docs: IoT 设备采集 + FHIR 开放平台生态设计规格

发散式探讨产出:BLE 适配器 + 设备网关混合架构,HL7 FHIR R4 输出,
OAuth2 合作伙伴认证,渐进演进 V1-V3 路线图。

Spec review 发现大量已有基础设施(device_readings/alert_engine/SSE/BLE),
设计已据此修正为"增强现有 + 新增 FHIR 层"策略。
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# IoT 设备采集 + FHIR 开放平台生态 — 发散式探讨
> 日期: 2026-05-04 | 参与者: 用户 + Claude
## 背景
HMS 项目已进入功能基本完整阶段575 次提交B+ 架构评分。Q2 路线图聚焦技术债清理和 AI 前端补全。用户希望探讨更长远的新功能方向:实时体征 + IoT 设备采集 与 平台生态扩展的融合。
## 讨论要点
### 1. 平台定位
- HMS 作为"健康数据枢纽" — 设备数据流入,通过标准接口流出
- 选择**渐进演进**策略:先修炼 IoT 采集内功,再开放 API 给外部系统
- 设备范围:**全场景覆盖**(穿戴 + 居家医疗 + 专业设备),但分阶段实施
### 2. 架构方案论证
比较了三种设备集成架构:
| 方案 | 优点 | 缺点 |
|------|------|------|
| A: 统一适配器 | 上层逻辑一致 | 穿戴和医疗设备差异太大,抽象变"最低公分母" |
| B: 分通道 | 各通道独立优化 | 校验/存储逻辑重复,代码分散 |
| **C: 混合(采纳)** | BLE 统一适配器 + 网关扩展,平衡 MVP 速度和扩展性 | 两套模式需维护 |
### 3. 数据输出标准
- 选择 **HL7 FHIR R4** — 国际医疗互操作标准,合作方无需学习私有接口
- 输出方式:**拉取 + 推送分层** — V1 API 拉取V2 Webhook 推送
- 接入策略:**合作伙伴专属** — 审核制,多层隔离
### 4. Spec Review 发现
代码库中已存在大量设计为"新增"的功能:
| 已存在 | 位置 |
|--------|------|
| device_readings 表 + 批量摄入 | erp-health entity + service |
| vital_signs_hourly 小时聚合 | erp-health entity |
| alert_rules + alert_engine3 种规则) | erp-health entity + service |
| BLE 适配器框架 + 3 个适配器TypeScript | miniprogram services/ble/ |
| SSE 推送vital_update + alert | erp-message handler |
| EventBus 事件 + 消费者 | erp-health event.rs |
真正新增的只有FHIR API 层、OAuth2 合作伙伴认证、日聚合表、设备网关 traitV2
### 5. 设计决策
- 保持现有 `device_type`8种+ JSONB `raw_value` 模式,不引入 ReadingType 拆分
- BLE 适配器继续用 TypeScript小程序端不在 Rust 后端定义设备交互 trait
- FHIR 路由使用 `/fhir/R4/` 前缀(合规性要求),豁免于 `/api/v1/` 约定
- client_secret 使用 Argon2 哈希(与现有密码策略一致)
## 结论
1. **架构方案 C混合确认** — BLE 统一适配器 + 设备网关扩展点
2. **渐进演进V112周→ V2a → V2b → V3**
3. **大量基础设施已存在** — V1 的核心工作量在 FHIR API 层和合作伙伴认证,而非设备采集
4. **Q2 路线图协同** — 建议顺延至 Q3 启动 IoT V1Q2 专注现有技术债
## 关联文档
- 设计规格:`docs/superpowers/specs/2026-05-04-iot-fhir-platform-ecosystem-design.md`
- 已有实时体征设计:`docs/superpowers/specs/2026-04-26-realtime-vital-signs-pipeline-design.md`
- Q2 路线图:`docs/superpowers/specs/2026-05-03-q2-roadmap-design.md`

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# HMS IoT 设备采集 + FHIR 开放平台设计规格
> 日期: 2026-05-04 | 类型: 设计规格 | 状态: Draft
>
> **如何使用本文档:** §1-2 是全景架构所有人应读。§3-6 是各层详细设计按需阅读。§7-8 是实施路线和变更清单,执行时参考。
---
## 1. 背景与目标
### 1.1 业务背景
HMS 平台当前已实现体征数据的手动录入和危急值阈值告警。但慢病患者(高血压、糖尿病、肾病)的健康数据采集严重依赖患者主动录入,依从性差、数据稀疏、无法捕捉短时波动。
健康手环(小米手环、华为手环)的普及率为 **24 小时被动采集**提供了硬件基础。心率、血氧、步数、睡眠等数据可连续产生,通过小程序 BLE 同步到 HMS。居家医疗设备蓝牙血压计、血糖仪进一步覆盖慢病管理的核心指标。体检中心专业设备生化分析仪、心电图机则提供最权威的医疗级数据。
HMS 从"数据采集平台"升级为"健康数据枢纽":设备数据流入,通过 FHIR 标准接口流出第三方系统HIS/LIS/体检系统)可消费标准化数据。
### 1.2 目标用户与场景
| 用户 | 场景 | 价值 |
|------|------|------|
| **慢病患者** | 佩戴手环/使用蓝牙设备,小程序自动同步数据 | 免去手动录入,持续监测 |
