公共卫生多级分布式信息应用系统技术架构
国家公共卫生信息系统现状与发展.pptx
国家卫生信息 框架 & 统一卫
生信息学
2. 我国公共卫生信息系统建设规划
2003年SARS危机，暴露了我国公共卫生发展滞后、 应急机制不健全、组织指挥不统一、信息渠道不 畅通，疫情蔓延造成国民经济严重损失。
国务院要求用3年时间，基本建立突发公共卫生 事件应急机制、疾病预防控制体系、医疗救治体 系和卫生执法监督体系。
❖ 二期项目建设工程正在进行
❖ 信息资源规划；计划免疫；视频会议；安全网络；
2.2.2 卫生监督执法信息系统建设
建立各级CHIS信息采集和网络通讯系统，以及国 家和省级卫生监督执法信息平台
规范卫生监督执法信息报告时间和程序，建立卫 生监督执法报告个案数据库
开发卫生监督执法过程中科学的现场数据采集方 式
疾病控制 政策制定
活动控制 资源管理
项目活动数据
项目过程监督
行政管理数据
行政管理
卫生行政
不同目的, 不同数据, 不同方法
1.5 公共卫生信息内容
法定传染病 疾病监测点 专病报告系统 实验室网络及监测 临床症状监测
危险因素 食品卫生与中毒 环境、放射、职业卫生 医疗服务监督
监测 响应
疾病监测
预防控制
系统建设内容和分工：提出5项任务，明确部 门职责。
信息化工作组织
领导层 事务层
组长 王陇德
副组长 马晓伟
主任 副主任 副主任
饶克勤 毛群安 于竞进
统计信息中心 办公厅 疾控司
副主任 副主任 副主任
刘金锋 沈洁 王才有
医政司 中国CDC 统计信息中心
2.2 规划提出3年发展目标
依托国家公用数据网，建立覆盖各级卫生行政部门、 CDC、CHIS、医疗机构的高效、快速、通畅的信息网 络系统，触角延伸到城乡社区；
国家公共卫生信息系统建设方案
5、国家公共卫生信息系统网络平台
国家建立PHIS网络平台、数据中心、 国家建立PHIS网络平台、数据中心、指挥中心 PHIS网络平台 中国CDC 中国CDC建立疫情与突发公共卫生事件报告与 CDC建立疫情与突发公共卫生事件报告与 监测数据中心 卫生监督中心建立卫生监督执法数据中心 统计信息中心建立卫生资源和医疗救治信息数 据仓库 卫生部建立国家突发公共卫生应急指挥中心
3、地(市)公共卫生信息系统网络平台
地级市(包括计划单列市和省会城市) 地级市(包括计划单列市和省会城市)建立 公共卫生信息系统网络平台。 公共卫生信息系统网络平台。 通过建立局域网， 通过建立局域网，专线方式接入国家公用 数据网，与县( 卫生局，各级各类CDC CDC、 数据网，与县(区)卫生局，各级各类CDC、 CHIS、医疗机构连接形成区域卫生信息网。 CHIS、医疗机构连接形成区域卫生信息网。 地(市)级公共卫生信息网络平台功能主要 包括区域各类公共卫生数据库、数据传输、 包括区域各类公共卫生数据库、数据传输、 预警预报、医疗救治、指挥调度、 预警预报、医疗救治、指挥调度、视频会 信息发布等功能。 议、信息发布等功能。
（五）应急指挥中心与决策系统
建立国家公共卫生信息系统网络平台 建立国家公共卫生及其相关信息数据仓库 完成指挥中心与决策系统软件开发 建立与相关部门的信息交换机制和协调机制 按照平战结合原则， 按照平战结合原则，建立和规范指挥中心业 务流程，数据库、知识库、模型库。 务流程，数据库、知识库、模型库。
有条件的乡镇卫生院或基层医疗 卫生单位建立计算机工作站， 卫生单位建立计算机工作站，条 件不足的单位购买专用上网电话 机，以拨号方式接入国家公用数 据网络， 据网络，与县及县以上公共卫生 信息网络连接。 信息网络连接。 按照国家法律规定和卫生行政部 门的要求，报告疫情、突发公共 门的要求，报告疫情、 卫生事件、资源及相关信息。 卫生事件、资源及相关信息。
