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1、健康物联网白皮书 中国电子技术标准化研究院2020 年 11 月编写单位（排名不分先后）中国电子技术标准化研究院江南大学附属医院北京电信规划设计院有限公司北京普天大健康科技发展有限公司腾讯科技（深圳）有限公司翰林经纬科技（北京）有限公司树根互联技术有限公司编写人员（排名不分先后）郭楠卓兰杨宏韩丽李然耿力刘丽李孟良吕伯轩鲁静张弛石美荣李家京高杰王晓春黄超郭雄叶菲赵向阳梁敬锋刘倩影花磊赵婷刘水生许玮白冰沈鹏陈柏良编委会1党的十八届五中全会开始部署健康中国战略，推行了“健康中国2030”规划纲要等行动纲领，中国电子技术标准化研究院紧密结合健康产业数字化、信息化、智能化的发展趋势，以物联网新基建为视角
2、和切入点，编写了健康物联网白皮书。白皮书第一章从社会需求、政策助力、产业成果等发面论述了健康物联网产业发展的新机遇；第二章从共性基础、对象感知、互联互通、赋能支撑等维度选取标识编码、智能卡、射频识别、短距离无线通信等健康物联网连接技术，分析了业内健康物联网的技术实现方法；第三章梳理了健康物联网相关标准的现状，提出了健康物联网标准化参考模型和标准体系；第四章从产业需求出发，提出了完善标准规范、构建检测能力和强化产业生态三个方面的工作展望。最后，白皮书给出了远程心电、慢性病管理、智慧养老等典型场景案例。白皮书希望为业内学者、企业、科研机构提供健康物联网领域相关知识和经验，为健康物联网产业高质量发展
3、、新业态快速孵化、新模式深化落地提供参考。前言1前言.1一、健康物联网产业发展迎来新机遇.1（一）产业发展迎合社会需求.1（二）政策出台助力产业发展.2（三）落地应用已有初步成效.3二、物联网技术多维度赋能健康产业.5（一）产业架构.5（二）技术组成.6（三）共性基础.7（四）对象感知.11（五）互联互通.13（六）赋能支撑.22三、健康物联网标准化进程加速.26（一）健康物联网标准化三维设计模型.26（二）健康物联网标准体系.27（三）标准化现状梳理.28（四）总结分析.40目录健康物联网白皮书2四、健康物联网产业未来发展方向.42（一）完善健康物联网技术标准与服务规范.42（二）建立健康物
4、联网权威客观评价检测机制.42（三）孵化健康物联网产业联盟.42五、健康物联网典型应用案例.44案例一：基于物联网技术的远程心电健康系统.44（一）项目概况.44（二）项目实施概况.48（三）项目创新点和实施效果.50案例二：“物联网+健康扶贫”健康管理平台.52（一）项目概况.52（二）项目实施概况.54（三）项目创新点和实施效果.63案例三：腾讯智慧养老解决方案.65（一）项目概况.65（二）项目实施概况.66（三）项目创新点和实施效果.691一、健康物联网产业发展迎来新机遇（一）产业发展迎合社会需求健康物联网是以标识编码、智能卡、射频识别、短距离无线通信为代表的物联网技术进一步赋能保健、
5、养老、医疗、公共卫生、社区服务等传统领域，促进形成了主动健康、智慧养老、慢性病管理、传染病防控、健康社区等新业态的融合应用。健康物联网是实施健康中国战略方针的有力实施途径，是健康产业智能化发展政策的切实落地应用，同时迎合社会发展的当下需求：我国已迈入快速老龄化阶段，即将步入重度老年化社会。根据联合国国际人口学会对“人口老龄化”的定义，一个国家或地区 60 周岁以上的老年人达到总人口数的 10%，或 65 周岁以上的老年人数达到总人口数的 7%，即为“老龄化社会”。截止 2019 年底，我国 60 周岁及以上人口25388 万人，占总人口的 18.1%，65 周岁及以上人口 17603 万人，占
6、总人口的 12.6%。未来我国老龄化速度持续上升，“十四五”期间或进入中度老龄化社会，2030 年之后 65 岁及以上人口占总人口的比重或超过 20%，届时中国将进入重度老龄化社会。传统养老模式弊端初现，无力适应市场需求。我国在“十二五”规划中提出了“9073 养老模式”，即 90%的老人依靠居家养老、7%的老人依靠社区养老、3%的老人依靠机构养老。但当前传统养老模式在城市地区凸显诸多问题：我国居家家政养老看护服务和社区日间照料的缺口率分别超过 55%和 70%（2019 年民政部养老服务行业报告数据）；小规模家庭无法为家中的老人提供全天服务,缺乏专业医护经验知识。传健康物联网白皮书2统养老模
