s6dong
作者s6dong2020-11-30 16:16
it技术咨询顾问, 东软集团

基于华为OceanStor智能存储系统助力打造智慧医院解决方案

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1. 前言

近年来,我国医院的信息化发展进入了一个空前活跃和快速成长的时期。政府相关部门推动医院信息化发展的政策和举措纷纷出台,过去医院信息化自我发展的局面初步改变。处于信息化发展领头位置的医院在追求全面、深入应用的基础上竞相推出更智慧的创新应用,为信息化发展增加新的亮点。

2020 年新年,突发的一场“疫情”让 远程医疗成为了主要看病诊断的方式。 如何利用云、大数据和 AI 等新技术,建设更安全、更智慧化的诊疗过程成为了各大医院在当下抗击疫情期间所必须要面临的一个难题。医院需要针对远程医疗、在线就医、互联网 + 医疗、疫情大数据分析等场景制定新的应用解决方案,并且全面做好医院“十四五”规划编制工作,医院信息化建设需要走向一个更“智慧化”的时代。

智慧化医院需要围绕“一切以病人为中心”,以建立数字化智慧医院信息系统为方向,依托“云计算”、基于“大数据”、应用“物联网”、实现“智慧医疗、以人为本”为长远目标。医院需要根据自身建设发展战略要求,研究国内外先进建设经验,结合医院管理思想和自身特色,做好顶层设计、整体规划、合理布局、分布实施、阶段跟踪,打好基础设施建设并适度超前。稳步实效地推进医院信息化建设,加强智慧业务在医院的应用深度和广度,强调信息规范性、信息服务方便性、信息系统实用性、信息管理可及性,从而提升工作效率,提升决策分析能力,提高医疗协作能力,提升医院影响力。

为了实现以上 这些智慧应用需要对医院基础设施进行建设与创新,建 立更智能化的 IT 基础设施就显得尤为重要。需要采用“云、大、物、移”等新技术带动 IT 基础设施创新,建设具有先进性又能支持创新应用,让信息化系统更高效运作的 IT 基础设施。最终实现 医院核心业务系统数据资源的互联互通和信息共享, 建设智慧医疗系统、提升新科技智能( AI )应用,提升患者、客户就医体验。

2. 智慧医院业务需求分析

医院信息化随着智慧医疗和智能 AI 技术等新技术的应用,数据呈急速增长的趋势。而且新业务也将医疗数据变得更加多元、多变和复杂。依据《国家医疗健康信息区域全民健康信息互联互通标准化成熟度测评方案( 2020 年版)》和国家医院智慧服务分级评估标准体系(试行),未来智慧医院的信息化建设需要建立在标准的数据体系之下,是医院信息化下一阶段的重点工作之一。

2.1 建立标准的互联互通数据体系

在医院信息化建设中存在诸多数据标准问题:如医院数据基础信息标准不统一;数据采集不全、采集点少、数据统计分析不准确、存在多点录入问题;医院各个系统之间的数据不同步。由于医院在信息化建设中通常会采用多个不同厂商的信息系统,造成了数据复杂程度比较高而且具备多样性,为了解决数据标准问题,必须在统一的原则指导和约束下采取同样的策略制定数据标准。

目前,医院 HIS 系统和多个不同的信息系统之间通常是紧耦合接口关系,这种网状的耦合关系使得系统维护、升级或更换等异常困难、成本高昂。为此,要以国家互联互通技术评测方案为指导,以医院平台基础设施为支撑,以 HIS 系统为核心,对系统间的现有接口进行梳理,并以国际通用的 HL7 (卫生信息交换传输标准协议)为依据,以 Web 服务为手段、以降低系统间耦合和改进业务流程为目标进行接口标准定义、并重新构建系统间的连接关系。

2.2 避免“烟囱式”建设模式

医院的信息化系统普遍的建设模式是:

1 、业务部门提出软件和硬件需求;

2 、信息中心组织招投标;

3 、进行需求收集、分析、开发、测试、上线;

