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作者：李景格莊軍張楠單位：河北醫科大學第四醫院外事辦公室信息管理處石家莊職業技術學院機電工程系

網絡無線化是近幾年醫院信息化建設的熱點，研究者們把主要精力放到了如何利用無線網絡更好地開展醫療業務方面，對于無線網線的安裝、實施并沒有給予過多的關注．無線網絡安裝位置的好壞影響無線網絡的使用效果．目前，無線網絡采用IEEE802．11n協議、無線頻率為2．4GHz的無線電波傳輸數據．它的傳輸速度理論最高可達到54MB／s，且當信號受到的干擾較強時，協議會自動將傳輸速度下調，以保證網絡始終連通．2．4GHz為無線網絡傳輸專用頻段，因此不容易受其他無線設備的影響，并且無線網絡設備本身的發射功率不大，通常也不會對其他醫療設備產生干擾．相比傳統的有線網絡，無線網絡最大的優點是靈活性強．特別是無線終端，由于沒有線纜的限制，終端可以自由在無線信號覆蓋范圍內移動而不會與服務器失去聯系．

如果在病房實施無線網絡，醫生便能隨時利用移動終端（如支持802．11b／n無線協議的筆記本，支持WI－FI的平板電腦等），在每次查房時，在病人床旁實現病歷的實時錄入以及修改，從而省去紙張記錄然后再由計算機錄入這個過程，不但節約了時間和減少了紙張消耗，也極大地提高了病歷的準確性．有研究者認為，無線網絡不但能夠提升醫院信息系統的效率，而且對于醫院電子病歷系統也有實際意義．但是無線網絡也存在問題：無線AP（AccessPoint，無線訪問節點）作為無線網絡重要的組成部分，對無線終端與服務器連接有重要影響．它的作用是連接無線終端和主干網絡以實現終端同服務器的連接．雖然近些年無線網絡技術得到了迅猛發展，可用性、安全性不斷提高，但是因為2．4GHz無線網絡信號自身的特性導致其容易受外界物體影響．通常有3種情況會導致無線網絡信號受到干擾：一是當無線終端遠離AP點達到一定距離使得無線信號衰減到移動終端無法識別的程度．二是無線信號在室內環境傳播時，建筑物的結構以及使用的材質對信號的傳播有很大的影響．當無線信號穿過某些材質的墻體等物體時，無線信號會有明顯的衰減，所以會出現移動終端進入房間后與服務器失去聯系的現象．三是AP是否橋接．當AP不橋接時，每一個AP與相臨的AP要處于不同的信道，如果為相同信道且兩個AP覆蓋范圍疊加時，無線終端從一個AP影響范圍內移動到疊加區域時，會出現信號不穩的現象，而進入不同信道的AP范圍時，移動終端會有短暫的重新連接過程．

蔣華龍等人的研究表明，這種干擾對于無線網絡的使用者來說會產生一定的影響．無論是哪種情況，在使用信息系統的過程中，與服務器失去連接的過程無論多么短暫都是不可接受的，所以我們對所有的AP都采用橋接方式，以保證同一樓層的每個AP都在同一個信道下．因此，在本次研究中我們只考慮前2個影響因素．在組建無線網絡設置AP時，根據經驗和現場測試選定的AP位置不一定是當前環境下的最佳安放位置，而且整個過程需要多次安裝測試，不但干擾病人的治療和休息，對醫生和護士的工作也會產生很大的影響．因此，如何在對現場影響最小的情況下，找出當前醫療環境下效率最高的AP配置方案，既保證無線信息最大限度地覆蓋工作區，也保證所需費用最小且無線信息受到干擾最小為本研究的主要目標．

數據分析及方法

河北醫科大學第四醫院是一家三級甲等綜合醫院，擁有病床1200張．醫院于2004開始實施醫院信息系統（HIS）并于當年下半年將所有醫療流程電子化．目前，每個病區都配置了醫生工作站和護士工作站．為了能更好地提高效率以及安全性，醫院考慮在病區實施無線網絡系統并使信息終端移動化．圖1為河北醫科大學第四醫院病房大樓某層病區的平面圖．樓體外墻為混凝土材質，各個房間的間隔墻為厚陶粒空心磚．病房前走廊寬約2．1m，長約55m，病房長約7．2m，寬約3．6m．該層擁有病房18間，可接收病人54名，建筑面積為1383m2．根據姚曄以及華為公司的相關研究和報告，我們總結出了各種常見建筑材質對2．4GHz無線信號衰減的影響，具體情況見表1．根據中國H3C公司的無線信號研究報告，無線信號衰減公式為PathLoss（dB）＝46＋10＊n＊Ln（D）．其中，D為傳播路徑（m），n為衰減因子．根據環境不同，n的取值范圍為2．0～3．5，通常在全封閉的環境下n取3．0．近幾年來，地理信息軟件經常被應用于流行病學地域性研究中，人們利用該軟件強大的空間分析特性來尋找疾病與各種環境因素之間可能的關聯．但地理信息軟件不應僅僅局限在針對地域性流行病學這種大范圍的研究中，還可以應用到更小范圍的其他學科中．在此次研究中，我們利用地理信息軟件將醫院病區平面構造電子化，并將各種影響無線信號傳送的因素一并考慮，比如不同材質的墻體、網絡布線分布、房間分布等因素，要比傳統的紙質圖紙更加直觀方便，不但可以按研究者的需要顯示各個層面，而且可以利用軟件本身強大的空間分析功能得到更加準確的結果．在此次研究中，我們即利用此軟件來確定AP無線信號的覆蓋范圍以及信號在不同位置的衰減程度．