公共卫生大数据平台架构
link任 佳 张建军 青岛市疾病预防控制中心（1981-）女，山东青岛人，张建军（1979-）男，内蒙古呼和浩特，硕士，副高，主要研究方向：计算机；王图1 公共卫生大数据5V特点中国科技信息2020年第6期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2019科技工作现了大数据是从海量的信息数据中挖掘出具有高价值的数据的特点。
真实性（Veracity）疾病预防控制信息化建设经过近10年来的发展，构建了覆盖全国的网络直报系统，其数据来自全国98%的县级县级以上医院和91%的乡镇卫生院，其数据具有很强的真实性，可信性，有效性和可审计性。
公共卫生大数据的思考大数据时代的到来，使得传统卫生统计分析方法无法完全适应日新月异的数据环境，数据海量，却也存在一系列的问题：第一，信息过量，难以消化；第二，信息真实性准确性难以保证；第三、信息形式不一，难以处理。
信息缺乏是公共卫生以及相当多的医疗单位，在数据大集中之后面临的尴尬问题。
目前大多数事务型数据库仅实现了数据录入，查询和统计等较低层次的功能，如何通过数据分析发现更高的价值，是公共卫生需进一步探讨的问题。
公共卫生大数据平台架构基于以上理论与思考，笔者认为公共卫生大数据平台架构应包括五层及两个基本策略：公共卫生大数据来源层，公共卫生大数据标准化层、公共卫生大数据共享层、公共卫生大数据管理层、基于公共卫生大数据的各种应用，公共卫生大数据安全策略及公共卫生大数据隐私保护策略。
如图2所示。
疾病预防控制大数据来源层。
主要包括来自医疗管理信息系统的数据，以及国家网络直报系统上传数据。
如：电子病历数据，健康档案数据，医疗影像数据，主要是关系数据库的结构化数据源，也包括目前新兴的来自可穿戴设备物联网数据，如血压测量数据，监测数据，心率监测数据等医疗健康数据。
疾病预防控制大数据标准化层。
由于数据类型多样，来源也不尽相同。
公共服务综合信息平台系统建设方案
的安全性和可靠性。
隐私保护技术
03
采用匿名化处理、去标识化等技术手段，保护用户隐私信息，
确保用户信息安全。
服务接口设计与调用
要点一
API接口设计
要点二
服务调用方式
根据平台业务需求和特点，设计并规 范API接口，确保服务的稳定性和可 用性。
采用RESTful API、SOAP等协议，通 过HTTP请求方式进行服务调用，实 现服务的快速响应和交互能力。
03
关键技术及实现方法
数据存储与处理技术
大数据处理技术
采用分布式存储和计算框架，如Hadoop和Spark，处理大规模数据，提高数据处理效率和准确性。
数据存储与管理技术
利用关系型数据库（如MySQL、PostgreSQL等）和非关系型数据库（如MongoDB、Cassandra等）进行数据存储和管理 ，确保数据安全可靠。
加大对系统使用方法和理念的培训与宣传力度，提高用户满意 度。
07
总结与展望
研究成果总结
制定了科学合理的系统架构设计，实现了多部门 、多层次、多业务的协同和整合。
结合实际情况，解决了公共服务领域存在的多头 管理、重复建设、信息孤岛等问题。
采用了先进的信息技术手段，实现了数据共享、 信息交流、流程优化等功能，提高了公共服务效 率和质量。
要点三
服务容错与负载均衡
采用服务熔断、负载均衡等技术手段 ，确保服务的容错能力和可用性，提 高平台的整体性能和稳定性。
04
系统数据库设计
数据存储方案设计
分布式存储
利用分布式存储技术，如HDFS、 Cassandra等，实现数据的可靠存储和共 免数据丢失或损坏，需建立多份相同 数据的副本，确保数据的可用性和完整性 。
信息系统的分布式物理结构
信息系统的分布式物理结构
信息系统的分布式结构是客户机/服务器结构的一种特殊类型。
