基于Hadoop平台的管理信息系统研究与实现文献综述
2020-04-14 17:26:53
| 1、目的及意义 1. 研究目的及意义 引言：随着生活水平的不断提高，人们越来越重视自己的健康。健康信息管理作为一种能够将被动的疾病治疗转变为主动健康管理的新兴健康服务模式越来越受欢迎。目前国内外的健康信息管理产品大多应用于医院、康复中心等医疗机构，而针对大众的健康信息管理研究较少。本课题设计并开发了一个基于hadoop的健康信息管理系统，可对大众的健康进行管理的同时进行一定的分析，更加方便大众了解自身健康状况。 1.1研究目的： 根据国家卫生和计划生育委员会2017年发布的《中国家庭健康大数据报告》，中国人民追求健康生活的意识不断提高，对健康观念呈现出利好的变化趋势。调查中的被访者都明确表示需要健康管理服务，超过80％的人希望通过健康干预服务培养良好的生活习惯[1]。 同时，中国科学院心理研究所统计结果显示，由于地域差异不同人群的亚健康状态同样存在着显著的差异，但总体状况不容乐观，中国亚健康人群已超过 75%，更可怕地是亚健康问题的波及面还在不断地扩张[2]。 在生活中亚健康、慢性病和老龄化这类的健康问题很容易被人们所忽视，其引发的疾病却不应该被忽视。任何疾病都是有规律可循的，并都是有一定潜伏期的，并不是突然发生的，亚健康、慢性病和老龄化引起的疾病更是如此。专家指出，人类 1/3 的疾病是通过有效的预防保健等措施是可以避免的，1/3 的疾病通过有效预防和早期发现控制是可以缓解的，1/3 的疾病通过早发现早治疗的积极医疗方式是可以提高医疗效果的。保障人类的健康最直接有效的方式莫过于疾病的早期预防与发现。目前，大部分人已经意识到健康无可取代的地位，并开始更加期待多方便面的医疗健康服务和主动的健康消费而非单一的医疗模式和被动的问诊模式。近年来，随着智慧医疗行业发展，医疗信息化的浪潮也愈演愈烈，通过打造健康档案区域医疗信息平台，利用先进的物联网技术和计算机系统来逐步实现医疗信息化建设，不仅能预防和控制亚健康、慢性病和老龄化带来的诸多问题，还能提高国民健康水平、促进医疗信息化技术的革新[4]。 1.2 国内外研究现状分析 （1）国外发展水平 国内： 近年来，我国加快了医疗信息化建设的步伐，但是由于起步时间相对较晚，使得符合我国国情的健康信息管理服务模式尚未确立。2009 年出台的新医疗卫生体制改革方案，特别强调加快医疗卫生信息化的建设。方案明确指出需要充分发挥互联网信息技术优势，建立健全医疗卫生信息系统，提升疾病预防、居民健康档案建立和体检报告分析等能力。 此外，新技术与医疗领域的广泛结合给健康管理带来了机会与挑战。现代健康管理是信息技术、传感技术、大数据和云服务等先进技术与现代医疗技术的有机结合，并建立在预防保健、临床医学基础之上的一套完善而又个性化的服务系统。”健康服务业是在传统医疗服务的基础上，随着社会、经济发展和人们精神物质需求增长而形成的现代服务业之一 国外：国外与健康管理相关的研究主要以慢性病为核心，近些年开始关注到健康素养与健康活动方面。根据 2004 年的美国医学协会的研究报告指出，将近一半的美国成年人口在处理健康信息方面可能存在困难。这一现象被称“健康素养流行病”（health literacy epidemic）。不过这一现象在近几年有逐渐改善，2011 年的数据显示，美国成年人平均每周花费 42分钟的时间针对健康进行“自我照顾”。而在运动和健身上每周花费约 2 小时[5]。 如今的全世界都在进行一场信息革命，小型和微型设备可以随时随地进行无线通信。 移动电话则是远程信息管理服务的重要承载设备。此外，云计算也推动了医疗行业的增长。这些技术引领了一场健康管理程序的浪潮。 根据IMS医疗信息学研究所的一项新研究，2015年，iphone和Android应用程序商店中有超过165,000个健康管理的应用程序[6]。 (2) 国内外研究存在的问题 国内： 近年来出现的移动健康管理系统已成为移动健康医疗行业的先行者和试水者。互联网＋健康管理技术试图构建一个创新的健康管理观念和体系，但从目前情况来看，健康管理系统并没有完全渗入民众的生活，仍然是以新兴概念的模式存在。 国外： 健康管理程序的受益者多数为一些原本善于使用接受新知识的都市人群，由于知识差距和缺乏适当的培训过程，偏远或农村地区的使用状况教差。并且由于偏远地区人群缺乏医学知识，他们无法识别疾病，并且所处地的医疗资源更差，他们更容易陷入困境，因此更加需要健康管理系统的帮助 (3)国内外在该领域的进展和不足 总体而言，在健康管理系统的发展方面，国外的民众意识和技术水平较优于我国，但对于偏远地区效果并不明显。我国在该领域，还处于开创阶段，制度还未完善，但我国互联网普及率交高，微博不能后来居上。 1.3 研究的意义 随着全球对公民健康关注度的提升以及相关健康政策的制定，健康管理成为全球化的发展趋势，这也开启了公民健康管理观念的变迁之路。世界卫生组织要求全球范围内各个国家全面推进健康素养的工作开展。美国通过制定的“健康人民”计划，对全面健康情况进行有效引导，并希望能够改善美国国民的综合健康状态。美国卫生福利部先后四次颁布国家健康战略制定。从2013 年，我国国家卫生计生委完成《全民健康素养促进行动规划（2014-2020 年）》制定，强调从深层次发展角度入手，确保健康教育工作文件作用能够全面发挥出来。《“健康中国 2030”规划纲要》中首次提出“大健康”概念，强调要改善传统疾病治疗理念，希望能够提高整体健康水平。宣扬公共健康管理系统，从微观发展角度分析，能够对社会公民的私人健康状态产生一定影响；从宏观角度分析，公共健康管理水平往往代表一个国家的公众健康状态，同时能够在经济发展评估过程中充分发挥自身所具备的衡量作用。 |
