远程医疗的应用领域

远程医疗技术所要实现的目标主要包括：以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗会诊系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统和以家庭病床为目的的远程病床监护系统。
应用的目的和需求不同，在远程医疗系统中配置的设备和使用的通信网络环境也有所不同。远程医疗诊断系统主要配置各种数字化医疗仪器和相应的通信接口，并且主要在医院内部的局域网上运行。终端用户设备包括电子扫描仪、数字摄像机以及话筒、扬声器等。远程医疗教育系统与医疗会诊系统相似，主要是采用视频会议方式在宽带网上运行。无论哪一种远程医疗系统，计算机和多媒体设备都是必不可少的。
远程医疗的应用范围很广泛，通常可用于放射科、病例科、皮肤科、心脏科、内诊镜以及神经科等多种病例。远程医疗技术的应用十分广泛，因此决定这项技术具有巨大的发展空间。 远程医疗中多媒体技术的应用有赖于各种各样多媒体数字设备的支持。在远程医疗中多媒体技术主要应用在以下几个方面：
(1) 媒体采集。可以通过数字摄像机（头）采集到高分辨率的图像。
(2) 媒体存储。音频、视频以及医学图像均需在计算机内暂时或永久存储，这可用磁性或光磁器件（如硬盘、软盘、光盘等）实现。
(3) 压缩/解压缩。现在流行的JPEG图像压缩标准可以做到10∶1到20∶1，并经诊断结果表明它对图像没有损害性。
(4) 图像处理。它的基本功能应包括角度旋转、水平垂直伸缩、校正采集误差，并在诊所条件下能用肉眼观察到清晰的图像。
(5) 用户界面。在医学上图形界面最为普遍，因为它能反映更多的医用信息（可视化信息），因此显示器、键盘、鼠标以及窗口管理软件是最基本的远程医疗用户界面。另外，多媒体设备也是需要的。 (1) 网络接口。不同的远程医疗需求和通信环境，对通信网络的选择也是多种多样的，因此网络接口速率也有高低区别。
(2)网络协议。在远程医疗系统中广泛采用ATM（异步转移模式）互联协议。在电话网上传输医学图像可以采用H324视频会议协议。TCP/IP协议可用于局域网和广域网接口，用它接入医学图像和远端的医疗信息源。
(3) 视频传输。根据不同的远程医疗需求，视频传输速率也是不同的，大致可以分为低速率和高速率传输两类，前者用于视频会议，后者则用于诊断视频的传输。
(4) 音频传输。在远程医疗系统内除了视频外，还有音频传输，它也可分为低速率和高速率传输两类，前者用于咨询会诊，后者则用于诊断病情。
(5) 静态图像（片）传输。通常静态图像（片）的传输是单向通信，传输速率以单幅来计算，并且流量具有突发性。
(6) 病历档案。它也是单向传输，并且主要是文本信息，因此传输带宽要求不高。
(7) 骨干网络。作为远程医疗的骨干网络可有多种选择，但随着网络的扩大，有必要通过网桥或路由器将各个局域网互联成为广域网。 20世纪50年代末，美国学者Wittson首先将双向电视系统用于医疗；同年，Jutra等人创立了远程放射医学。此后，美国不断有人利用通信和电子技术进行医学活动，并出现了Telemedicine一词，现在国内专家统一将其译为“远程医疗（或远程医学）”。
第一代远程医疗
60年代初到80年代中期的远程医疗活动被视为第一代远程医疗。这一阶段的远程医疗发展较慢。从客观上分析，当时的信息技术还不够发达，信息高速公路正处于新生阶段，信息传送量极为有限，远程医疗受到通信条件的制约。
第二代远程医疗
自80年代后期，随着现代通信技术水平的不断提高，一大批有价值的项目相继启动，其声势和影响远远超过了第一代技术，可以被视为第二代远程医疗。从Medline所收录的文献数量看，1988年～1997年的10年间，远程医疗方面的文献数量呈几何级数增长。在远程医疗系统的实施过程中，美国和西欧国家发展速度最快，多是通过卫星和综合业务数据网（ISDN），在远程咨询、远程会诊、医学图像的远距离传输、远程会议和军事医学方面取得了较大进展。1988年美国提出远程医疗系统应作为一个开放的分布式系统的概念，即从广义上讲，远程医疗应包括现代信息技术，特别是双向视听通信技术、计算机及遥感技术，向远方病人传送医学服务或医生之间的信息交流。同时美国学者还对远程医疗系统的概念做了如下定义：远程医疗系统是指一个整体，它通过通信和计算机技术给特定人群提供医疗服务。这一系统包括远程诊断、信息服务、远程教育等多种功能，它是以计算机和网络通信为基础，针对医学资料的多媒体技术，进行远距离视频、音频信息传输、存储、查询及显示。乔治亚州教育医学系统（CSAMS）是目前世界上规模最大、覆盖面最广的远程教育和远程医疗网络，可进行有线、无线和卫星通信活动，远程医疗网是其中的一部分。
