Подсистема математического обеспечения информационной системы клинической больницы

Для повышения точности прогноза необходимо перейти к настройке  модели.

2.3.5. Настройка модели прогнозирования

Задача настройки состоит  в подборе таких параметров и функций принадлежности лингвистических оценок (рис. 2.7), которые обеспечат минимум расхождения между теоретическим и экспериментальным количеством заболеваний. В соответствии с методом наименьших квадратов эта задача формулируется так:

найти такие параметры  и , что

где , , , - прогнозные количества заболеваний, которые зависят от параметров и функций принадлежности,

, , , - экспериментальные количества заболеваний,

- число циклов, которые используются  для настройки модели.

После настройки модели прогнозирования при  , что соответствует использованию данных за 1982 - 1993 годы, получены параметры функций принадлежности, показанные в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Параметры функций принадлежности после настройки

Лингвистические оценки переменных	Параметр
низкая (Н)	100.385	14.148
ниже среднего (нС)	146.602	21.046
средняя (С)	195.650	7.621
выше среднего (вС)	234.457	19.760
высокая (В)	251.836	36.640

 

Задача оптимизации решалась генетическим алгоритмом. Функции принадлежности после настройки приведены на рис. 2.10. В расчет принималось: , , , , ,

.

Рисунок 2.10 – Функции принадлежности лингвистических оценок после настройки

 

Использование настроенных функций принадлежности дает модель прогнозирования, которая достаточно близка к экспериментальным данным (рис. 2.11).

 

 

Рисунок 2.11– Сопоставление экспериментальных данных и модели прогноза после настройки

 

Поскольку экспериментальные значения количества заболеваний в 2008-2011 годах не использовались при настройке модели, то близкие результаты теории и эксперимента в этих годах свидетельствуют о достаточном для практики качестве построенной модели прогнозирования. Ошибка модели прогноза, а также прогноз количества заболеваний аппендикулярным перитонитом до 2013 года представлены в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Экспериментальное и теоретическое количество заболеваний.

Год	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006
Эксперимент	109	143	161	136	161	163	213	220	162	194
Теория			163	135	158	165	199	222	159	201
Ошибка			2	1	3	2	14	2	3	7
Год	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Эксперимент	164	196	245	252	240	225
Теория	168	198	234	247	231	232	154	199	163	195
Ошибка	4	2	11	5	9	7

 

 

2.4 Программное  обеспечение

2.4.1 Системное  программное обеспечение

 

Важнейший компонент  системного ПО – операционная система (ОС). Для выбора типа компьютерной сети и операционной системы необходимо проанализировать размещение автоматизированных рабочих мест работников больницы и интенсивность обмена данными между ними. Автоматизированное рабочее место (АРМ) — рабочее место персонала ИС, оснащенное персональным компьютером, связанным с местной вычислительной сетью и другими информационными сетями, а также специальным программным обеспечением, предназначенным для решения задач пользователя АРМ.

Поскольку функционирование подсистемы математического обеспечения  информационной системы «Клиническая больница» будет происходить  в рамках локальной сети, то необходимо выбрать сетевую ОС. Она необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Она может позволить любой рабочей станции работать с разделяемым сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этой станции.

Сетевая операционная система составляет основу любой  вычислительной сети. Каждый компьютер  в сети в значительной степени  автономен, поэтому под сетевой  операционной системой в широком  смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

 

Рис. 2.12. Структура сетевой ОС ИС «Клиническая больница»

 

В сетевой операционной системе отдельной машины можно  выделить несколько частей (рисунок 2.12):

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.
2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.
3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

В зависимости  от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе  может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

 

 

2.5 Техническое  обеспечение

2.5.1 Обоснование  выбора технического обеспечения  ИС

 

Комплекс технических средства (КТС) – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.

Структура КТС для функционирования подсистемы математического обеспечения информационной системы «Клиническая больница» определяется в соответствии с задачами, входящими в подсистему и алгоритмами их решения, организацией и формами представления информации, структурой информационных потоков, а также решениями по организации технологического процесса обработки информации.