| **主管医生** | Web 端实时看板查看患者体征趋势和告警 | 及时发现异常,干预更早 |
| **护士站** | 接收高危告警推送 | 快速响应危急情况 |
| **体检中心** | 出具报告时参考连续监测数据 + 专业设备直连 | 报告更全面,数据自动入库 |
| **合作方系统** | 通过 FHIR API 拉取/推送标准化健康数据 | 无需适配 HMS 私有接口 |
### 1.3 成功指标
| 指标 | 基线 | V1 目标 | V2 目标 |
|------|------|---------|---------|
| 体征数据日均采集量 | ~10 条/患者(手动) | > 500 条/患者(设备) | > 1000 条/患者 |
| 设备接入数 | 0 | 2 款(手环 + 血压计) | 6+ 款(含网关) |
| 告警延迟(采集→通知) | 分钟级(轮询) | < 30 秒SSE | < 10 秒 |
| FHIR API 响应时间 | N/A | < 200ms (P95) | < 150ms (P95) |
| 合作方接入 | 0 | 1 家(验证) | 3-5 家 |
### 1.4 范围边界
**做:**
- BLE 设备采集(穿戴 + 居家医疗)— DeviceAdapter 统一抽象
- 专业设备接入扩展点 — DeviceGateway traitV2 实现)
- 后端设备数据摄入 API批量提交 + 降采样)
- 告警规则引擎(单次阈值 + 连续超标 + 趋势恶化)
- SSE 推送扩展(体征聚合更新 + 告警通知)
- FHIR R4 只读 API — 10 个资源端点
- OAuth2 Client Credentials 合作伙伴认证
- 数据分区与降采样策略
**不做(本设计不覆盖):**
- ICU 级实时监控(亚秒级,需要专用系统)
- AI 驱动的异常检测erp-ai 模块职责,本设计只提供数据输入)
- FHIR 写入 APIV2a 范围)
- Webhook 事件推送V2b 范围)
- 设备厂商自助接入 SDKV2c 范围)
- 多实例部署的事件总线演进(单实例足够)
---
## 2. 整体架构与演进路线
### 2.1 全景数据流
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 设备层 (Device Layer) │
│ │
│ 消费穿戴 居家医疗 专业设备 │
│ ┌───────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │小米手环│ │蓝牙血压计 │ │生化分析仪 │ │
│ │华为手环│ │蓝牙血糖仪 │ │心电图机 │ │
│ │Apple │ │蓝牙体温计 │ │超声设备 │ │
│ │Watch │ │智能体脂秤 │ │DICOM 设备 │ │
│ └───┬────┘ └────┬─────┘ └──────┬───────┘ │
│ │ │ │ │
│ ────┴──── BLE GATT ───┴──── │ HL7/DICOM/TCP │
│ │ │ │ │
│ ┌───┴──────────────────┴──┐ ┌─────────┴──────────┐ │
│ │ DeviceAdapter trait │ │ DeviceGateway trait │ │
│ │ (V1 实现, 小程序端) │ │ (V2, 插件/网关) │ │
│ └───────────┬─────────────┘ └──────────┬───────────┘ │
│ │ │ │
├──────────────┼───────────────────────────────┼────────────────────┤
│ │ 摄入层 (Ingestion) │ │
│ │
│ ┌───────────┴───────────────────────────────┴───────────┐ │
│ │ 统一摄入 API │ │
│ │ POST /api/v1/health/device/readings (批量) │ │
│ │ POST /api/v1/health/device/gateway/{type} (网关) │ │
│ │ │ │
│ │ 校验 → 降采样 → 存储 → 事件发布 │ │
│ └───────────────────────────┬────────────────────────────┘ │
│ │ │
├──────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤
│ │ 数据层 (Storage) │
│ │
│ ┌───────────┐ ┌──────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────────┐ │
│ │device_ │ │device_ │ │vital_ │ │health_ │ │
│ │readings │ │gateways │ │signs │ │alerts │ │
│ │(高频原始) │ │(网关注册)│ │(手动+降采样)│ │(规则触发) │ │
│ └───────────┘ └──────────┘ └───────────┘ └───────────────┘ │
│ │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 输出层 (Output) │
│ │
│ V1: API 拉取 V2: 事件推送 │
│ ┌─────────────────┐ ┌──────────────────┐ │
│ │ FHIR API │ │ Webhook 推送 │ │
│ │ /fhir/Patient │ │ 事件订阅管理 │ │
│ │ /fhir/Observation│ │ 幂等投递+重试 │ │
│ │ /fhir/Device │ │ Dead letter 处理 │ │