在这种结构中，数据分布存储在多台服务器上。
一个分布式数据库是由分布于计算机网络上的多个逻辑相关的数据库组成的，其中，网络上的每个节点都具有独立处理能力，可以执行局部应用运算，也可通过网络执行全局应用运算。
分布式结构没有固定的连接形式。
从发信点到收信点的通路不止一条，通信时，由网络根据各结点的动态情况选择通信的实际路径。
通信的控制功能分散在各结点上。
它是最复杂的一种结构。
它的通信控制也最复杂，对分散在各结点上的数据资源的管理也很复杂。
由于结点问存在多条通路，当某些结点和链路发生故障时，仍有可能保证通信，所以有较高的可靠性。
分布式应用架构与微服务
分布式应用架构与微服务近年来，随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，分布式应用架构和微服务方案越来越受到企业和开发者的青睐。
本文将结合实际案例，从定义、架构及应用场景等方面，对分布式应用架构和微服务进行探讨。
一、什么是分布式应用架构？分布式应用架构是指系统的各个功能模块分布在不同的服务器上，通过远程调用、消息传递等方式实现协同工作，以实现系统高性能、高可用、高并发和灵活性等要求。
这也是为什么在云计算时代，分布式应用架构如此受到欢迎的原因。
传统的应用架构维护一体化的应用程序，当业务规模或用户数量增加时，需要通过硬件升级、网络优化等方式来提高应用程序的扩展性。
与此相反，分布式应用架构将应用程序拆分为多个服务，这些服务可以在不同的服务器和数据中心上运行，并且通过异步通信、负载均衡等方式实现高效协同工作。
因此在业务需求或流量峰值增长时，可以通过增加或删除服务节点的方式来动态调整资源，提高应用程序的弹性和可扩展性。
二、什么是微服务？微服务是一种基于分布式架构的应用，将一个大型的应用程序拆分成一系列小而独立的服务单元。
每个服务单元都可以独立运行、部署和维护，并可以使用不同的编程语言、技术和工具进行开发。
这种松耦合的服务单元，通过一些轻量级的协议和接口进行通信，将一些数据进行交换，并共同协作来完成一个复杂的应用程序。
相比传统的单体架构，微服务方案具有以下优势：1. 提高应用程序的可维护性和可扩展性。
每个服务单元都可以独立开发、部署和维护，并且可以在不影响其他服务的情况下进行升级或替换。
2. 提高应用程序的弹性和可恢复性。
由于服务单元是独立的，因此在出现故障时可以快速定位故障点，并对单独故障点进行恢复，而不会像传统的应用程序一样导致整个系统的崩溃。
3. 提高应用程序的团队协作和效率。
每个服务单元的职责是明确的，团队成员可以根据职责分工，将复杂的应用程序拆分为多个小而独立的服务单元，减少各个服务单元之间的依赖关系，提高团队的协作和效率。
分布式架构服务方案
分布式架构服务方案分布式架构服务方案指的是基于分布式系统的服务架构方案，它具有高性能、可扩展性、高可靠性等特点，在大规模应用场景中得到广泛应用。
下面是一个分布式架构服务方案的详细介绍，包括架构设计和技术选择等。
1. 架构设计分布式架构服务方案的核心是将系统的各个功能模块部署在多台服务器上，通过网络协议进行通信和协同工作。
具体的架构设计包括以下几个主要方面：(1) 模块拆分：将系统拆分为多个独立的功能模块，每个模块运行在独立的服务器上。
模块之间通过接口进行通信，实现功能的协同工作。
(2) 负载均衡：通过负载均衡技术将请求分发到不同的服务器上，确保各个服务器的负载均衡，提高系统的性能和可靠性。
(3) 数据分片：对于大规模数据存储的系统，可以采用数据分片的方式将数据分布在多台服务器上，提高数据的读写性能和可扩展性。
(4) 高可靠性：通过多台服务器的冗余部署和故障转移机制，提高系统的可用性和可靠性。
