谭 裴

（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司 合肥 230041）

1 引言

近年来，物联网技术迅速发展，得到了政府和业界的广泛重视，物联网技术也被列入了“十二五”规划中[1]。其中的二维码技术由于使用方便、成本低、可靠性高等优点，得到了广泛应用。中国移动多年来一直在推广二维码技术在用户中的使用，但受制于手机操作系统和应用场景设计不足，这项技术一直没能得到充分的推广，而随着智能手机终端的普及，二维码业务应用场景的多样化趋势愈发明显，有着十分广阔的应用前景。

目前我国人口老龄化呈现加速发展态势，到2030年，中国65岁以上人口占比将超过日本，成为全球人口老龄化程度最高的国家，到2050年，社会进入深度老龄化阶段。因此本文结合现有医患病人尤其是中老年病人的医护困难、用药不及时等问题，提出一种基于二维码的移动医疗伴侣业务。该业务系统以智能手机为客户端，通过摄像头扫描病例或药品上的二维码获取用药规则，并在客户端进行识别，终端提供自动定时用药提醒功能，并在云端记录用户的用药方法和记录，供医生诊断时参考；此外用户也可通过终端进行语音输入，通过服务器端处理后将客户端导向可提供最快访问速度和最高访问质量的医疗资源网络地址或在线医生，提供用户远程医疗服务；本系统支持与智能医疗监控设备的实时互联，并提供紧急提醒功能。该系统使用方便，实用性强，形成的医疗伴侣业务有广阔的市场空间。

2 关键技术

2.1 二维条码/二维码

二维条码/二维码是通过某种特定的几何图形按一定规律利用分布在平面（二维方向）上的黑白相间的图形记录数据符号信息；在代码编制上，巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读，以实现信息自动处理，具有条码技术的一些共性，如每种码制有其特定的字符集，每个字符占有一定的宽度，具有一定的校验功能等，同时还具有对不同行的信息自动识别、处理图形旋转变化等特点。

手机二维码是指通过手机作为载体，利用移动通信网络的通信能力和业务能力，以及庞大的客户群体，为手机用户提供二维码识读和二维码被读两大类业务应用。受到手机终端CPU处理器能力、液晶显示屏幕大小和分辨率以及手机摄像头聚焦性能的限制，手机二维码在传统二维码基础上，进行了码型放大和信息量减少[2]，主要的手机二维码包括QR（快速反应）码、GM码、DM码、GM-U码、汉信码等。

二维码与一维条形码相比有着明显的优势，归纳为以下几个方面：数据容量更大、可容纳多种形式的信息，码字相对尺寸小，具有抗损毁能力，因此得到了广泛的应用。

2.2 QR码

本系统中采用的二维码为QR码，是矩阵式二维条码的一种，源自发明者希望 QR码能让其内容快速被解码。

由于对QR码不再使用线性扫描的方式，而是使用红外光增强的摄像头工作，直接对镜头拍摄到的图像中的QR码图像进行软件识别，所以对反射角度的要求降低。二维码扫描器甚至能对液晶屏幕上显示的条码进行“扫描”，所以可以直接扫描手机等屏幕上显示的条码。

QR码呈正方形，只有黑白两色。在4个角落的其中3个，印有较小、像“回”字的的正方图案，这 3个是帮助解码软件定位的图案，使用者不需要对准，无论以任何角度扫描，资料都可正确被读取。QR码最常见于日本，且是目前日本最流行的二维空间条码。QR码能比普通条码储存更多资料，其具体样例如图1所示[3,4]。

2.3 自动语音识别技术

自动语音识别（automatic speech recognition，ASR）目标是将人类语音中的内容转换为计算机可读的输入（如相关字符序列），还包括将文本信息转化为语音进行输出[5]。

在现代通信系统中，智能语音接口正在把电话机从一个单纯的服务工具变为一个服务的“提供者”和生活“伙伴”；使用电话与通信网络，人们可以通过语音命令，方便地从远端的数据库系统中查询与提取有关的信息，而键盘已经成为移动平台的一个很大的障碍，尤其对于中高龄使用人群，因此语音识别正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术，语音识别技术与语音合成技术结合使人们能够甩掉键盘，通过语音命令进行操作。语音技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。

3 技术方案

3.1 业务系统结构

本系统主要为C/S架构，使用带摄像头的智能手机作为客户端，用于对二维码的识别，并连接移动通信网和移动互联网，服务器端为PC机并配置相应存储，整体结构如图2所示。

由图2可知，本业务系统主要包含4个功能模块，各模块介绍如下。

（1）医疗伴侣智能终端（medical-mate smart terminal，MST）

系统客户端，通过智能终端上的摄像头或红外传感器读取二维码信息并通过专门软件进行识别，提供多种应用功能。此外，用户可通过终端访问移动通信网和互联网进行信息交互，并提供与医疗监护设备的无线互联接口。