2. 研究的基本内容与方案
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引言：通过打造健康信息管理系统，来预防和控制亚健康、慢性病和老龄化带来的诸多问题，并且可以提高国民健康水平、促进医疗信息化技术的革新。
2.1 基本内容和研究目标
(1)研究任务
基于SQL-on-Hadoop框架，采用B/S架构,实现个人健康信息管理系统，完成输入输出及增删改，组合查询，信息统计等基本功能，并在此基础上做进一步的优化。
(2)研究内容
1) 个人健康信息管理系统的需求分析
作为个人健康信息管理系统设计开发的起点，系统需求必须要足够的明确，只有这样才能开发出满足当前社会需求的个人健康信息管理系统。需求分析过程中以用户为出发点进行功能性分析，要求做到系统功能全面、操作简单、体验优异。此外，在对个人健康信息管理系统需求进行充分调研的基础上，为最大程度的减少开发的代价并缩短开发时间，还对个人健康信息管理系统进行了可行性分析，包括技术可行性、经济可行性和操作可行性。
2) 个人健康信息管理系统的设计
首先对个人健康信息管理系统进行总体规划，并对技术框架进行详细地介绍，充分说明系统的设计流程和设计思想。系统功能的设计是系统设计过程的重点，具体了系统的各功能模块的工作流程，并详细设计系统数据库中各功能的数据库表。
3) 个人健康信息管理系统信息统计
基于Hadoop平台的特点，对系统内的数据进行统计，并反馈结果，以便用户查询。
2.2拟采用的技术方案及措施
可行性分析：本系统需要的开发工具有:Intellij,spring框架,Mybatis框架,Hadoop,mysql这些都是开源软件,无需多余的经济负担。 采用 B/S 体系架构、MVC 设计模式。信息系统进行开发与设计的过程中采用 SpringMVC MyBatis 开发模式，处理大量数据时采用 Hadoop 平台，底层数据存用 MySQL 和 HBase,以上技术即可满足开发需求，所以技术上是可行的
关键技术：
1) spring-mvc
Spring MVC 框架包括一个中心：DispatcherServlet 前端控制器；三个组件：处理器映射器，处理器适配器、视图解析器；Handler：处理器；View：开发页面。
图一 Spring mvc工作流程
Spring mvc工作流程：
（1）客户端（浏览器）发送请求，直接请求到 DispatcherServlet。
（2）DispatcherServlet 根据请求信息调用 HandlerMapping，解析请求对应的 Handler。
（3）解析到对应的 Handler（Controller）后，开始由 HandlerAdapter 适配器处理。
（4）HandlerAdapter 会根据 Handler 来调用真正的处理器开处理请求，并处理相应的业务逻辑。
（5）处理器处理完业务后，会返回一个 ModelAndView 对象，Model 是返回的数据对象，View 是个逻辑上的 View。
（6）ViewResolver 会根据逻辑 View 查找实际的 View。
（7）DispaterServlet 把返回的 Model 传给 View（视图渲染）。
（8）把 View 返回给请求者（浏览器）
2）Mybatis
采用 Mybatis 框架进行数据库的访问。Mybatis 是数据访问层的框架，它对 JDBC 操作数据库的过程进行了统一的封装，使程序开发人员不再花费时间去配置注册驱动、创建 connection、创建 statement、设置参数、结果集检索等 JDBC 复杂的过程代码，而是只需要重点关注 SQL 语句本身。Mybatis 通过 xml 或注解的方式对将需要执行的statement进行配置，然后通过Java对象和statement中的SQL语句进行映射，最后生成执行的 SQL 语句，然后由 Mybatis 框架执行 SQL 语句并将结果映射成 Java 对象并返回。
2) Hadoop
Hadoop是能够对大数据，也就是无法在常规服务器下进行存储分析处理的数据进行处理的一种软件框架，它的出现是的大规模廉价分布式集群得以实现。Hadoop利用分布式的原理，使得多台服务器可以对存储、分析超大量数据。由于Hadoop的开源环境以及其强大的团队、活跃的社区支持。近年来Hadoop发展速度十分迅猛，也逐渐成为了最受欢迎的开源分布式框架。
Hadoop的组件具有很多类型，包括了进行分布式存储功能的HDFS;进行分布式结构化数据存储的Hive;进行分布式非结构化数据存储的HBase;进行分布式消息传递的Storm、Kafka;进行资源调度的Yarn；进行监控的Ambari;进行分布式计算的MapReduce框架；进行内存式分布型运算的Spark;以及真正实现了实时流处理计算的Flink等等多种组件。对于不同的组件可根据业务需要进行选择搭配，从而实现将服务器完整的转移到分布式的架构当中，并依然保持良好的稳定性、可用性、可靠性、安全性
通过以上技术，实现如下图的结构
图二 整体架构