2. 技术选择分布式架构服务方案需要选择适合的技术和工具来支持系统的构建和运行。
下面是一些常见的技术选择：(1) 服务框架：选择合适的分布式服务框架，如Spring Cloud、Dubbo等，用于实现服务的注册、发现、调用等功能。
(2) 数据库：选择分布式数据库，如MySQL Cluster、HBase等，用于存储和管理系统的数据。
(3) 缓存：选择适当的缓存系统，如Redis、Memcached等，用于提高系统的性能和可扩展性。
(4) 消息队列：选择合适的消息队列系统，如Kafka、RabbitMQ等，用于实现模块间的异步通信和解耦。
(5) 负载均衡：选择合适的负载均衡软件或硬件设备，如Nginx、HAProxy等，用于实现请求的分发和负载均衡。
(6) 容器化技术：选择合适的容器化技术，如Docker、Kubernetes等，用于快速部署和管理分布式系统。
(7) 监控和调试：选择合适的监控和调试工具，如Prometheus、Zipkin等，用于实时监控系统的运行状态和进行分布式调试。
面向大数据的分布式系统架构设计
面向大数据的分布式系统架构设计随着互联网技术的不断发展和普及，数据量呈现爆炸式增长，传统的单机存储和处理方式已经无法满足需求。
分布式系统作为一种新的解决方案正在逐渐被广泛应用。
近年来，随着大数据时代的到来，面向大数据的分布式系统架构设计也成为了互联网企业的核心问题之一。
一、什么是大数据？大数据即指数据量庞大、来源复杂、类型繁多的数据。
这些数据来源包括社交媒体、互联网日志、传感器等。
大数据的处理需要采用大数据技术，如分布式存储、并行计算等。
二、为什么需要分布式系统？传统单机系统存在以下缺点：1. 存储容量有限：传统存储系统难以扩展存储容量。
2. 处理速度慢：单机处理速度有限，无法满足大数据处理需求。
3. 可靠性低：单机系统容易因为硬件故障或软件缺陷导致数据丢失或损坏。
分布式系统可以解决以上问题，它将数据分散在多台计算机上，每台计算机只负责部分数据的存储和处理。
由于数据分散在多台计算机上，分布式系统可以简单地通过增加计算机数量来扩展存储容量和处理能力。
三、分布式系统的架构分布式系统架构包括三层：数据存储层、计算层和应用层。
其中，数据存储层负责数据的持久化存储，计算层负责数据的计算和处理，应用层向用户提供各种应用服务。
1. 数据存储层数据存储层负责数据的持久化存储，通常采用分布式文件系统或分布式数据库。
分布式文件系统是一种对数据进行分布式存储和管理的文件系统。
它将文件分散存储在多台计算机上，每台计算机只负责部分文件的存储和管理。
分布式文件系统具有容错性、可扩展性、高可用性等优点。
分布式数据库是一种通过将数据分散在多台计算机上来扩展存储容量和处理能力的数据库。
分布式数据库包含多台计算机，每台计算机都包含部分数据库。
分布式数据库需要解决分布式数据的一致性、容错性等问题。
2. 计算层计算层负责数据的计算和处理，通常采用并行计算框架。
并行计算框架是一种基于并行计算技术的计算框架。
它将计算任务分散在多台计算机上，每台计算机只负责部分计算任务。
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区域 卫生 平台
数据采集与分拣
数据管理与共享
数据分析与发布
收集 服务
服务
高性能处理、安全与审计、监控与运维
规则驱动 数据交换 安全透明 访问
金字塔信 息模型
动/ 静 数据汇总
公共卫生平台 B（下级）
多级公共卫生平台的总体框架
公共卫生平台 A（上级） 医疗 机构 应用
定义
收集
监测
评价 应用集成（流程、规则）
于 80/50mmHg ）、意识丧失、昏迷、抽搐、大小便失禁、瘙痒、荨麻疹及其他皮
疹” 四个字段以上 D ：有“肾上腺素、副肾素、多巴胺、地塞米松”治疗