欧洲及欧盟组织了3个生物医学工程实验室、10个大公司、20个病理学实验室和120个终端用户参加的大规模远程医疗系统推广实验，推动了远程医疗的普及。澳大利亚、南非、日本、香港等国家和地区也相继开展了各种形式的远程医疗活动。1988年12月，前苏联亚美尼亚共和国发生强烈地震，在美苏太空生理联合工作组的支持下，美国国家宇航局首次进行了国际间远程医疗，使亚美尼亚的一家医院与美国四家医院联通会诊。这表明远程医疗能够跨越国际间政治、文化、社会以及经济的界限。
美国的远程医疗虽然起步早，但其司法制度曾一度阻碍了远程医疗的全面开展。所谓远程仅限于某一州内，因为美国要求行医需取得所在州的行医执照，跨州行医涉及到法律问题。据统计，1993年，美国和加拿大约有2250例病人通过远程医疗系统就诊，其中1000人是由得克萨斯州的定点医生进行的仅3～5分钟的肾透析会诊；其余病种的平均会诊时间约35分钟。
美国的远程医疗工程拥有专款，部分由各州和联邦资金委员会提供。1994年的财政年度中，至少有13个不同的联邦拨款计划为远程医疗拨款8500万美元，仅佐治亚州就拨款800万元，用以建立6个地区的远程医疗网络。 第三代远程医疗
2010年开始远程医疗逐步呈现走进社区，走向家庭，更多的面向个人，提供定向，个性的服务发展特点。根据奇笛网的智能家居行业报告远程医疗与智能手机的发展紧密同步，物联网技术的发展与智能手机的普及，远程医疗也开始与云计算、云服务结合起来，众多的智能健康医疗产品逐渐面世，远程血压仪、远程心电仪，甚至远程胎心仪的出现，给广大的普通用户提供了更方便、更贴心的日常医疗预防、医疗监控服务。远程医疗也从疾病救治发展到疾病预防的阶段。
谷歌开测远程医疗服务
10月13日国外媒体Recode报道，谷歌(53794, 473, 089%)目前正在悄然进军日趋热门的远程医疗领域。谷歌官方微博证实已经开始测试远程医疗服务，病人可以通过视频就诊 。 我国是一个幅员广阔的国家，医疗水平有明显的区域性差别，特别是广大农村和边远地区，因此远程医疗在我国更有发展的必要。我国从上世纪80年代才开始远程医疗的探索。1988年解放军总医院通过卫星与德国一家医院进行了神经外科远程病例讨论。1995年上海教育科研网、上海医大远程会诊项目启动，并成立了远程医疗会诊研究室。目前经过验收合格并正式投入运营的包括中国医学科学院北京协和医院、中国医学科学院阜外心血管病医院等全国二十多个省市的数十家医院网站，已经为数百例各地疑难急重症患者进行了远程、异地、实时、动态电视直播会诊，成功地进行了大型国际会议全程转播，并组织国内外专题讲座、学术交流和手术观摩数十次，极大地促进了我国远程医疗事业的发展。
根据国家卫生信息化的总体规划,解放军总后勤部卫生部提出了军队卫生系统信息化建设“三大工程”，并分别被列为国家“金卫工程”军字1、2、3号工程，其中军字2号工程即为建设全军医药卫生信息网络和远程医疗会诊系统。
尽管我国的远程医疗已取得了初步的成果，但是距发达国家水平还有很大差距，在技术、政策、法规、实际应用方面还需不断完善; 同时，广大人民群众对远程医疗的认识还有待进一步提高。
远程医疗技术的发展与通信、信息技术的进步密不可分。我国幅员广阔，特别是广大农村和边远地区医疗水平较低，远程医疗更有发展的必要，但目前仍然受到技术、法律和认识的制约。
为了实现对重症病人的监护，早期大多数医院采取了电视监控的手段，这就是远程医疗的雏形。计算机技术和通信技术的发展，特别是互联网络的发展，为远程诊断、远程治疗和远程手术提供了技术平台。于是，现代意义上的远程医疗作为一项新的应用技术提了出来，并很快得到了广泛的关注。