表现层将页面展示部分集中到一个层次进行管理，实现所有关于页面信息的交互处理，是实现人机交互的第一步：信息输入、信息处理、信息展示。以浏览器作为系统的表现层载体，用户通过浏览器页面登录铁路货运管理信息系统，进行不同权限的操作。 业务逻辑层是对数据业务逻辑进行判断处理，该层的作用是减少前台逻辑处理代码冗余，实现高效后台维护性能。
业务层同时对 Hadoop 平台进行访问，实现对大数据的计算分析。 数据操作层用于对数据库访问，数据存储层采用 My SQL 关系型数据库对货运过程中产生的信息进行管理； HBase 非结构化数据存储系统用于大量数据的存储，为 Hadoop提供数据支持[7]。
图三 功能模块
过spring-mvc完成各个模块的跳转,其中用户管理模块,个人信息管理模块的增删改查都通过mybatis加上spring-mvc来完成,其中健康状态分析使用Hadoop来进行统计分析
预期结果：预期该系统可以管理用户的健康信息,且便于医生了解病人的健康状态,还可以在一定程度上，对用户的健康状况进行风险评估。
3. 参考文献
| [1]人民政协网，《中国家庭健康大数据报告（2017）. http://www.rmzxb.com.cn/c/2017-12-17/1902610.shtml [2]倪红梅,徐丽,沈红艺,等中国八省市居民亚健康状态的职业特征分析比较[J].中华中医药学刊,2012(9):1934-1937. [3] 毕四岭,水黎明,励涛社区居民健康管理工作实践探索与对策研究 [J].中国全科医,2013 [4]刘德寰,梁皓云,王袁欣,等. 新媒体环境下个人健康管理特征研究[J]. 广告大观(理论版), 2018:80-88. [5] K. Zamanand K. A. A. Mamun, "An evaluation of smartphone apps for preventivehealthcare focusing on cardiovascular disease," 2017 4th InternationalConference on Advances in Electrical Engineering (ICAEE), Dhaka, 2017, pp.531-536.doi:10.1109/ICAEE.2017.8255413 [6]李磊.探究区域医疗信息化建设[J]. 广州医药, 2009, 22(4):1134-1136. [7]张珂.基于大数据的铁路货运管理信息系统[D].大连交通大学,2017. [8] 贾顺贺. 基于Java_EE平台的个人健康信息管理系统设计与实现 [J]. [9]J. Liu, B. Bian and S. S. Sury, Planning Your SQL-on-Hadoop Deployment Usinga Low-Cost Simulation-Based Approach[C/OL]. Proceedings of 2016 28thInternational Symposium on Computer Architecture and High PerformanceComputing (SBAC-PAD), Los Angeles,CA,2016:182-189.http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=amp;arnumber=7789339.DOI: 10.1109/SBAC-PAD.2016.31 [10]A. Tapdiya and D. Fabbri, A comparative analysis of state-of-the-artSQL-on-Hadoop systems for interactive analytics [C/OL], Proceedings of 2017 IEEEInternational Conference on BigData(BigData),Boston,MA,2017:1349-1356.http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=amp;arnumber=8258066amp;isnumber=8257893. DOI:10.1109/BigData.2017.8258066 [11] 张士靖,周志超,杜建,等. 国内外健康管理研究热点对比分析[J]. 医学信息学杂志, 2010 [12] 白浩. 基于SSH架构的市级网上信访管理系统的设计与实现[D]: 山东大学, 2018. [13] 任今方. 大数据技术在健康管理中的应用研究[J]. 开封教育学院学报, 2018:287-288. [14] 贾顺贺,陈建飞,陈古运,等. 基于MVC架构的个人健康信息管理系统设计与实现[J]. 计算机应用与软件, 2018. [15] 吴南,魏巍. 基于大数据分析的医院信息化管理系统[J]. 现代电子技术, 2018: 33-36. [16] 戴頔. 基于Hadoop的个人健康信息管理系统[D]: 哈尔滨工业大学, 2015. [17] 刘德寰,梁皓云,王袁欣,等. 新媒体环境下个人健康管理特征研究[J]. 广告大观(理论版), 2018:80-88. [18] 田霞. 大数据时代健康管理信息化发展的新思路[N/OL]. 中国人口报. 2019-1-28.
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