不良反应 = “过敏样反应”？“过敏性休克”
多级公共卫生平台的总体框架
公共卫生平台 A（上级） 医疗 机构 应用
定义
收集
监测
评价 应用集成（流程、规则）
人的卫生 活动 事件
平台部署 A节点
业务管理
样本
规则
接口服务
发布队列 数据库
区域平台B
统计
统一共享
应用系统 1
应用系统……
……
流程
规则举例
流程规则
将医疗机构发现的高血压病人转发到负责病人所在区域的社区卫生管理信 息系统
数据的处理规则
A ：包含“恶心、呕吐、抽搐、呼吸困难、胸闷、皮疹、面色潮红、意识模糊、疼痛” 四个以上 B ：包含“血压低于50/80mmHg” C ：包含“胸闷、心悸、喉头堵塞感、呼吸困难、脸色涨红、濒危感、口干、头昏、 面部、四肢麻木、面部苍白、烦躁不安、畏寒、冒冷汗、脉搏微弱、血压下降（小
预警推断管理 阈值定义 无效判定
外部关联
规则驱动交换 金字塔模型保证扩展 透明访问便于规划数据落地 静态数据汇总满足常规分析 动态数据汇总满足临时和实时处理
外部关联
公共卫生平台 A（上级） 医疗 机构 应用
定义
收集
监测
评价
干预
定义 其它相 关应用
应用集成（流程、规则）
数据采集与分拣 数据管理与共享 数据分析与发布
• • • • 事件跟踪 现状评价 趋势分析 …
安 全 / 运 维 管 理 体 系
信息交换与集成
网络、服务器、存储等环境
建设策略与设计目标
内部整合，外部互联 数据：总体评价，重点细化
金字塔形数据
不同粒度的汇总
局部明细 可获取全局和明细
结构：模型共享，规则驱动
数据元 / 集 信息模型 卫生政策 业务规则 开放的集成架构
技术：
流畅的数据处理与共享体系 及时的统计与异常探测 面向发展的接口设计
多级公共卫生平台的总体框架 – 宏观
接口
安全
基础 支撑
业务
核心 业务 辅助 决策
监控
数据模型
多级公共卫生平台的总体框架
公共卫生平台 A（上级） 医疗 机构 应用
定义
收集
监测
评价 应用集成（流程、规则）
干预
定义 其它相 关应用
高效的数据处理
数据及时性，数据一致性差异
与其它系统的集成 ……
公共卫生信息化的基本框架
信息门户 行政办公与公卫监管 卫 生 标 准 与 规 范
业务管理/风险 监测
•病人 •动物/媒介 •交通 •环境 •…
评估分析 与预警
• • • • 常规统计 复杂模型统计 GIS、图、表 …
干预与事件应 对
公共卫生平台 B（下级）
公共技术支撑
高性能快速处理通道，降低阻塞 扩展性保证后续发展和规则调整 建立统一的审计策略 为运维管理提供监控手段
公共技术支撑
批处理
性能
通道
人工
采集/业 务管理
通知
分发
共享
流程
快速 统计
模式 匹配
规则与扩展接口
缓存
均衡
异步服务
大数据处理
审计
监控
小结
统筹思考，架构合理，快速处理，发展空间
公共卫生信息系统 集成、个性化、协作
多级公共卫生平台建设 相关背景
卫生部 3521 规划 公共政策与个性化发展 公共卫生业务管理细化、深入 医疗卫生与公共卫生的整合 信息化技术发展
多级分布式公共卫生平台
整合资源、优化流程、创新模式、生态多赢 满足独立功能需要 可独立部署，可集成 本级横向互联，多级纵向互联
时间 对象人群 业务分类 病种 管理相关 指标
时间 对象人群
业务分类
病种
管理相关
指标
传染病发病情况分析 ……
主题库
……
数据分析与发布
监测信息管理 数据定义 信息收集 风险信息管理 数据筛选 数据加工 预警指标管理 指标定义 模型计算
决策应对管理 任务调度 危机消除
预警信号管理 信号发送 信号调查
接收请求 同异步处理
结果合并与 共享
数据元与数据标准
外部互联
公共卫生中心
模式： •同步/异步
区域中心
机构系统