7、式效应逐步受限，无法满足市场发展需求。康复医疗资源存在较大缺口，大面积服务实施困难。根据中国卫生健康统计年鉴数据显示，截至 2018 年，中国康复专科医院数量 637家，仅占专科医院总量的 8.1%，康复总床位 25 万张，仅占床位总量的2.9%，每千人康复床位仅 0.18 张，尚未达到北京市医疗卫生服务体系规划（20162020 年）中 2020 年实现常住人口每千人 0.5 张康复护理床位的目标。康复医疗资源配备相对紧缺，限制了康复医疗服务的大面积覆盖。慢性病占死亡原因主导地位，慢性病管理有待强化落实。根据中国疾病预防控制中心发布的数据，我国死亡原因排名前 10 中慢性病占据 8位，包括中
8、风、心脏病、慢性肺病、肺癌、肝癌、糖尿病等。中国居民营养与慢性病状况报告（2015年）显示，我国慢性病发病人数近3亿。其中，65 岁以下人群慢病负担占 50%。慢性病长期监护管理模式亟需突破。面对我国人口快速老龄化、健康产业供需不匹配、家庭养老模式不专业、康复医疗资源紧缺、慢性病监护管理模式亟需突破等问题，物联网技术的引入一是将提升健康产业资源使用效能，增强市场健康服务供给能力；二是助力提升健康产业管理水平，拓展健康产业智能化高质量服务能力；三是进一步满足健康产业的潜在需求，整合健康产业现有资源，促进形成产业生态化发展。（二）政策出台助力产业发展我国高度重视健康产业发展，自 2016 年十三五
9、开局元年国务院印发“健康中国 2030”规划纲要以来，陆续出台健康物联网相关政策提升战略地位。借助物联网等新一代信息技术，重点强调预防为主的健康观一、健康物联网产业发展迎来新机遇3念转换，推行健康产业资源下沉，实现可持续、可负担的发展；调整健康服务体系，逐步向早发展、早诊断、早治疗、早康复的正向闭环演进，更好满足广大群众的健康需求。白皮书梳理了近年健康物联网领域的相关政策，如图 1 所示。2020 年 5 月关于深入推进移动物联网全面发展的通知工信厅通信2018 年 4 月国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见2020 年 1 月关于促进老年用品产业发展的指导意见2019 年 6
10、月健康中国行动（20192030）2017 年 7 月关于新一代人工智能发展规划的通知2016 年 12 月“十三五”卫生与健康规划重点指出制定移动物联网与垂直产业融合标准。深化推进物联网技术与医疗养老领域融合应用，加强物联网技术标准及互联互通标准的制定与实施，提升健康养老产业应用标准化水平。意见强调重点研发安全便利养老照护产品，发展智慧养老产品及服务系统，开发环境监控、养老监护设备、防走失室内外定位终端等人工智能辅助产品。坚持普及知识、完善服务、共建共享原则，加强公共卫生体系科技、信息支撑，侧近政策体系基本建立，全民健康素养逐步提升，健康生活方式加快推广。加强群体智能健康管理，突破健康大数据
11、分析、物联网等关键技术，研发健康管理可穿戴设备和家庭智能健康监测设备，推动健康管理实现从点状监测向连续监测、从短流程管理向长流程管理转变。促进云计算、大数据、物联网、移动互联网、虚拟现实等信息技术与健康服务的深度融合，提升健康信息服务能力。积极应用物联网技术、可穿戴设备等，探索健康服务新模式，提高服务能力和管理水平明确支持互联网+医疗健康发展的鲜明态度，包容审慎的政策导向，强调了融合发展的重点领域和支撑体系，划出了安全监管的底线。图 1 健康物联网产业相关政策（三）落地应用已有初步成效民众意识逐步向主动健康过渡。民众对健康关注度逐年提高，对高质量健康服务需求持续上升。据国家统计局数据，2019
12、 年全国居民人均可支配收入 30733 元，人均医疗保健消费支出 1902 元，增长 12.9%，占人均消费支出的比重为 8.8%；健康服务需求体现在从过去“以治疗为主”逐渐转化为未来“以预防为主”。民众日益提升的健康诉求主要体现为对健康物联网白皮书4全周期、多领域健康的迫切需要。健康需求拓展形成了预防、诊断、咨询、护理、康复、管理等一系列专业细分领域。健康产业成功试点示范。2017 年 2 月工业和信息化部、民政部、国家卫生健康委员会联合发布智慧健康养老产业发展行动计划（2017-2020），并在 90 个城市开展医养结合试点。截至 2019 年，三部委连续三年已累计公示确定 117 个示范