看似正确的信息系统建设模式实际上带来的问题是“烟囱林立”。这种完全基于单个业务软硬件需求建设方式成为医院信息化领域的标准流程,导致医院信息化转型难。首先,有大量功能相同的业务在多个系统中同时存在,会造成成本和资源的浪费。其次,各个系统之间由不同厂商开发,接口众多,需要的数据存储格式也不尽相同,如果无法实现统一的数据存储,也不容易解决异构系统间互联互通的问题。最后,由于缺乏规划,每个新系统可能都要采购一套独立的服务器和存储设备,造成现有硬件资源无法有效利用。传统的建设方案已经不能满足智慧医院的建设需求,需要引入新的建设理念和顶层设计,进行统一规划、管理和实施。

2.3 灵活应对高峰期智慧医院业务

医院业务快速发展,但是基础支撑技术缺相对滞后。对于一些医院的信息系统在平时就已经是在超负荷运行了,而且还未配置必要数据安全保护措施,每当医院的早高峰期,患者数量剧增的时候,可能就会出现一些影响系统正常运行的问题。

在北京的一些大型三甲医院,因为每天的预约挂号都是满的,所以早上医院还没营业,患者就已经在门口排队了。在上午 7 点开门到中午 12 点之前这段时间内,几乎各个诊室都人满为患。以 HIS 系统和 PACS 系统为例,在医院早高峰期数据库和 DICOM 影像系统的压力都非常大。 HIS 系统处理财务和住院等系统的响应时间,平均每个患者会增加 1~3 秒钟以上,导致患者看病时间被延长。处理 CT 影像图片的调阅时间是平时的 2~5 倍以上,系统 I/O 压力急剧提升。医院可能无法完成 CT 影像调阅,对于已经部署 AI 影像辅助决策的系统来讲,可能也无法及时给出基本的病情判断,非常影响医生的工作效率。由于医院信息化系统的超负荷运行,如果再出现服务器和存储设备物理故障,医院可能就要停业了。而且根据近几年的实际案例,由于设备故障导致医院无法挂号、就诊和住院的问题时有发生,就医体验非常不好。

从智慧医院的服务评级来看,实现了电子化预约挂号,电子财务结算,直接了获取了 DICOM 影像信息、患者基本信息、检验结果和检查报告,还实现了智慧辅助决策。但是从应用效果上看并不好,为什么?因为没有一套与医院智慧业务想匹配的基础设施平台,这也是部分医院部署了智慧服务后并没有达到预期效果的困惑原因之一。

3. 智慧医院基础设施建设痛点

1**、对基础设施重视程度不足**

目前,部分医院对信息系统基础设施重视程度不够,院领导对信息化建设也不够重视,大量时间和精力投入到医院业务发展中,对基础设施建设中出现的问题采用“差不多先生”的做法。

2**、无法满足以病人为中心信息资源整合**

智慧医院建设的前提需要数据的互联互通和实现信息共享。虽然部分医院已经建设了 HIS 、 EMR 、 PACS 及 LIS 等信息系统,但是由于缺乏统一规划,这些系统大多数为分散建设,每个信息系统使用独立的服务器 + 存储系统,导致信息不能充分共享和交换,形成大量“信息烟囱”和“信息孤岛”。

3 、系统灵活性和信息安全性不足

由于重视程度和资金投入的不足,医院的基础设施普遍缺乏灵活负载,双机、备份及容灾措施,系统稳定性差,时常因为各种故障出现信息系统宕机的情况,造成无法挂号、结算、甚至导致患者个人信息丢失,影响就医体验,导致医疗纠纷时有发生。

4**、技术人才不足缺乏必要的运维管理**

医院普遍存在技术人才不足的情况,数据中心设备缺乏日常维护和性能优化,出现故障也无法立即处理。同时,在信息安全方面也缺乏各种安全防护设备和措施,无法达到国家信息安全等级保护的要求。系统经常丢失数据,造成无法弥补的信息数据损失,无法满足基本的信息安全性要求。