對準備實施無線網絡的現場進行調查發現，醫院的病房、醫生辦公室、護士辦公室的墻體為陶粒墻，可近似看作混凝土墻，對于無線信號的影響比較大．所以在本次研究中，我們根據表1中混凝土墻對無線信號的影響，將陶粒墻對無線信號的衰減數值設定為10．由于無線信號在一個放置有多個物體的封閉空間內傳遞，所以將無線信號的衰減因子設定為3．0．根據研究，在放置很多物體的空間內，無線信號的有效距離為半徑30m的圓形輻射區．

AP位置的確立

理論上認為，在室內無線AP的影響范圍可達100m，但是因為室內空間擺放的物體以及建筑結構等因素，無線AP的有效范圍為30m左右．假設單個無線AP的信號影響范圍是半徑30m的圓形空間．我們首先從整個樓層的最邊緣房間向走廊上的網線位置延伸30m，將這條虛擬線與網線交點設定為一個假設AP放置點．利用這種方法，我們檢測了從樓頭房間與網線直線間隔30m的位置，發現如果在中心位置設置一個AP，其半徑30m的影響范圍包括整個樓層，見圖2．為了更準確地檢驗此方案的可行性，我們計算了幾個房間內的無線信號強度．假設采用的無線AP天線輸出功率為20dB．

首先觀察到在中心區域的醫生示教室、護士站、護士辦公室以及治療室的信號強度比較好．根據無線信號衰減公式我們得到，醫生示教室中心點無線信號強度為－66dB，護士站的信號強度為－44．06dB，治療室為－61．35dB，但是在遠離AP點的位置，如東北角的醫生辦公室的信號強度為－66．97dB，從AP發出的信號要穿過兩面墻才能達到醫生辦公室．而無線信號要達到在西樓頭位置的南邊病房，需要穿過至少3面墻，而每面墻都會使無線信號降低10dB，所以當無線信號達到該房間時，其信號強度降為－98．94dB，在這種信號強度下，無線網絡的速度無法維持在54MB／s，必然要降低速度以保證連接．因此，此方案僅能保證在樓層的核心位置有很強的無線信號，而周邊區域則無法保證．理論上單個AP足以覆蓋整個樓層，但在實際條件下，無線網絡無法很好地完成數據傳輸工作，需要增加更多的AP．

如果要增加信號強度，一方面是縮短AP到各個房間的直線距離，另一方面是減少無線信號穿越的墻數．根據測算，當距離為9m時，在病房區域單個AP僅負責6個房間，無線信號最多僅需要穿過兩面墻，見圖3．此時，病房1內的無線信號強度為－66．97dB，病房2內的無線信號強度為－56．97dB，病房3的信號強度為－66．97dB，此時的信號強度可以保證54MB／s的無線傳輸速度．圖4表示當假設無線AP有效距離為9m時，每個無線AP所能覆蓋的范圍．此時我們共使用了6個無線AP，其中5個AP設置到病區、護士站及治療室．

余下1個AP放置到醫生示教室內并且稍微向東，因為東邊的醫生辦公室的面積要大于西邊的辦公室的面積，兩條走廊中間區域沒有設置AP，因為在中間區域沒有任何障礙物，兩條走廊之間的距離為9m，遠遠小于30m的無線信號室內有效傳輸距離．在這個距離上，從護士工作站上方AP發出的信號可以不受任何干擾地傳送到醫生辦公室前走廊．此時，在東、西樓頭的病房內的無線信號也可以達到－66．97dB，而且主要醫務人員工作區都被多個無線AP覆蓋，在主要活動區域都能保證有無線信號覆蓋．此時，移動終端無論移動到哪里，都不會出現數據傳輸失敗或與服務器失去聯系的情況。

結論

無線網絡正被越來越多的醫院所采用，其快捷性、便利性深受醫療工作者的青睞．但是設置無線網絡AP點的好壞直接影響無線網絡的實用性．每個醫院的工作環境是不同的，而不同的工作環境對于無線網絡信號的影響也不同，特別是建筑材料對無線信號的影響很大．在本次研究中，如果不考慮建筑材料的因素，僅需要5個AP就可以將整個病區完美覆蓋，但是因為建筑材料的影響，使得無線信號達不到期待的數值．如果按照理論設計進行施工，無線網絡達不到預期的效果，而且會對日常醫療活動產生不良影響．

在研究中，我們借助地理信息系統軟件將醫療環境電子化，在得到建筑材料相關信息的條件下，根據不同材質對無線信號的影響，利用無線信號衰減公式得出無線信號衰減范圍，從而準確地得到了無線AP的最佳放置點．其優點是：可以在對現場影響最小的條件下得到AP最佳點，不但減少了對繁忙的日常醫療活動的干擾，也減少了大規模無線信號測試帶來的時間、金錢上的花費．需要注意的是，利用軟件進行輔助決策并不能完全取代現場測試，當希望在多個地方實施無線網絡時，在較小區域進行測試就能修正建筑物對無線信號的衰減系數，再利用地理信息軟件進行設計會使結果更加準確。