│ │ /fhir/Diagnostic │ │ │ │
│ └────────┬────────┘ └────────┬──────────┘ │
│ │ │ │
│ ─────────┴───── 合作伙伴 API ─────┴───────── │
│ │ │ │
│ ┌────────┴──────┐ ┌────────┴──────────┐ │
│ │HIS/LIS 系统 │ │体检中心系统 │ │
│ │电子病历 │ │健康管理机构 │ │
│ └───────────────┘ └───────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 2.2 现有功能基线
以下功能**已存在于代码库中**,本 spec 不重复设计,只标注需要的增强:
| 已有功能 | 位置 | 状态 |
|----------|------|------|
| device_readings 表 + Entity | `erp-health/entity/device_readings.rs` | 生产就绪,含分区 |
| 批量摄入 API + 服务 | `erp-health/service/device_reading_service.rs` | 生产就绪,含去重/校验/小时聚合 |
| patient_devices 设备绑定 | `erp-health/entity/patient_devices.rs` | 基础功能完成,缺少状态追踪 |
| vital_signs_hourly 小时聚合 | `erp-health/entity/vital_signs_hourly.rs` | 生产就绪 |
| alert_rules 告警规则 | `erp-health/entity/alert_rules.rs` | 生产就绪 |
| alert_engine 告警引擎 | `erp-health/service/alert_engine.rs` | 3 种规则类型已实现 |
| EventBus 事件 | `erp-health/event.rs` | `device.readings.synced` + `alert.triggered` 已发布 |
| SSE 推送 | `erp-message/handler/sse_handler.rs` | 已推送 vital_update + alert 事件 |
| BLE 适配器框架 | 小程序 `services/ble/` | TypeScript DeviceAdapter 接口 + 3 个适配器 |
| 设备类型校验 | `erp-health/service/validation.rs` | 8 种 device_type |
### 2.3 模块划分与职责
| 模块 | 位置 | 职责 | 状态 |
|------|------|------|------|
| **BLE 采集层** | 小程序 `services/ble/` | 设备发现、连接、数据读取 | 已存在 |
| **DeviceAdapter** | 小程序 `services/ble/adapters/` | 统一接口,屏蔽 BLE 差异 | 已存在TypeScript |
| **摄入 API** | `erp-health` handler | 批量接收、校验、存储 | 已存在 |
| **降采样 Pipeline** | `erp-health` service | 小时聚合已实现 | 已存在,**需新增日聚合** |
| **告警引擎** | `erp-health` service | 3 种规则评估 | 已存在 |
| **SSE 推送** | `erp-message` handler | vital_update + alert 推送 | 已存在,**需增强重连** |
| **FHIR API** | `erp-health` handler (新路由组) | FHIR R4 资源查询 | **新增** |
| **合作伙伴认证** | `erp-auth` | OAuth2 Client Credentials | **新增** |
| **DeviceGateway** | `erp-health` trait | 非 BLE 设备接入扩展点 | **新增V2** |
### 2.3 演进阶段
| 阶段 | 时间 | 内容 | 里程碑 |
|------|------|------|--------|
| **V1** | 8-12 周 | BLE 适配器 + 摄入 API + 降采样 + 告警引擎 + FHIR 只读 API + OAuth2 | 手环数据全链路跑通1 家合作方验证 |
| **V2a** | 4-6 周 | 居家医疗设备适配 ×3 + FHIR 写入 API | 血压/血糖/体温数据自动采集 |
| **V2b** | 6-8 周 | DeviceGateway + HL7/DICOM 适配 + Webhook 推送 | 体检中心设备接入 |
| **V3** | 持续 | 设备厂商自助接入(插件 SDK+ 数据市场 + AI 分析增强 | 平台生态自运转 |
### 2.5 与现有 HMS 架构的集成点
| 集成点 | 现有 | 本设计扩展 |
|--------|------|-----------|
| EventBus | `device.readings.synced` + `alert.triggered` 已实现 | 不需要新增事件类型 |
| SSE Handler | 已推送 `vital_update` + `alert` + `message` | 增强Last-Event-ID 重连 + 心跳 |
| device_readings 表 | 已有分区表 + 批量摄入 + 去重 | 不变更,复用现有 |
| vital_signs_hourly | 已有小时聚合 | 不变更,复用现有 |
| vital_signs_daily | 不存在 | **新增**:日聚合表 + background task |