13、企业、225 个示范街道（乡镇）、52 个示范基地，打造了一批智慧健康养老服务品牌，形成了龙头企业带头引领的效应。三部委于 2020 年 10 月联合制定了智慧健康养老产品及服务推广目录（2020 年版），目录中包含可穿戴健康管理类设备、便携式健康监测设备、自助式健康检测设备、智能养老监护设备、家庭服务机器人五类产品共 118 项，6 类智慧健康养老服务共 120 项，为相关部门、机构和企业采购选型提供参考。健康产业发展初具规模。中国大健康产业发展发展现状及趋势分析指出我国健康产业在当下迎来了加速发展期，行业景气度高。2014 年到2018 年，中国的健康产业整体市场规模保持增长，2018 年
14、市场规模超过5 万亿元，预计 2020 年将超过 9 万亿元，增幅达 32.1%。其中，2019 年中国智慧健康养老产业规模近 3.2 万亿元，近 3 年复合增长率超过 18%，预计 2020 年产业规模将突破 4 万亿元（“2019 年智慧健康养老产业发展大会”数据）。5二、物联网技术多维度赋能健康产业（一）产业架构健康物联网产业经过近几年的发展，逐步形成了消费者、政府部门、互联网企业、服务机构和标准化测试认证机构多方参与的完整体系。健康物联网产业可分为硬件设备、信息化支撑和应用服务三个主要层级，贯穿未病、慢病、康复、健康等非医院诊疗应用场景。健康物联网产业架构如图 2 所示。个性化健康管理
15、居家健康养老慢性病管理远程健康咨询生活照护运动健身医疗养老体检居家场景服务，价值体现网络通信健康档案数字化平台集成云计算服务人工智能由互联互通到实用好用技术体现可穿戴健康管理类设备自助式健康检测设备家庭服务机器人智能养老监护设备便携式健康监测设备宝妈健康设备厂商健康人群 慢病人群老年医疗机构 体检机构健康服务企业互联网企业政府部门平台服务商消费者直接相关，价格体现应用服务标准化和测试认证机构上游中游下游硬件设备信息化支撑未病慢病康复健康参与方图 2健康物联网产业架构硬件设备层：全球健康物联网设备数量保持稳定增长，根据 BI Intelligence 预估 2020 年，全球健康物联网设备出货量
16、将达到 161 万台。健康物联网终端集成了基础支撑，具备针对特定需求的感知与运算能力，硬件设备层是健康物联网产业架构中的服务体现节点，包括可穿戴健康管理设备、便携式健康监测设备、自助式健康检测设备、智能养老监护设健康物联网白皮书6备、家庭服务机器人等，服务群体覆盖孕妇、健康人群、老年人、慢性病 患者等。信息化支撑层：运用信息化手段建立健康物联网平台，实现健康物联网设备的海量连接、多种物联网协议的适配转换、个人健康档案数字化、分布式存储与运算和人工智能区块链技术赋能。信息化支撑层是健康物联网产业架构的技术体现节点，为上层应用服务提供信息技术工具集。主要参与方包括互联网企业、平台服务商、政府部门等
17、。应用服务层：医疗机构、体检机构和健康服务企业提出健康物联网的实际使用需求，并借助信息化支撑层的工具集实现了个性化健康管理、居家健康养老、慢性病管理、远程健康咨询、生活照护、运动健身等新业态应用服务。应用服务层是健康物联网产业架构的价值体现节点。通过多途径的感知数据采集，适配各类传输协议上传至平台，利用人工智能综合分析的能力对健康物联网设备使用者结果反馈，实现多设备、多场景下人机协同互动的服务效果，提升消费者健康物联网的服 务体验。（二）技术组成健康物联网集中物联网技术优势发力，以标识编码、安全为共性基础；以智能卡、条码、RFID 为对象感知，增强对象全周期感知精确度；以NFC、蓝牙技术、Zi
18、gBee、无线局域网、NB-IoT 为互联互通技术；以人工智能、区块链、超高清视频为赋能技术，构建自动化、智能化的健康 服务。二、物联网技术多维度赋能健康产业7标识编码、安全NFC、蓝牙、Zigbee、无线局域网、NB-IoT共性基础对象感知互联互通赋能支撑智能卡、条码、RFID超高清视频、人工智能、区块链图 3 健康物联网技术架构图共性基础：健康物联网共性基础重点体现在标识编码、安全两个方面：标识编码能够完成对设备的唯一标识，在物联网系统中互联互通定义明确对象，安全技术保障健康物联网设备、网络和系统不受外界干扰和攻击，确保个人信息隐私、数据安全、系统安全。对象感知：健康物联网感知支撑由各种信
19、息传感设备以及智能传感系统构成，是健康物联网识别物体、采集信息的来源，包括智能卡、条码、RFID 等。互联互通：主要负责健康物联网技术架构中的数据传输和消息解析,将经过处理的感知信息得到并的信息准确的、快速的传递给系统平台。主要包括近场连接、短距离通信和广域网通信三种技术。赋能支撑:健康物联网高质量服务依赖物联网相关赋能技术的支撑。通过超高清视频、人工智能、区块链等赋能技术的创新，推动健康物联网产业创新服务模式、实现生态化建设。（三）共性基础1.标识编码目 前 主 流 的 标 识 编 码 技 术 主 要 包 括：Handle、Ecode、OID 等。健康物联网白皮书8Handle 标识编码体系