一、无线通信技术概述

目前主流的无线传输技术可分为：高功耗、高速率的广域网传输技术（2G/3G/4G蜂窝通信技术、微波调制传输等）；低功耗、低速率的广域网传输技术（Lora、Sigfox、NB-IoT等）；高功耗、高速率的近距离传输技术（WIFI、蓝牙等）；低功耗、低速率的近距离传输技术（ZigBee）。

在以无人区输电线路视频回传为主要业务需求的场景下，窄带和近距离传输的物联网无线技术并不适用该场景。目前主流的无线视频监控技术有WLAN（无线局域网）、模拟微波调制技术、4G/5G移动物联网技术、卫星通信技术。各技术的特性分析如下：

（1）WLAN（无线局域网）

WLAN（无线局域网）与一般传统的以太网（Ethernet）的概念并没有多大的差异，只是将以太网的线路传输部分（普通网卡--五类线--普通HUB）转变成无线传输形式（无线网卡--微波—AP，AP可理解为无线HUB），也可以说是双向通讯的数字微波通信。

（2）模拟微波调制技术

模拟微波调制技术是将视频信号直接调制在微波的通道上，通过天线发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，再通过微波接收机解调出原来的视频信号。此种监控方式没有压缩损耗，几乎不会产生延时，因此可以保证视频质量，但其只适合点对点单路传输，不适合规模部署，此外因没有调制校准过程，抗干扰性差，在无线信号环境复杂的情况下几乎不可以使用。

（3）4G/5G移动物联网技术

利用运营商提供的4G/5G无线移动网络，可实现视频图像高质量地传输。

（4）卫星通信技术

依靠传统的通信卫星或高通量卫星技术，视频终端通过卫星传输通道实现点对点的通信。

各类无线视频监控技术的优缺点可归纳如下：

二、技术分析

为实现无人区输电线线路视频监控、在线监测等业务信息回传，可采用WLAN（无线局域网）、卫星通信技术等。

（一）WLAN（无线局域网）

目前，Mesh组网和WDS组网均能实现两个无线接入节点之间的无线链路通信，实现无线网络的扩展，可广泛应用于无线视频监控回传网络中，各组网特性分析如下：

（1）WDS组网

WDS组网通过无线网桥连接两个独立的局域网段。WDS组网结构包含点对点、点对多点。

目前无线网桥设备可实现点对点10km以上的远距离传输，实际数据吞吐量不低于200Mbps，整机功率小于20W。在整个组网中无线网桥根据节点作用的不同可实现不同的工作模式：在覆盖场景下支持AP（基站）工作模式、在接入场景下支持CPE（客户端）工作模式、在回传场景下支持WDS工作模式。

（2）Mesh组网

图1 典型Mesh组网架构

在Mesh网络中,如果某个节点的AP发生故障,它可以重新再选择一个AP进行通信,数据仍然可以高速地到达目的地，可以有效避免单点故障，所以Mesh网络比WDS网络更加稳定。

Mesh组网虽然便捷灵活，但整体链路带宽较低并且开销较大，在链路较长、跳接数量较多的情况下无法保障数据的正常传输。

（3）Mesh组网与WDS组网的对比

（二）卫星通信技术

国内卫星通信主要采用传统的Ku卫星和高通量通信卫星，其中高通量通信卫星主要是位于地球同步轨道的中星16号卫星、亚太6D卫星。目前中星16号卫星已实现商用，亚太6D卫星还处在在轨试运行阶段。“中星16号”卫星单站下载和回传速率最高可达150Mbps和12Mbps，单站整机功率约为40W左右。