| patient_devices | 基础设备绑定 | **增强**status/firmware/metadata 列 |
| alert_engine | 3 种规则类型 + cooldown | **增强**:患者级升级 + 系统级聚合降噪 |
| 认证系统 | JWT + RBAC | **新增**OAuth2 Client Credentials合作伙伴专用 |
| WASM 插件 | erp-plugin 运行时 | V2 复用为设备网关扩展点 |
### 2.5 架构决策原则
**为什么 BLE 适配器 + 设备网关混合而非统一抽象?**
BLE 穿戴和居家医疗设备本质上是同一协议族(蓝牙 GATT统一 DeviceAdapter 自然合理。专业设备的数据模型HL7 OBX/PID/OBR与体征读数时间序列根本不同强行统一会变成"最低公分母"。分开处理是正确的关注点分离。HMS 已有 WASM 插件系统,设备网关可复用插件架构作为扩展点。
**为什么 FHIR 而非自定义 JSON API**
FHIR 是国际医疗互操作标准HIS/LIS/EMR 系统广泛支持。选择 FHIR 意味着 HMS 从一开始就为与现有医疗系统对接做好了准备,合作方不需要学习 HMS 私有接口。V1 只做 6 个核心资源的只读 API复杂度可控。
**为什么合作伙伴专属而非完全开放?**
医疗数据的敏感性要求严格的访问控制。合作伙伴模式确保只有经过审核的机构才能接入,配合多层隔离(租户/资源/患者范围/频率限制)降低数据泄露风险。
---
## 3. 数据模型与 FHIR 映射
### 3.1 现有表(不修改)
以下表已存在于代码库中,本设计不做结构性变更:
| 表名 | 关键列 | 说明 |
|------|--------|------|
| `device_readings` | id, tenant_id, patient_id, device_id(VARCHAR), device_type, metric, raw_value(JSON), measured_at | 高频原始数据,含分区 |
| `patient_devices` | id, tenant_id, patient_id, device_id(VARCHAR), device_model, device_type, bound_at, last_sync_at | 设备绑定 |
| `vital_signs_hourly` | id, tenant_id, patient_id, device_type, hour_start, min_val, max_val, avg_val, sample_count | 小时聚合 |
| `alert_rules` | id, tenant_id, name, device_type, condition_type, condition_params(JSON), severity, is_active, cooldown_minutes | 告警规则 |
| `alerts` | id, tenant_id, patient_id, rule_id, device_type, severity, status, ... | 告警实例 |
### 3.2 需增强的表
**patient_devices — 增加设备状态追踪**
新增列(迁移):
| 列名 | 类型 | 说明 |
|------|------|------|
| status | VARCHAR(20) DEFAULT 'active' | active / inactive / disconnected |
| firmware_version | VARCHAR(100) | 固件版本 |
| manufacturer | VARCHAR(200) | 厂商 |
| connection_type | VARCHAR(50) DEFAULT 'ble' | ble / ble_gateway / serial / tcp / hl7 |
| metadata | JSONB | 设备特有配置 |
### 3.3 新增表
#### vital_signs_daily — 日聚合(新增)
| 列名 | 类型 | 约束 | 说明 |
|------|------|------|------|
| id | UUID v7 | PK | |
| tenant_id | UUID | NOT NULL | |
| patient_id | UUID | FK → patients, NOT NULL | |
| device_type | VARCHAR(50) | NOT NULL | 与现有 device_type 一致 |
| date_bucket | DATE | NOT NULL | 日期 |
| min_val | NUMERIC(12,4) | | 最小值 |
| max_val | NUMERIC(12,4) | | 最大值 |
| avg_val | NUMERIC(12,4) | NOT NULL | 平均值 |
| sample_count | INTEGER | NOT NULL | 样本数 |
| percentile_95 | NUMERIC(12,4) | | 95 百分位 |
| created_at | TIMESTAMPTZ | NOT NULL | |
| updated_at | TIMESTAMPTZ | NOT NULL | |
| version | INTEGER | NOT NULL DEFAULT 1 | |
UNIQUE: `(tenant_id, patient_id, device_type, date_bucket)`
#### api_clients — 合作方 API 客户端(新增)
| 列名 | 类型 | 约束 | 说明 |
|------|------|------|------|
| id | UUID v7 | PK | |
| tenant_id | UUID | NOT NULL | 所属租户 |