20、是基于美国制造业技术体系发展的标识技术，由日内瓦非盈利国际组织 DONA 统一管理，主要用于制造业、物流行业等；中国物品编码中心于 2011 年提出了具有我国自主知识产权的 Ecode 国家物联网标识体系（Entity Code for IOT）。Ecode 已广泛应用于农产品、成品粮、红酒、茶叶、化肥、乳品、工业装备、原产地认证等领域。OID是 ISO/IEC、ITU 两大国际标准化机构联合推动的标准体系，目前已在信息安全、信息化医疗、网络管理、自动识别、传感器网络等领域广泛应用。所有标识可保证全球唯一性，具有权威性。表 1 标识编码特征汇总分类主要特点应用领域Handle1.成熟性：已在全
21、球近 70 个国家开展应用；2.唯一性：保证标识在全球范围内唯一；3.安全性：标识注册、解析服务、信息管理的安全性大大增强；4.兼容性：兼容现有各种标识体系；5.可扩展性：拥有足够容量。工业、制造业、物流等Ecode1.自主知识产权：首个具有我国自主知识产权的标识体系；2.可扩展性：容量足够大，能够实现为物联网中任意对象分配唯一专属的编码；3.兼容性：它能够兼容现存的各类闭环系统的编码方案，通过赋予行业内部编码唯一标头的方式，实现跨系统的信息互通；4.方便读取：可存储于条码、二维码、电子标签等不同载体中。农产品、成品粮、红 酒、茶叶、化 肥、乳品、工业装备OID1.全球唯一性：OID 是 IS
22、O、IEC、ITU 三大国际标准化机构联合推动的标准体系，所有标识可保证全球唯一性。2.自主可控性：不存在任何国际专利、知识产权、注册费等问题。3.兼容性：能够兼容现有的各种标识机制（RFID 等）。信息安全、信息化医疗、网络管理、自动识别、传感网络二、物联网技术多维度赋能健康产业9我国 OID 注册中心于 2007 年成立，负责全球唯一标识符 OID 中国分支 1.2.156（ISO.member.china）和 2.16.156（ISO-ITU.member.china）的注册、解析、管理以及国际备案工作，负责自主可控地实现各应用信息系统与其他网络间的通信以及异构信息系统之间的互联互通。根
23、据我国 OID 注册中心公开数据，包括卫生部统计信息中心、用友医疗卫生信息系统有限公司、北京大学人民医院在内的近 90 家健康医疗领域知名机构完成 OID 标识编码注册，研制开发了自主知识产权、国际技术领先的 OID 标识解析系统，用于各类对象的精准标识与信息追溯解析、数据融合互通。OID 已广泛应用于信息安全、RFID、生物识别、医疗影像等通信技术和信息系统等相关领域。其中，国际医疗健康信息传输与交换组织HL7（根节点 2.16.840.1.113883）采用 OID 标识和 HL7 编码机制，目前已对超过 4000 个 OID 进行了信息标识，包括相关的组织、算法、代码等。HL7 的 OI
24、D 分支覆盖了日本、澳大利亚、英国、荷兰、法国、中国等国家，应用包括了患者、医护人员、设备和系统、访客、订单、文档等因素。我国电子病历基本架构与数据标准（WS445-2014）、电子病历共享文档规范系列标准（WST 500-2016）和可穿戴产品分类与标识（GB/T 37035-2018）等健康领域标准均使用 OID 编码技术，为实现健康领域数据互联互通和产品信息追溯奠定基础。2.安全健康物联网安全技术涉及多个行业且跨度较大，安全控制较其他技术难度较大。2019 年我国发布国家标准 GB/T 22239-2019信息安全技术 网络安全等级保护基本要求单独设立物联网安全章节，从安全物理环境、安全
25、通信网络、安全区域边界、安全计算环境和安全运维管理等角度提出了技术要求，进一步保障物联网数据保密性和完整性、个人信息保护、通信网络安全、移动应用和移动终端管控等方面，为健康物联网健康物联网白皮书10安全保驾护航，详见图 4。感知节点管理资产管理设备维护管理环境管理介质管理漏洞和风险管理网络系统安全管理密码管理交更管理安全事件处置外包运维管理备份与恢复管理应急预案管理恶意代码防范管理配置管理安全运维管理剩余信息保护可信验证数据保密性个人信息保护数据完整性数据备份恢复恶意代码防范入侵防范感知节点设备安全抗数据重放身份鉴别网关节点设备安全数据融合处理访问控制安全审计安全计算环境感知节点设备护理防护物