由于卫星远端站最大回传速率较低、“南山效应”、功耗较高等问题制约了其在输电线路视频回传业务的广泛应用。但卫星远端站可作为无线回传网络上监测点零星补点的手段，也可结合Wi-Fi桥接技术，在输电线路或变电站巡检、应急救援时提供近程的通信覆盖，并且可配置COFDM图传设备将无人机自主巡检时视频画面通过卫星通道实现实时回传。

三、应用场景

按照某输电线路无网络覆盖的情况，可分为以下两种场景进行监控信号回传方案的设计：

场景一：整条输电线路无网络覆盖的区域零散、无网络覆盖区间范围较短。无网络覆盖区域可通过Mesh组网或WDS组网搭建的无线链路将业务信息汇聚至具备运营商信号的电力铁塔，通过4G CPE设备接入运营商电力无线专网APN通道回传至监控中心。

图2 场景一组网架构（示例）

场景二：输电线路无网络覆盖区域较广。无网络覆盖区域通过Mesh组网或WDS组网搭建的无线链路将业务信息直接回传至就近变电站（就近变电站是指据输电线路较近的变电站）。但其能够实现的网络覆盖距离会受制于设备的带宽、组网主链路跳接次数等，需根据实际的变电站两站之间的距离、需观察的点位数量等做进一步的业务模型分析。

图3 场景二组网架构（示例）

对于Mesh组网或WDS组网架构的选择需根据实际输电线路沿线观测点数量和点位位置进行部署，总体组网拓扑为主链路采用（汇聚节点间）多跳接力（桥接）的方式，汇聚节点采用点对多点实现近程覆盖。而因延时或受带宽限制使得采用上述两种组网架构的最优化情况下仍然存在无法回传的监测点位，可采用卫星通信技术作为补点的手段，从而实现输电线路无网络覆盖区域监测点位监控信息的回传。

四、无线传输拓扑图

图4 单链路多跳桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

图5 点对多点桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，前端的两个或多个铁塔可通过点对多点方式将采集的信息传输到一个铁塔上，然后再通过网桥间多跳桥接方式构建的传输链路将汇总的信息回传。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

图6 桥接加mesh组网传输拓扑图

在户外电力铁塔间无遮挡情况下，可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。当其中三个或多个铁塔间均无遮挡时，可设置mesh组网，增强链路抗毁性，保证链路可靠性。

图7 多链路多跳桥接传输拓扑图

在户外电力铁塔间有遮挡情况下，部分无遮挡铁塔间可通过网桥间多跳桥接方式构建传输链路，传输各种视频信号，有遮挡的铁塔无法直接回传时，可根据现场情况选择附近其他铁塔进行回传。最前端使用ST58T8G设备。中间铁塔使用ST5801GB-M3设备（三模设备），该设备可用其中两个模块分别接受前端信号和发送信号，第三个模块可用来做无线覆盖，当检修时，现场检修人员可通过无线设备和检修车辆间构建通信网络。车辆可通过无线设备与附近铁塔上的网络或卫星将前端工作人员采集的数据进行回传。

路由器分为工业与普通家用的，像工业路由器是物联网和工控系统的核心组成器件。网关起的是承上启下的作用。上即上位机，电脑/触屏监控系统、MES这些；下即下位机，包括PLC、传感器、嵌入式芯片等。如爱陆通AR7091就属于工业智能网关，它的基本功能就是“翻译功能”将不同协议的下位机产品反馈给上位机、数据传输、加密透传等。工业网关主要有以下得3种常见作用：

一、工业路由器可以完成数据的实时采集。
工业路由器连接设备的plc，实时采集工业设备运行的参数信息，可实现设备的数据实时采集，断线续传等功能。专业的工业网关可以在加密的情况下采集数据，实现数据的远程采集与传递。
二、工业路由器可以通过云端平台实现设备的远程监控与管理。
工业路由器采集到的数据传递云端平台，一旦设备运行过程中出现故障，物联网云平台就会向设备管理者推送报警信息。设备管理人员登入云端平台查看故障，通过工业网关实现设备的远程监控与调试。
三、工业路由器可实现协议转换本地互联互通。
工业路由器可实现多种协议转化为一种标准协议如ModbusTCP、OPCUA等通用协议，实现本地不同设备之间互相通信。
以上就是工业路由器的三大主要用途，其实AR7091还可实现视频监控、边缘计算、巡检打卡等功能。

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