融合技术的智慧健康管理范文

1云端一体化的平台框架

尽管新型网络化应用形态强调了若干技术的融合，但从支撑平台角度看，可以归结为云端一体化设计的平台框架。平台框架蓝图描述了新应用形态的基本架构要素，分为云侧和端侧两部分，如图2所示。端侧是指靠近用户或被监控对象一侧的部分，包括智能检测设备、手机、电脑和一体机等，提供了数据采集和感知功能，包括前端设备层、中间件和框架层，还有其上的应用和业务逻辑层。云侧为后台云服务，采用面向服务思想设计，资源和功能以服务方式提供，提供数据整合、数据分析等服务。云侧包括四部分：动态基础设施、服务与框架、云应用、云环境支撑与监管。云端一体化为技术融合提供了可能。

1.1端侧架构前端设备大致可划分四个类别:桌面机或笔记本、移动终端、传感设备和物联网关。桌面机的计算能力最强，传感设备的计算能力较弱。底层硬件之上为操作系统层，需要根据业务需求和硬件特性做技术选型。在操作系统层之上为基础模块层，引入框架+模块的设计方案来构建前端通用基础模块，包括数据处理、通信链接、安全加密、第三方API服务等，前端开发人员可以方便地复用基础模块减少重复工作，提高开发效率。基础模块之上为业务模块，业务模块根据业务需求具体制定，基础模块为其提供API接口。最上层为应用层，从开发角度将前端应用类型划分为Web应用、Native应用、Widget应用和Hybrid应用四种类型。各类设备的具体特点不同，需要采用不同的技术路线。移动终端的计算和存储能力较桌面机弱，屏幕较小，待机时间较短，具备无线接入互联网能力。该类设备存在Android/iOS/Windows多种平台，平台差异性给开发带来不便，考虑跨平台开发需求，建议采用Phonegap框架。但跨平台开发框架会在性能上有降低，如果对此有较高的要求，应考虑本地应用开发模式。传感设备类设备运算能力一般很弱，存储能力极为有限，该类设备通常只负责采集和上传数据。其硬件和平台差异性更大，需要考虑采用J2ME/OSGi等框架屏蔽底层差异，简化应用开发。物联网关类设备运算能力受限，有少量存储空间，有持续电源供应。该类设备通常用于控制一定范围内的传感设备，需要处理数据缓冲、协议适配等。建议采用剪裁版Linux，筛选合适的中间件，定制业务逻辑。

1.2云侧架构云侧架构如图3所示。动态基础设施是将底层资源虚拟化，形成资源池，便于动态供给。但需要注意的是，动态基础设施对云应用来说只是使能因素(Enabler)，不是必备因素。在动态基础设施之上的是云应用支撑平台，它是一个中间件软件的逻辑集合，用以支持若干应用的开发和运行。云应用也需要支撑平台，使得应用架构师可以从中间件选型和搭建中解脱出来。云应用支撑平台包含了经过验证的产品和开源框架，可以根据需要选择部署，未来会逐渐演化成PaaS平台。服务是后端的核心，可作为构建部件被组装成云应用。服务是软件资产，可以被重用。为方便管理将服务分层，包括资源服务层、业务服务层和展现与接入服务层。云应用和服务都运行在云支撑平台上，在构建云应用时应当优先集成这些产品和服务。云服务中心的侧翼提供监控管理和配置部署能力，并提供云应用开发环境与业务支撑。云环境监管提供集中统一的全方位的监控管理服务，从底层硬件和机房环境到高层应用。云支撑平台是框架的核心之一，包括组件容器、总线、处理框架、分布式组件、复杂事件处理、规则引擎与任务调度和消息通知/递送。云化应用要求在设计开发过程中遵循组件化原则，组件需要在容器环境内运行，需要平台提供容器服务。基于Java技术路线，可以选择JEE容器，若有动态模块化的需求，可以选择OSGi容器。可变逻辑多用脚本编写，脚本在脚本引擎中解析执行。总线的天然特性对解决云应用的复杂性和分布性很有帮助。最基本的形态为消息总线，消息内容可以是普通数据也可以是控制指令，衍生出专门用途的总线，比如数据总线、服务总线和事件总线。程序逻辑可以集成一些通用框架，如流处理框架、批处理框架和并行处理框架等。事件驱动有利于松耦合的架构设计，事件处理引擎从数据流中识别出事件，触发响应逻辑，响应逻辑按照预定规则处理事件。为了增加系统灵活性，可采用规则引擎。系统可变逻辑部分采用规则编写，规则引擎解析执行，规则可以根据业务改动。资源服务层包括分布式文件存储服务、数据库存储服务和在线存储服务。在云环境下，要求能够有效的存储管理海量的不同结构的数据，当有新的存储需求时可以通过增加新硬件便捷的、不影响业务的扩展存储空间，并能提供高性能的数据访问。