26、理位置选择物理访问控制防盗窃和防破坏防雷击电磁防护防火防水和防潮防静电电力供应温湿度控制安全物理环境接入控制边界防护安全审计入侵防范访问控制可信验证恶意代码和垃圾邮件防范安全区域边界网络架构可信验证通信传输安全通信网络图 4 网络安全等级保护基本要求物联网部分示意图同时，GB/T 370442018信息安全技术物联网安全参考模型及通用要求针对感控安全、网络安全、应用安全、运维安全四个参考安全分区均提出相应安全防护措施：感控安全区：满足感知对象、控制对象及相应感知控制系统的信息安全需求。主要保障感知对象计算资源的有限性、组网方式的多样性、物理终端实体的易接触性等方面。网络安全区：满足物联网网关、
27、资源交换提供信息安全需求，其安全要求不应低于一般通信网络的安全要求，主要保障数据汇集和预处理的真实性及有效性、网络传输的机密性及可靠性、信息交换共享的隐私性及可认证性。应用安全区：满足用户的信息安全需求，负责满足系统用户的身份认证、访问权限控制以及配合必要的运维管理等方面的安全要求，同时二、物联网技术多维度赋能健康产业11具备一定的主动防攻击能力，充分保障系统的可靠性。运维安全区：满足运维管控的信息安全需求，除了满足基本运行维护所必要的安全管理保障外，更多的是需要符合相关法律法规监管所要求的安全保障功能。（四）对象感知1.智能卡居民健康卡是国家卫生计生委推进以基层为重点的“三个一工程”建设重要
28、内容，“健康中国 2030”规划纲要提出，到 2030 年，人人拥有规范化的电子健康档案和功能完备的健康卡。作为一项重大民生工程，电子健康卡服务设立官方唯一许可的患者信息收集接口，逐步取代各地医院、政府的 3000 多个 APP 软件，从而更好地保护患者健康信息安全，并实现居民与医疗机构之间、医疗机构相互之间、医疗机构与社会公共服务等相关部门之间信息互通共享。居民健康卡是国家卫生信息化“3521 工程”框架提出的基于电子健康档案和电子病历的三级信息平台，实现医疗卫生服务跨系统、跨机构、跨地域就医、数据交换和费用结算的智能卡，具有居民身份识别、全国医院通用就诊、存储个人基本健康信息、承载电子病历
29、、新农合资金结算等医疗卫生功能，以及银行储蓄卡功能，是实现居民与医疗机构之间、医疗机构相互之间、医疗机构与社会公共服务等相关部门之间信息互通共享的纽带和关键。目前，我国卫生部相继正式印发居民健康卡技术规范、居民健康卡管理办法（试行）等指导文件，包含用户卡、安全读取模块（SAM）卡、终端、密钥、资质管理、产品检测等六大类 15 项技术规范与管理办法，涵盖了居民健康卡制作、发行的各个方面和环节，建立完善了居民健康物联网白皮书12健康卡制作发行标准与规范体系，构成了居民健康卡建设的框架性文件，为标准统一、安全高效地推进居民健康卡建设奠定了坚实基础。2.条码条码极大地提高了数据采集和信息处理的速度，提
30、高了工作效率，并为管理的科学化和现代化做出了很大贡献。随着条码在健康领域的标识及认证方面的应用，医疗健康领域将条码与健康信息进行绑定形成健康码，实现健康信息的数字化。我国依据 ISO/IEC JTC1 标准转化制定了四一七条码、快速响应矩阵码等国家标准，解决了我国应用缺乏技术和国家标准支撑的问题，提升了各行业信息化的管理水平，为我国二维码技术的自主创新奠定了基础。随后实际应用需求增加，根据我国国情自主研制二维码标准，为二维码在各行业应用和普及推广积蓄了充分的力量，促进了自动识别产业的形成。条码技术和健康领域融合在新型冠状病毒疫情中得到了体现，于2020 年发布 GB/T 38961-2020个
31、人健康信息码 参考模型、GB/T 38962-2020个人健康信息码 数据格式和 GB/T 38963-2020个人健康信息码 应用接口，在预防、控制和消除突发公共卫生事件危害的过程中，快速获取个人健康的相关信息、统计某种流行病或疾病的相关信息、管理不同地域之间的人员流动、互认健康信息业务等。3.RFID健康物联网领域借助 RFID 远距离识别、无需人工干预、在不可视的情况下仍能读取、能随时写入信息、存储容量大等特点，RFID 技术在健康管理领域包括个人健康管理、病人照护、药品器械管理、医护人员安全管理等方面将会有广泛的应用。RFID 技术的发展为探索智能化养老创造可能，将在老年健康管理中二、