5 、系统上线周期长、用户体验差

由于基础设施建设薄弱,缺乏灵活性,在业务系统繁多、难管理的情况下会导致应用系统上线周期过长,长时间投入大量的人力物力,影响医院正常的营业运转,用户体验极差。

综上所述,当前医院的基础建设不能再按以往的传统模式来建设,应从上至下统筹规划,统一标准,且应注重基础设施的灵活性、安全性和可靠性,以满足未来智慧医院的建设要求。

4. 建设以智能化存储系统为核心的基础设施

对医院基础设施的改造和建设,实现全院智慧服务集成和数据的互联互通,建设智慧化医院创新业务系统,存储系统建设需要首当其冲。

首先,医院业务系统数据涉及患者隐私和生命安全,必须进行多重的安全保护,建设双活存储系统、数据灾备系统和数据备份系统,切实做到全方位的数据保护。

其次,医院建设集成交换平台、 CDR 、大数据分析平台、科研平台,实现临床辅助决策和运营决策,一个智能化的数据存储系统是必不可少的,不仅可以打破 “信息烟囱”和“信息孤岛”,还可以让数据在医院实现更灵活的存储和利用。

最后,对医院基础设施要求最高的就是存储系统。医院业务早高峰期需要强大的存储系统高 I/O 并发支持,可靠性支持和灵活的业务负载支持,还需要能够同时支持不同业务厂商的数据类型格式。例如 HIS 系统厂商通常要求提供结构化块存储,而 PACS 系统厂商要求存储具备 NAS 文件功能,需要满足多种数据存储需求。

为了保证改造后的医院基础设施满足智慧医院的业务要求,需要打造以智能化存储系统为核心的基础设施,建设全新的基础设施架构。

5. 智能化存储系统解决方案

5.1 对智能化存储系统的要求

智慧医院的 信息化建设不仅要完善和持续改进传统 HISPACSEMRLIS 等关键业务系统,还要实现互联网医院、远程会诊、 疫情大数据等创新业务。 从对存储系统的要求上来看,主要包括性能、灵活性和数据安全三大方面。

传统 HISPACSEMRLIS 等关键业务系统是医院运行的基础。特别是 HIS 系统对存储性能和可靠性要求极高,如果在医院早高峰期出现性能延时或停机,那么会出现挂号排队,无法办理入院和结算困难等多种问题。而且不同的业务系统对存储系统要求的能力也不同,如前文所述,最好能够提供 SAN/NAS 一体化存储,同时满足 HISPACSEMRLIS 等不同的系统对数据存储的需要。

随着智慧医疗等创新业务的蓬勃发展,未来智慧医院为患者提供服务的形式更灵活多样。目前普遍的创新业务采用了云原生、容器、大数据和 AI 等技术,要求存储系统支持云原生部署、灵活扩展和运维等多种特性。

最后,医院数据安全不用多说,涉及电子病历涉和用户隐私等健康信息是绝对不允许丢失的,建设必要的容灾系统和数据备份系统,对数据进行多重安全保护是必须要做的。

5.2 华为智能化存储助力打造智慧医院

基于华为 OceanStor18510/18810 V5 高端智能混合闪存存储系统打造新一代的医院基础设施,可以实现智慧医院的建设目标。

华为 OceanStor18510/18810 V5 是基于华为自研多核处理器和 SmartMatrix 系统架构的高端智能混合闪存存储系统,可以为医院核心业务提供最高水平的数据服务。通过业界领先的 SmartMatrix 系统架构、 SAN 与 NAS 一体化免网关双活、深度闪存优化技术、高效能的硬件平台以及丰富的效率提升和数据保护方案,在性能、可靠性和数据解决方案方面都达到业界领先水平。

5.2.1 高性能解决方案

OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统首先是一个混合全闪阵列。全闪首先的性能就是快,而且这款存储系统还采用创新的 SmartMatrix 3.0 智能矩阵架构。

该架构采用多引擎(每个引擎最多包括四个控制器,引擎内支持后端互联和持续镜像)的横向扩展体系,最多可提供4个系统机柜和20个硬盘柜,可以无缝配合医院数据中心高度整合、高效率和灵活负载的特点,能够满足医院数据中心HIS/大数据等OLTP/OLAP类型业务高性能要求。
1.1.1 灵活性解决方案
OceanStor 18510 V5/18810 V5 该架构采用多引擎(每个引擎最多包括四个控制器,引擎内支持后端互联和持续镜像)的横向扩展体系,最多可提供 4 个系统机柜和 20 个硬盘柜,可以无缝配合医院数据中心高度整合、高效率和灵活负载的特点,能够满足医院数据中心 HIS/ 大数据等 OLTP/OLAP 类型业务高性能要求。