（2）内容分发网络（content delivery network，CDN）

通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息，将用户的请求重新导向到离用户最近的服务节点上，这样使得用户可就近取得所需内容，解决 Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

（3）内容服务云平台（content service cloudy platform，CCSP）

由于病人状态记录的数据存储量大，需要建立一套海量内容存储和检索系统。为此基于廉价普通硬件，构建巨大的服务器集群存放多媒体内容，CCSP基于分布式文件系统和分布式数据库，提供海量的数据存储能力，并提供随时随地的存储容量扩展能力，可以有效应对业务量带来的存储压力。

（4）内容管理工具（content management tool，CMT）

使用二维码的生成和管理工具，用户可按照相应的二维码标准生成二维码条码，并可通过该工具管理其后台上存储的病人医疗信息内容，提供增加、删除、修改等功能。

3.2 系统实现方案

系统实现方案为：用户通过手机识别病历上的二维码之后，可提取出其中的用药规则信息，并进行记录，在用药时间点上自动触发用药提醒，提示用户需要用药并给出用药具体内容提醒；其次，用户可以通过客户端访问医疗智能护理云平台，通过语音输入其目前的症状后，连接移动互联网获取其相应的医护方案或进行远程医疗；最后，该客户端提供无线接口与实时监控医疗设备进行通信，可设定一定的智能监控规则，如发现病人状况异常，则立即触发短信通知到病人家属手机上，进行紧急报警提示。

以用药智能提醒为例，该功能具体实现方案如下。

·当用户有使用需求时，首先启动客户端上的二维码应用软件；通过客户端扫描用户病历上的二维码图案，该二维码中应存储用药具体说明及用药时间点等信息，此外用户也可通过CMT自行生成。

·病人使用客户端端摄像头拍摄二维码图案，拍摄完成后客户端软件调用二维码解码算法对图案信息进行识别，若成功，转下一步；若失败，告知用户重试。

·对二维码信息进行解析，获取相应的信息字符串。

·对获取信息进行合法性验证，如合法，则进入下一步；若不合法，则告知用户验证失败，该二维码不合法。

·从信息字符串中抽取用药信息存储于客户端，进行每天定时提醒，并记录该用药方案和病人手机信息到云平台处。

·客户端软件转到后台运行，到相应的用药时间点即进行语音提示，提醒用户进行用药并确认，确认信息将记录到云平台处，对用户的用药信息进行记录。

·用户确认用药后客户端自动发送用药确认信息到用户家属处，如用户长时间未确认，将发送提示信息到用户家属处进行提醒。

·用户的用药方案和用药具体信息均在云平台处存储，在需要医生具体查看时可随时调出，便于医生对用户病情和医疗过程有详细的了解，作出准确的诊断。

4 业务应用场景

本业务基于二维码的智能医疗提醒系统，可有效应用于病人尤其是中老年病人的用药提醒和实时医护中，有较广阔的应用空间。

本业务尤其适用于中老年病人的自动医护工作。中老年病人由于记忆力衰退等原因，往往忘记服药或用药不及时，引起病情没有得到及时医治甚至恶化，而本系统通过实时的用药提醒和监护，并对其用药方案和全过程进行记录，保证中老年人及时合理用药和正确医治。另外，本业务提供智能语音功能，解决中老年人的视力缺陷问题，便于用户及时接收相关信息；最后客户端提供与实时监护设备的无线通信接口，通过一定的规则设定可及时向用户家属提供紧急提示。

此场景下本系统的优点在于：首先，提高了对病人的用药监控和护理，保证医治的连贯性和疗效；其次，节省了人工看护的成本投入，病人家属可以通过本业务对老人的用药和当前状态进行远程监控，可节约一定的人工医护成本，并实现了家属在工作的同时对病人病情进行实时关注；另外，本业务系统提供智能语音搜索功能，病人可根据自己的自身情况进行实时的语音查询，获取最新的医疗信息，也可以此获取远程医疗服务。最后，本系统完全记录病人用药全流程，为医生对病人进行有效诊断提供了有力的数据支撑。

5 结束语

本文研究并设计了一种基于二维码的医疗伴侣业务，通过C/S架构，以二维码为基础技术，以智能手机等设备为客户端，提供用药提醒、医疗信息语音查询、实时监护等功能；并对其应用场景进行了描述。该业务融合了二维码技术、物联网技术、CDN技术和云计算技术，与百姓生活结合紧密，有较好的市场应用前景。

1 Conti J P.The Internet of things.Communications Engineer,2006,4(6):20～25

2 沈朝阳.手机二维码业务分析和建议.移动通信,2008(3):137～140

3 于弼君,谭裴.基于二维码的网络流媒体播放系统设计与实现.电信工程技术与标准化,2011(2):57～60

4 梁鹏.手机二维码业务研究.电信科学,2006(12):36～39

5 Riccardi G,Hakkani T D.Active learning:theory and applications to automatic speech recognition.IEEE Transactions on Speech and Audio Processing,2005,13(4):504～511