32、物联网技术多维度赋能健康产业13扮演重要角色。例如养老服务机构可以通过RFID技术定位老年活动路线，为老年人提供更为宽松的养老环境；医院救助机构可以通过 RFID 技术快速查看老人的身份和病例，减少医疗事故，缩短诊断时间等。通过 RFID技术，判别个人物品、安排提醒日程、归档运动记录。RFID 技术与智能视频联动后，将第一时间为医疗人员提供现场画面，做到实时监管与及时救护。（五）互联互通健康物联网主要涉及三种互联互通技术：近场连接技术、短距离通信技术、广域网通信技术。图 5 健康物联网的三种互联互通技术1.NFCNFC 技术不仅能够实现设备之间数据的快速、安全传输，还能通过移动互联设备将实时采
33、集的数据与患者历史诊疗记录进行综合和智能分析，实现自动化智能化的实时诊疗服务。例如，将 NFC 芯片内嵌到血糖仪或者创可贴等产品内，监视各种重要的人体生命特征，不仅了解病人健康物联网白皮书14之前的治疗情况，还可查询与病人相关的病例，促进了医疗信息的智能管理。移动终端尤其是手机将在医疗保健行业发挥更加重要的作用。医生通过 NFC 手机扫描，患者的相关信息被存储到诊疗数据库当中，同时患者的电子病历也将及时反馈到医护人员。医生通过 NFC 手机将保健信息传递给患者，患者也可以通过手机将自己的信息传递给医护人员。通过这种方式，不但可加强对单个病人的疗效，而且还可建立起强大的医疗信息数据库。因此，NF
34、C 技术的应用将成为医疗行业下一个 爆发点。目前，越来越多内嵌 NFC 芯片的手机面世，随着手机 NFC 应用普及度攀升，各种移动医疗应用，如智能处方系统、个性定制化医疗专家系统将会逐渐进入生活。通过患者的个人电子病历卡，便可实现医疗巡检的信息化。一部 NFC 手机结合多样化移动医疗应用，可以实现常见病的自我救助。2.蓝牙蓝牙技术协会（Bluetooth SIG）下设医疗设备工作组（MED WG）和运动健身工作组（SF WG）致力于制定医疗、运动设备通信协议和服务规范，并改善蓝牙设备连接、互操作和交换数据体验，通过手机、电脑等终端对不同制造商的健康设备数据进行汇总和操作，实现身体特征数据收集收
35、集、分析。截止 2020 年 6 月，蓝牙技术协会已发布体重秤、运行速度和节奏、健身器械、心率仪、血压计、体温计、连续血糖监测等健康设备的协议规范。同时发布医疗设备配置文件（Health Device Profile）、健康设备实施指导白皮书（Health Device Profile Implementation Guidance 二、物联网技术多维度赋能健康产业15Whitepaper）等指南文件，指导开发者完成蓝牙从 GATT(Generic Attribute Profile)通用规范到 ISO/IEEE 11073 系列标准的格式转码。健康物联网设备蓝牙协议工作流程如图 6 所示，健
36、康物联网蓝牙协议模型如图 7 所示。蓝牙GATT协议传感器可转码特征数据不必转码特征数据蓝牙GATT协议数据收集器部分特征数据不会用于转码流程待转码的特定数据转码规则（MED、SF协议规范）转码后符合ISO/IEEE11073系列标准数据+ISO/IEEE11073生态系统管理设备广域网图 6 健康物联网设备蓝牙协议转码流程示意图图 6 中基于蓝牙 GATT 协议的传感器采集了可转码特征数据，结合MED 和 SF 工作组的设备转码规范生成符合 ISO/IEEE 11073 系列标准的数据，最终发送至 ISO/IEEE 11073 生态的管理设备或广域网中，从而实现健康物联网设备的数据互通与设备
37、互操作。L2CAP（逻辑链路控制和适配协议）L2CAP（逻辑链路控制和适配协议）MCAP（多通道适配协议）MCAP（多通道适配协议）SDP（服务发现协议）SDP（服务发现协议）ISO/IEEE 11073数据交换协议（设备端）设备特征数据转码协议ISO/IEEE 11073数据交换协议（管理端）设备特征数据转码协议服务应用（设备端）服务应用（管理端）设备端管理端图 7 健康物联网设备蓝牙协议模型健康物联网白皮书16图 7 中协议模型将 L2CAP（逻辑链路控制和适配协议）作为设备间的基本底层蓝牙协议，建立一个或多个 L2CAP 数据通道实现通道连接。多通道适配协议（MCAP）负责管理设备之间