5.2.2 灵活性解决方案

OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统同时支持 SAN 与 NAS 并行架构。完美的解决了医院 HIS 系统的结构化 SAN 数据和 PACS 系统非结构化 NAS 数据同时存储问题,而且还不需要 NAS 网关,统一了底层的数据存储架构,为存储系统实现双活和灾备奠定了基础。不再需要同时建设两套存储灾备系统,实现了医疗信息系统数据在基础设施层的统一。

OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统拥有无缝融合、强大的兼容能力,不仅可以异构医院原有多种不同的存储设备,实现统一存储,打破“信息烟囱”和“信息孤岛”,避免存储资源的大量浪费。还集成了服务器虚拟化的优化技术(如 VAAI 、 VASA 、 SRM )等。这些技术可以提升虚拟机部署效率、虚拟机承载能力、虚拟机运行效率,简化虚拟环境存储管理,极大的提升了医院存储系统的灵活性。

5.2.3 智能安全解决方案

医院存储系统的安全、可靠、稳定运行是实现数据安全工作的重点。

华为 OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统内嵌多种数据保护功能,不仅支持双活部署模式,还支持 SAN/NAS 一体化双活架构( HyperMetro )和一体化的备份模式( HyperVault )。

基于华为高端智能化存储设备可以实现性能、双活和一体化备份的智能安全数据保障,可以让医院的数据和业务高枕无忧。

首先,通过两台华为 OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统采用“ HyperMetro ”技术建立双活架构,两台阵列之间互为冗余,并且采用了 SAN/NAS 一体化双活架构,即使单阵列出现故障,业务不中断、数据不丢失。

HyperMetro 的技术架构如下图所示:


  1. 医院内部或者是医院的两个不同机房之间使用基于“ HyperMetro ”技术的双活架构 不需要额外的网关设备 ,只需要两台存储阵列同时配置“ HyperMetro ”软件 license 即可提供稳定低时延的一体化双活解决方案。

  2. 华为 “ HyperMetro ”可以 同时支持 SAN/NAS 两种不同的类型的存储协议在同一套存储架构下实现双活。可以同时满足医院数据库系统 SAN 协议数据和 PACS 影像系统 NAS 协议数据安全存储的需要。

  3. 双活存储的 SAN/NAS 共用一套仲裁 ,确保链路故障时同一站点提供服务,确保数据的一致性。

其次,在华为 OceanStor 高端存储上同时配置全闪存硬盘和 SAS 硬盘,全闪存硬盘可以为 HIS 系统提供高性能的 IO ,而 SAS 硬盘可以为虚拟化和其他业务系统提供灵活的存储空间。由于华为 OceanStor 高端存储还支持 SAN/NAS 一体化存储架构,还可以支撑医院 HISPACSEMRLIS 等关键业务系统不同的业务存储需求,真正实现了医院智能化的存储系统。

最后,华为 OceanStor 高端存储支持一体化备份( HyperVault )特性,可以实现系统内或系统间的文件系统数据备份和恢复。通过主存储自带管理软件就可以配置灵活的备份策略,完成备份功能,不依赖于商业的备份软件。降低医院备份成本。而且一体化备份的本地备份采用快照技术进行备份,可以实现秒级备份和恢复,效率更高,管理也更简单,打破医院传统主存储 + 备份软件 + 备份介质的复杂组合,只需使用存储自带管理软件即可完成数据备份任务。

HyperVault 的技术架构如下图所示。

6. 智能化存储系统让医院更智慧

实现智慧医院,医院存储系统升级势在必行。而且存储架构已经向高性能闪存、双活存储和一体化存储等多重混合架构发展。区别于传统的存储架构的单一存储功能和单一数据保护功能,智慧医院需要更智能、更立体、更全方位保护的存储架构。

智慧医院需要更智能的解决问题,特别是在新冠疫情期间,医院已经投入太多的精力在治疗救助和安全防控上,没有更多的时间去应对复杂的 IT 系统问题。如果再没有智能的存储系统帮助医院更智慧的解决基础架构问题,恐怕智慧医院就更无从谈起了。

