯(lián)機通信的檢驗儀器分為以下兩類：一是基于串行通信接口的檢驗儀器，也稱串口檢驗儀器，符合RS232接口協(xié)議，儀器數(shù)量占所有檢驗儀器的 80%以上，且可供參考的串口通信實現(xiàn)方法已相當成熟;二是基于網(wǎng)絡(luò)接口(RJ45)的檢驗儀器，采用TCP/IP協(xié)議，比第一類串口通信速率高，操作簡單，使用方便，近年來中外廠商越來越多的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)接口的檢驗儀器，其應(yīng)用前景必然會更加廣闊。鑒于目前基于網(wǎng)絡(luò)接口的檢驗儀器聯(lián)機編程相關(guān)研究較少，本文就其通信模型的建立及程序的實現(xiàn)進行探討。
1 通信模型的構(gòu)建
在構(gòu)建檢驗儀器聯(lián)機的通信過程中，本文設(shè)計采用四層結(jié)構(gòu)的通信模型，如圖 1所示, 由下至上分別為物理層、低層、高層和應(yīng)用層。其通信原理為：發(fā)送方通過應(yīng)用層將應(yīng)用需求傳遞到高層，高層將需求分解為消息傳送到低層，低層將消息處理成數(shù)據(jù)幀格式后轉(zhuǎn)發(fā)物理層進行傳輸，由接收方的低層接收并一步步反向操作，從數(shù)據(jù)幀格式逐步還原成應(yīng)用需求傳達給接收方。
在通信的四層結(jié)構(gòu)中，最為重要的是應(yīng)用需求到數(shù)據(jù)幀的編碼解碼，因此編寫程序時按照通信結(jié)構(gòu)將分為兩個部分：高層程序模塊和低層程序模塊，分別用來構(gòu)建和解構(gòu)通信消息。
圖1 四層結(jié)構(gòu)通信模型
2 編程及程序?qū)崿F(xiàn)
2.1 消息的構(gòu)建與解構(gòu)
消息由多條記錄組成，通常以“消息頭記錄”開始，并以“消息結(jié)束記錄”結(jié)束，記錄是傳送信息的最小單位;每條記錄由構(gòu)成信息的最小單位——域組成，域是解釋說明消息屬性的部分，比如表明所發(fā)送的消息屬于檢驗請求，還是已經(jīng)得到的檢驗結(jié)果。
構(gòu)建消息由構(gòu)建單條記錄開始，其編碼流程及規(guī)則如下，圖2為記錄構(gòu)建流程圖。首先，在首字符寫入記錄 ID。接著，按以下規(guī)則編碼每個規(guī)定域：首先寫入域分隔符, 接著輸入數(shù)據(jù)，無數(shù)據(jù)則不寫入，直接結(jié)束;若有寫入值且寫入值無效，則寫入雙引號并跳轉(zhuǎn)結(jié)束;若輸入的是元素域, 則編碼規(guī)則如下：若輸入的是兩個以上元素則用元素分隔符隔開，若寫入無效值則寫入雙引號跳轉(zhuǎn)結(jié)束;若沒有域存在，則元素域為空;若出現(xiàn)重復(fù)域則寫入重復(fù)分隔符進行分隔。若記錄中仍有域，則重復(fù)步驟2直到數(shù)據(jù)全部錄入。在記錄數(shù)據(jù)完全寫入后，寫入回車符CR結(jié)束記錄。
消息的解析是其構(gòu)建的反向操作，其解碼規(guī)則如下：忽略不必要的重復(fù);沒有有效記錄時認為無數(shù)據(jù);有效記錄中若存在無效域或元素，則認為其不存在;在無法判斷數(shù)據(jù)有效性時認為是無效值。最終接收并解析已通過程序的有效數(shù)據(jù)。
圖2 單條記錄構(gòu)建流程圖示
2.2 數(shù)據(jù)的接收與分析
數(shù)據(jù)的接收與分析過程如下所示。第一，將BC5500和LIS網(wǎng)絡(luò)用直通網(wǎng)線連接。第二，將BC5500設(shè)置為服務(wù)器端，聯(lián)機計算機設(shè)置為客戶端。進入BC5500的設(shè)置界面，選擇“通信”選項，以管理員權(quán)限更改BC5500的IP地址和默認網(wǎng)關(guān)，分別設(shè)置為192.168.0.1，和192.168.0.2，見圖3。同理將聯(lián)機計算機的IP地址和網(wǎng)關(guān)分別設(shè)置為192.168.0.2和192.168.0.1。第三，將TCP&UDP測試工具安裝在聯(lián)機計算機(客戶端)上，將目標IP設(shè)置為192.168.0.1(BC5500的IP)，協(xié)議選TCP，即創(chuàng)建聯(lián)機計算機到BC5500的聯(lián)接，從BC5500上發(fā)出檢驗結(jié)果到聯(lián)機計算機，若聯(lián)接創(chuàng)建成功，則客戶端的TCP&UDP測試工具接受區(qū)應(yīng)該能夠接收到BC5500所發(fā)數(shù)據(jù)。第四，用Winhex軟件分析所收數(shù)據(jù)，可以看到樣本數(shù)據(jù)以0×05開始，以0×0A結(jié)束。
圖3 BC5500設(shè)置—通信界面
3 聯(lián)機程序調(diào)試
接口程序編寫完成后，進行聯(lián)機程序調(diào)試，其過程如下：第一，在本機模擬服務(wù)器端(即檢驗儀器BC5500)，將聯(lián)機計算機的IP地址改為與BC5500的IP地址;第二，通過TCP&UDP測試工具，模擬BC5500發(fā)送數(shù)據(jù)到本機已開發(fā)的聯(lián)機程序，檢測聯(lián)機程序能否正常接收數(shù)據(jù)并處理;第三，針對出現(xiàn)的問題對開發(fā)的接口程序進行改進;第四，重復(fù)上述步驟直至開發(fā)程序可以正常接收處理數(shù)據(jù);第五，完成模擬調(diào)試后，與實際檢驗儀器聯(lián)機進行二次調(diào)試，檢測發(fā)送的模擬數(shù)據(jù)能否正確。
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