38、L2CAP 通道的连接、断开和重新连接。利用服务发现协议（SDP）来发现设备服务及其属性。通过ISO/IEEE 11073-20601-2016保健信息学 个人保健设备通信 第 20601 部分:应用配置文件 最佳交换协议和 ISO/IEEE 11073-104 系列健康设备数据交换协议，使体重秤、温度计、血糖仪、血压计或脉搏血氧仪等设备描述的数据按照特定格式完成传输。最近，上海公共卫生临床中心正在使用基于蓝牙协议的连续体温传感器来帮助对抗新型冠状病毒的传播。同时使用多个蓝牙生物传感器收集生命体征数据，并发送至中央仪表盘，医务人员可以对其生命体征进行监测和分析，从而减少了对病人物理性常规检查的
39、需要，限制患者和医务人员之间交叉感染的可能性。3.ZigbeeZigBee 负责制定网络层以上协议，使用 2.4GHz 波段，采用跳频技术，ZigBee 速率慢、功率和费用低。它的基本速率是 250kb/s，当降低到28kb/s 时，传输范围可扩大到 100m 以上，并获得更高的可靠性。具有功耗低和网络节点容量大的特性，最多支持 255 个设备设备同时连接。根据 ZigBee 联盟目前的标准规范。目前 ZigBee 技术支持的健康物联网设备类型包括脉搏血氧仪、血压计、温度计、体重秤、血糖仪、胰岛素泵、峰值呼气流量监测仪、心血管健康与活动监测仪、力量健身器材、独立生活活动辅助、药物监测仪等。主要
40、在 ZigBee 功能堆栈中应用支撑子层实现 ISO/IEEE 11073 协议数据互通，ZigBee 功能堆栈架构如 图 8 所示。二、物联网技术多维度赋能健康产业17图 8 ZigBee 功能堆栈架构ZigBee 功能堆栈架构应用支持子层通过一套通用服务提供网络层和应用层之间的接口，供 ZigBee 设备对象（ZDO）和制造商定义的应用对象使用。这些服务通过两个实体提供数据实体和管理实体。数据实体负责构建符合 ISO/IEEE 11073 协议的数据，并通过其关联的服务接口提供数据传输服务，以实现两个或多个设备之间应用 ISO/IEEE 11073 协议进行传输。管理实体允许应用对象与堆栈
41、进行交互，根据两个设备的服务和需求将其匹配在一起，用于建立、查询和删除两个设备之间的 ISO/IEEE 11073 协议通道连接状态。基于 ZigBee 技术的健康物联网数据交互示意如图 9 所示。健康物联网白皮书18图 9 基于 ZigBee 技术的健康物联网的 ISO/IEEE 11073 数据交互过程协议隧道提供了 ISO/IEEE 11073 协议所需的命令和属性。服务器接口接收 ISO/IEEE 11073 应用协议数据单元，客户端集群生成 11073 应用协议数据单元，因此一个完整的通道同时具备服务器和客户端，才能在两个方向上传输 ISO/IEEE 11073 消息，所有 ISO/
42、IEEE 11073 协议隧道的特定命令都是由客户端产生，由服务器接收。4.无线局域网无线局域网技术近 20 年的发展历程，每经过 4-5 年左右无线局域网技术就会出现一次技术变革，逐步经历 11g、11n、11ac 版本进化至如今的 1ax（Wi-Fi 6），提高带宽增强用户体验。无线局域网的发展历程和主要技术特点如图10所示。目前，Wi-Fi 6（802.1ax）多路总带宽高达9.6Gbps是 Wi-Fi 5 的 3-4 倍，接入理论容量超过 100 台是 Wi-Fi 5 的 4 倍。同时采用 Wi-Fi 6 的终端节点功耗节约 30%以上，满足健康物联网终端对低功耗的需求。二、物联网技术
43、多维度赋能健康产业19?图 10无线局域网技术发展历程Wi-Fi 6 在健康物联网领域主要应用于远程健康咨询与医疗影像辅助，涉及 4K/8K 的超高清视频传输。随着视频分辨率的提升，还带来了视频问诊画面更清晰、更流畅，图像色彩更真实的特点。一般情况下，4K 视频流的码率是相同帧率/相同压缩编码方式的全高清（FHD）视频流码率的 4 倍以上，对网络带宽的要求也随之大幅增长，如图 11 所示。Wi-Fi承载运营级 4K 视频要求单终端至少 50M 带宽，在将来 8K 视频单终端需要有 100M 的带宽。?图 114K/8K 视频的带宽需求健康物联网白皮书205.NB-IoTNB-IoT 由通信行业
44、最具权威的标准化组织 3GPP 制定，并由国际电信联盟 ITU 批准。NB-IoT 的低时延、大容量、低功耗和高效率服务，使远程医疗、生理参数数据的采集和传输将变得更加简单。在远程医疗系统中，医生通过底层传感器采集到病人的生理参数，然后在近端使用蓝牙、ZigBee 等传输到数据处理单元，远程通信则使用 NB-IoT 等蜂窝 网络。华为、乐心医疗和广东联通从 2016 年 11 月份开始启动合作，经过前期方案技术沟通和设备选型，三方确定启动 NB-IoT 智能血压计产品合作。经过近两个月的技术攻关，经过三方的共同努力，在广东联通现网NB-IoT 网络环境下完成了智能血压计业务调试。该智能血压计在