Технические средства для  создания учетных документов должны иметь следующие особенности:

• ввод информации ручным вводом;
• запись введенной информации на винчестер;
• ограничение доступа использования и защиты от несанкционированного доступа к информации.

Устройства ввода и  вывода являются обязательным элементом любого ПК, поскольку эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.

Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся  к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную  шину и соответствующие контроллеры. На сегодняшний день существуют целые  группы устройств, которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.

Главным устройством ПК является процессор, обеспечивающий в управление всеми устройствами и обработку информации. Устройства передачи и приема информации являются непременными атрибутами современных ИС, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети.

Сетевой адаптер (сетевая  плата) – электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную  плату) с разъемом для подключения  к линии связи.

Устройства хранения информации используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.

 

 

2.5.2 Обоснование выбора топологии компьютерной сети ИС

 

В качестве технического оборудования создаваемой компьютерной сети в данной дипломной работе предлагается использовать аппаратуру локальных по стандарту Ethernet.

Ethernet - это самый распространенный  на сегодняшний день стандарт  локальных сетей. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий).Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”, а метод доступа CSMA/CD.Стандарт IEEE802.3 в зависимости от типа среды передачи данных имеет модификации:

- 10BASE5 (толстый коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 500м;

- 10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 200м;;

- 10BASE-T (неэкранированная витая пара) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м. Общее количество узлов не должно превышать 1024;

- 10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м.В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда.Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации:

- 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

- 100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

- 100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м; .

Сетевая технология локальных  сетей Gigabit Ethernet – обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта:

- 1000BASE-SX – применяется  оптоволоконный кабель с длиной  волны светового сигнала 850 нм.

- 1000BASE-LX – используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм.

- 1000BASE-CX – используется экранированная витая пара.

- 1000BASE-T – применяется счетверенная неэкранированная витая пара.Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть.

Структурная схема  локальной вычислительной сети больницы представлена на рис. 2.13.

Рисунок 2.13 Структурная схема локальной вычислительной сети

 

 

2.5.3 Структура комплекса средств автоматизации

 

В результате развития компьютерных технологий в здравоохранении, являющихся человеко-машинными системами, возникает новое представление  об организации работы специалиста, использующего их в своей деятельности. Центральным при этом становится понятие об автоматизированном рабочем месте (АРМ) медицинского работника. Под ним понимается рабочее место медработника, оснащенное средствами вычислительной техники и связи, и программным комплексом для сбора, хранения и анализа медицинской и парамедицинской информатики, используемой им в качестве интеллектуального инструмента для принятия диагностических и тактических решений. Техническое оснащение АРМа в здравоохранении может быть различным (рис. 2.13). В минимальном комплекте - это видеотерминал (монитор) и клавиатура, связанные с какой-либо ЭВМ общего пользования. Такой вариант позволяет обращаться к общей информационной базе, получать требуемую информацию в визуальном виде и пополнять общую базу своей информацией. Возможность АРМа расширяются, если его укомплектовать принтером (печатающим устройством), позволяющим распечатывать нужную информацию. Значительно больше возможностей для медицинских работников представляют АРМы на базе ЭВМ в более полной комплектации. Так, если в состав АРМа включается процессор (системный блок), то становится возможным накапливать и обрабатывать информацию непосредственно на рабочем месте. В таком случае АРМ может быть автономным или быть выключенным с помощью специальных средств связи в компьютерную сеть данного учреждения или в сеть других учреждений территории и за ее пределами. В последнее время АРМы укомплектовываются устройствами для чтения лазерных дисков, которые позволяют пользоваться информацией в аудиовизуальном и мультимедийном режимах.

Содержательной  основы АРМов медицинских работников является информация, позволяющая за счет применения компьютерных технологий более эффективно выполнять лечебные, диагностические, профилактические, аналитические  и управленческие функции.

Таким образом, в основе эффективного функционирования АРМов в здравоохранении лежит  единство их составляющих - технического, программного, информационного и  человеческого фактора.

 

Рисунок 2.14 Компоненты автоматизированного рабочего места медработника

Рассмотрим подробнее  требования к ПК, которые будут  устанавливаться в больнице.