统 一 的 数据 互 功能 联 性能 规 范
服 务 网 关
流 程 与 规 则
……
•请求应答/发布订阅
• 基础数据服务 • 业务服务 • 安全服务 • 其它
外部通用接口
内部公开接口
公共卫生多级分布式信息应用系统 技术架构
目录
建设背景
设计目标
总体技术架构
公共卫生信息系统的能力
公共卫生信息系统的能力：
提高快速、便捷、经济的卫生服务
及时了解信息，及时分析、评价和干预
整合日常工作、临时工作及科研 工作人员能够及时获得信息来进行假设验证
服务于：
疾病管理 健康干预 科学研究 ……
应用软件 慢病管理 传染病管理 死因监测 事件处置 ……
服 务 监 管
服 务 注 册
个例 业务服务 整体架构（组织/企业级） 共享总线流程 流程服务 基础服务 支持服务 数据服务 安全类 数据模型 通用API
免疫 公共流程 消息类 词汇 数据访问
认 证
安 全 服 授 务 权 部 署 管 理 协议
流 程 定 义 适 配 器 消 息 平 台 信 息 转 换
专用接口
公共技术支撑
公共卫生平台 A（上级） 医疗 机构 应用
定义
收集
监测
评价 应用集成（流程、规则）
干预
定义 其它相 关应用
区域 卫生 平台
数据采集与分拣
数据管理与共享
数据分析与发布
收集 服务
服务
高性能处理、安全与审计、监控与运维
规则驱动 数据交换 安全透明 访问
金字塔信 息模型
动/ 静 数据汇总
数据如何筛选
哪些是与我这个中心相关的公共卫生数据
数据落地粒度
有时需要总体情况，有时需要详细信息
临时 / 实时数据分析
良好的数据梳理
病人管理相关属性信息
病人的责任管理单位 病人辖属卫生平台？
支持流程扩展
开放的集成策略
数据如何流转
卫生政策转换为业务流程
数据管理与共享平台
慢病数据 数据加工 事件数据 标准数据项 症状数据 数据集 公共 目录
分析模板
趋势分析 对比分析
慢病专题 ……
……
获取 数据
展示
发布与共享
……
பைடு நூலகம்
共享
发布
数据管理与共享 支撑平台
资源目录管理
数据资源管理
数据整合/加工
数据分析定义
数据服务发布
用户在线提交数 据 资源元数据 管理
数据共享
干预
定义 其它相 关应用
区域 卫生 平台
数据采集与分拣
数据管理与共享
数据分析与发布
收集 服务
服务
高性能处理、安全与审计、监控与运维
规则驱动 数据交换 安全透明 访问
金字塔信 息模型
动/ 静 数据汇总
公共卫生平台 B（下级）
数据采集与分拣 支撑平台
公共卫生数据采集与共享平台
定义与接入：最后一公里 接口与服务：基于规则主动触发 一次收集、多次应用
集成数据
业务数据
复制
资源元数据
业务数据
资源数据
ETL
加工数据
ETL
共享数据
数据分析与发布 支撑平台
仪表盘 展 现 方 式 OLAP分析 固定报表，简报 灵活查询 指标体系 分 析 内 容 …… 分 析 主 题 数 据 来 源 报告分布情况 •全国及各区域报告病例数 …… •各年龄段死亡数 …… 粒度处理
区域 卫生 平台
收集 服务
服务
金字塔信 息模型
规则驱动 数据交换
安全透明 访问
动/ 静 数据汇总
公共卫生平台 B（下级）
外部互联 – API 与管理
基于卫生领域建模的扩展
领域建模是核心和基础 建立动态扩展机制 共享信息模型与扩展机制 多平台协作机制
管理：推进实施细则建设
-
业务规范、消息规范 实施指南、管理指南 认证指南
干预
定义 其它相 关应用
区域 卫生 平台
数据采集与分拣
数据管理与共享
数据分析与发布
收集 服务
服务
高性能处理、安全与审计、监控与运维
规则驱动 数据交换 安全透明 访问
金字塔信 息模型
动/ 静 数据汇总
公共卫生平台 B（下级）
数据
定制
疫情监测 数据 报表定制 GIS定制