45、每一次使用后，可通过 NB-IoT 无线网络自动上传相关测量数据至智能健康云平台进行数据的分析与整理，并形成实时的健康图表及分析报告，送达至用户手中的 APP 或者微信公众号，便于用户随时随地了解个人及其家庭成员的健康数据，掌控健康趋势。结合 NB-IoT 低功耗、深度覆盖等技术优势，可以增强产品的省电优势，解决了其传统产品基于 GPRS 无线回传在部分区域信号覆盖不好，数据难以上传的问题，进一步提升了客户的使用体验。6.关键特征比对白皮书整理健康物联网常用互联互通技术的频段、传输速率、通信距离等关键特征，经过梳理比对形成表 2。二、物联网技术多维度赋能健康产业21表 2 健康物联网互联互通技
46、术特征比对通信技术频段传输速率通信距离优点缺点使用场景NFC13.56MHz106kbps10cm功耗低，建网速度快，安全性好传输距离近，速率低，无法验证身份健康卡、电子病历等ZigBee2.4GHz20-250bps100m功耗低，自组网，成本低距离短、速率低、时延不确定健康护理等传感器Bluetooth2.4GHz1-24Mbps20-200m功耗低，组网简单，成本低距离近，组网设备数量少，安全性差传感器和音视频近距离传输Wi-Fi2.4GHz,5GHz 10 Gbit/s20-200m传输速度快、距离远功耗高、成本高健康设备高密场景，超高清视频传输NB-IoT850MHz,900MHz1
47、5km高可靠、传输数据量大、低时延、广覆盖成本高、协议复杂时延不敏感的海量连接，健康设备运维等7.应用场景比对针对各类常见互联互通技术，白皮书主要将其分类三类，详情见图12。其中高速率（速率高于 1Mbps）以 Wi-Fi 为代表的，以视频、图片传输为主要业务，应用场景对功率消耗不敏感，包括远程健康咨询等；中速率（速率低于 1Mbps）以蓝牙为代表的，以音频、图片、文本传输为主要业务，应用场景对延时要求低、功率消耗不敏感，包括居家健康养健康物联网白皮书22老监控、慢性病管理、运动健身等；低速率（速率低于 100kbps）以 NB-IoT、ZigBee 为代表的，以文本传输为主要业务，应用场景对
48、功率消耗要求高，包括可穿戴健康管理设备、便携式专用测量仪器等。高速率以视频、图片传输为主要业务，对功率消耗不敏感中速率以音频、图片、文本传输为主要业务，对功率消耗不敏感低速率以文本传输为主要业务，对功率消耗要求高低速率100Kbps中速率1MbpsW i-F i 蓝牙Zigbee、NFC、NB-IoT互联互通技术速率分布主要业务类型和功耗要求健康物联网应用场景可穿戴健康管理设备、便携式专用测量仪器远程健康咨询，超高清音视频传输居家健康养老监控、慢性病管理、运动健身图 12 健康物联网互联互通应用场景比对（六）赋能支撑1.区块链面对健康产业的数据安全问题，“信息孤岛”现象严重，患者健康数据隐私得
49、不到保障，日益增长的个人健康管理需求得不到满足，数据监管困难等痛点，区块链技术凭借分布式、不可篡改、可追溯等特点，可在保障患者数据隐私的前提下，打通健康数据的信息流通，改善机构之间互为数据孤岛的现状，重建医患之间的信任，提高行业效率。区块链主要用于患者 ID 认证、电子病例、临床研发、药物溯源、健康保险理赔等领域,为健康行业在数据共享流通、建立信任机制及流通溯源等诸多方面作出重大贡献。二、物联网技术多维度赋能健康产业23企业级分布式账本可信工业账本可信资产可信流程可信溯源可信轻账本微服务监控自动化创建公有云跨网络套件异地灾备混合云分布式存储故障恢复加密信息管理私账本容器引擎弹性伸缩私有云可信存
50、证资产渲染引擎流程渲染引擎可信身份验证微智能合约Web/App 生成区块链浏览器多账本可信数字化技术引擎高可用微服务基础设施管理底层云环境富合约轻应用图 13 基于区块链的健康管理平台在健康区块链上，个人可以通过授权，建立完整和安全的个人健康档案，个人可根据个性需求将个人健康数据全部或者部分共享给健康机构、健康服务提供商、商业保险机构等，形成健康数据的价值流动和商业发展；在健康区块链建设逐步完善后，医生、患者、研究机构等都可因健康信息的共享而受益。患者可享受更具专业性的个性化健康服务，可以处理与健康相关的保险理赔结算等行业生态服务，节约时间和费用；医生通过全面了解患者的健康档案，不仅可节约部分