设计该层时需要根据不同的数据类型和应用场景选择合适数据库产品。如对于键值对形态的数据采用键值数据库存储效率更高，对于社会关系和兴趣图谱等类型的数据应采用图数据库存储，对于电子病历和档案之类的半结构化数据应采用XML数据库存储。内容展现交付包括门户框架、负载与性能、通信框架、终端通道和安全接入。门户框架为用户提供统一的访问入口，提供个性化、单点登录等内容，它汇集各个信息源的内容。聚合(Mashup)是从多个分散的站点获取信息源，组合成新网络应用的一种应用模式，例如地图聚合、新闻内容聚合等。云应用的用户分布在不同地域，为了加快访问速度，对静态内容采用内容分发网络CDN。弹性负载均衡管理资源池的伸缩，可以侦测负载情况，根据流量自动调整资源池的规模。有些云应用前端与后端有频繁的、大量的数据交互，为提高效率可采用异步非阻塞的网络通信机制。终端通道负责终端接入、安全验证、根据不同设备类型适配内容等功能。业务服务层包括构建云应用所需要的可复用的服务，可以是定制业务服务或第三方服务，例如分词服务、垂直搜索服务、推送服务和推荐服务等。智能推荐服务基于对用户行为数据的追踪和分析，综合社交媒体的数据，提供个性化推荐。云服务强调以用户为中心主动服务，云推送服务会将消息、通知、图片等内容主动推送给用户。开发者可以通过服务组合定制云化应用。运营支撑层负责管理云侧的大规模节点环境，将计算、存储和网络资源交付给用户，使用户能够将业务系统快速部署到指定环境中。该层设置配置管理服务器，实现配置的自动部署和供给，同时实现了全方位的集中的监控管理。

1.3融合平台框架的设计准则融合技术平台与传统应用架构不同，在设计原则上需要做如下考虑。传统软件的架构往往是静态的、刚性的，体现在很难扩展功能和难以改变处理逻辑。云时代业务更加敏捷，需要软件架构也具备动态性和灵活性，体现在用规则或脚本处理可变逻辑以及组装应用等方面。失效是设计必须考虑的问题。传统软件倾向于采购昂贵但可靠的服务器，设计时往往假定失效是偶然因素。与之相比，云应用可能采用廉价的服务器，加之分布部署，机器和网络的失效几率增加。所以需要在设计时将失效作为必须考虑的问题,系统必须有容错机制并能从故障中恢复。软件单元松耦合，采用黑盒方式设计构件，并保证合理的接口设计。松耦合设计有利于应用水平伸缩，采用消息和异步机制处理构件间的交互。根据需求及负载自动增加或释放资源，有利于资源优化配置以及应对周期性的资源需求，实现弹性设计。面向大众消费者的应用和某些运营商业务不允许中断，此类应用应考虑使用热插拔技术设计构件。热插拔技术可以在应用不关闭的情况下识别插件的加入和卸载行为。传统软件往往精打细算，在资源使用上采用合理的容量规划方法估算确定。但在云时代,应用可能围绕消费者服务,效率和用户体验比资源更为重要,往往采用资源换效率的做法。比如采用固态磁盘,采用分布式缓存而非直接访问数据库,将数据库读写分离等。云应用大并发是寻常现象。为避免瓶颈，需要在各层有所应对。比如采用非阻塞机制增大系统吞吐，采用多节点集群分散压力，或采用流行的Map-reduce框架等。应根据数据特性和数据库的存储机制选择合适的数据库，比如关系图谱类数据存放在图数据库中，根据数据热度采用分级存储等。

2未来的工作

智慧健康管理领域已经取得了一些进展，但仍有许多问题值得进一步研究。当前许多项目都实现了数据采集和初步感知，但对数据的进一步分析和挖掘仍然不够。为了提供更加智能化的服务，需要深入研究不同数据源的关联，实现多源数据融合分析。智能化的一个重要体现是主动服务模式，如传统被动的请求相应模式不同，主动服务模式要求系统在感知的基础上识别出用户所处的情境，并依据规则作出响应，这一模式需要平台框架中消息推送和实时推荐等服务的支持。此外，由于平台整合了众多的第三方机构，在安全、数据保护和服务接口标准化等方面也需要深入研究。

作者：任英杰单位：东软集团股份有限公司软件架构国家重点实验室