从已经落地的部分医院运行效果来看,基于华为 OceanStor 高端存储解决方案的医院完全可以解决业务高峰期的 HIS 系统性能问题,医院业务连续性问题,多类型数据存储问题、备份问题和创新业务部署等问题,让医院的业务系统变得更“智慧”也更“聪明”。

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添加新评论11 条评论

匿名用户
2020-12-11 12:59
作为医院信息科从业人员,我认为一套存储应该是根据系统的匹配程度来对各个系统进行优化,哪怕存储的硬件性能再优越,本身系统的数据处理存在问题,也会遇到问题。存储性能只是影响系统效率的一个方面,与数据库,数据的合理匹配更重要
lzx660927lzx660927高级工程师/顾问, 浏阳市中医医院
2020-12-11 11:56
本文阐述了建设智慧医院要解决存储的问题,提出了基于华为Ocea Stor 智能存储观点,我本人非常认同这个观点。关于医院信息的互联互通,虽然传统做法大都是通过接口完成,这容易导致不易维护,升级困难等缺点,但是现在的趋势是建设集成平台来实现信息系统的互动互通,文章对集成平台没有提及,如果有集成平台内容,文章更显新颖性,毕竟集中平台是信息平台成熟度测评必须的内容,也是智慧医院必不可缺少的方面。
一棵枣儿一棵枣儿其它, 医院
2020-12-11 00:03
个人认为医院信息系统的建设中存在的信息孤岛,信息烟囱,主要原因是基于his的交叉系统接口结构,要解决这些问题,只有上线集成平台,统一数据标准格式,让相互交叉的系统结构转变成一对多的星型系统结构。各个系统一致对接集成平台,所有数据交互由集成平台完成,所以集成平台的安全稳定变得尤其重要,就像人体的心脏,一旦停止供血,全院业务系统就会全部瘫痪,所以有一个稳定安全快速的存储系统尤为重要。
cjf159105462cjf159105462数据库管理员, 上海一〇八医院
2020-12-10 19:38
希望能及时安排现场讲解一下
木子小吉吉木子小吉吉数据库运维工程师, 医院
2020-12-10 18:48
基于华为 OceanStor18510/18810 V5 高端智能混合闪存存储系统满足了现代智慧医院对存储系统的要求,如果能够增加智能化的预警机制就更加完美。
heray2323heray2323系统架构师, 中山大学附属肿瘤医院
2020-12-10 17:27
是医院系统建设,尤其是存储建设的一个方案。但是我个人始终秉持着这样一个思路:医院的存储建设方案,要根据各个医院的实际体量、业务场景去规划,我不太建议一套存储解决所有问题,虽然这样做有这样做的好处,如管理方便、使用简单,架构简单。但是我更倾向于不同的业务系统,如HIS、PACS等采用不同的存储方案,这样会相对独立一些,出现问题后的排查、恢复以及影响面都不会那么大,当然相对应的带来的就是管理复杂,容灾复杂。这也取决于建设者自己的取舍,不存在绝对最优的方案,利弊均有,看取舍
liufuliufu软件开发工程师, 邯郸县医院
2020-12-10 12:41
作为一个多年医院信息管理人员,如何解决存储安全和高性能是一个非常重要的课题,华为OceanStor 高端存储解决方案,完美契合医疗行业特点,值得推荐
匿名用户
2020-12-07 17:09
对OceanStor 18510 V5/18810 V5 存储系统的产品介绍很全面,安全、可靠。国货当自强。
michael1983michael1983技术总监, 某证券
2020-12-07 16:13
OceanStor 高端存储解决方案在医疗行业的适用度和匹配度,简直完美。 存储自身的多控架构,确保硬件本身的可用率保障,再加上HyperMetro,对RTO多了双重保障,ScaleUP的体系架构在相当长一段时间内,都可以满足医疗行业的数据和性能要求。
hufeng719hufeng719系统工程师, 某钢铁企业
2020-12-07 15:55
OceanStor智能存储是底层助力,真正的避免“烟囱式”建设是应用层的整合,业务的整合。存储双活可以完美的解决数据安全风险。考虑下5-10年后存储的扩展方面 又得需要一场大动作。
mayu0630mayu0630数据库管理员, 北明
2020-12-07 15:23
华为OceanStor 高端存储解决方案在医院HIS系统方面的应用,值得大家学习和思考。
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