| client_id | VARCHAR(128) | UNIQUE NOT NULL | OAuth2 client_id |
| client_secret_hash | VARCHAR(256) | NOT NULL | Argon2 哈希 |
| client_name | VARCHAR(200) | NOT NULL | 合作方名称 |
| scopes | JSONB | NOT NULL | 允许的 FHIR 资源范围 |
| allowed_patient_ids | JSONB | | 可访问的患者 ID 白名单null = 全部) |
| rate_limit_per_minute | INTEGER | NOT NULL DEFAULT 60 | 限流 |
| is_active | BOOLEAN | NOT NULL DEFAULT true | |
| token_lifetime_seconds | INTEGER | NOT NULL DEFAULT 3600 | token 有效期 |
| created_at | TIMESTAMPTZ | NOT NULL | |
| updated_at | TIMESTAMPTZ | NOT NULL | |
| created_by | UUID | | |
| updated_by | UUID | | |
| deleted_at | TIMESTAMPTZ | | |
| version | INTEGER | NOT NULL DEFAULT 1 | |
### 3.2 FHIR Resource 映射
| HMS 实体 | FHIR R4 Resource | 说明 |
|----------|-----------------|------|
| Patient | Patient | 患者基本信息 |
| Doctor | Practitioner | 医护人员 |
| Department | Organization | 科室/组织 |
| Appointment | Appointment | 预约 |
| VitalSign | Observation | 体征数据(手动录入) |
| DeviceReading | Observation | 设备采集数据 |
| Device | Device | 设备注册信息 |
| HealthAlert | Flag | 告警 |
| LabReport | DiagnosticReport | 化验报告 |
| Consultation | Encounter | 咨询记录 |
| FollowUpTask | Task | 随访任务 |
### 3.3 LOINC 编码映射
| ReadingType | LOINC Code | Display |
|-------------|-----------|---------|
| HeartRate | 8867-4 | Heart rate |
| SpO2 | 2708-6 | Oxygen saturation in Arterial blood |
| BloodPressureSystolic | 8480-6 | Systolic blood pressure |
| BloodPressureDiastolic | 8462-4 | Diastolic blood pressure |
| BloodGlucose | 2339-0 | Glucose in Blood |
| Temperature | 8310-5 | Body temperature |
| Weight | 29463-7 | Body weight |
| BodyFat | 41982-0 | Body fat percentage |
| Steps | 55423-8 | Number of steps in 24 hours |
| RespiratoryRate | 9279-1 | Respiratory rate |
### 3.4 降采样策略
| 数据年龄 | 存储策略 | 查询来源 |
|----------|---------|---------|
| 0-24h | 原始数据 `device_readings` | 实时看板、详情页 |
| 1-30 天 | 小时聚合 `device_reading_hourly` | 趋势图、日报 |
| 30+ 天 | 日聚合 `device_reading_daily` | 月报、长期趋势 |
| 保留原始数据 | 可配置(默认 90 天后归档到冷存储) | 审计、科研需要时恢复 |
**数据量估算**1000 活跃患者,手环每 5 分钟采集 4 种指标):
| 指标 | 日数据量 | 月数据量 |
|------|---------|---------|
| 原始读数 | ~115 万条 | ~3,450 万条 |
| 小时聚合 | ~2,880 条 | ~8.6 万条 |
| 日聚合 | ~4,000 条 | ~12 万条 |
降采样后存储压力降低 **400 倍**,查询长期趋势从扫描千万行降到扫描几百行。
---
## 4. DeviceAdapter 与 DeviceGateway 接口设计
### 4.1 现有 BLE 适配器架构(已实现)
BLE 设备的适配器模式运行在**小程序端TypeScript**,已有完整实现:
```typescript
// 已有接口 — services/ble/types.ts
interface DeviceAdapter {
name: string;
supportedModels: string[];
serviceUUIDs: string[];
notifyCharacteristics: BLECharacteristic[];
readCharacteristics: BLECharacteristic[];
parseNotification(data: ArrayBuffer): NormalizedReading[];
parseReadResponse(data: ArrayBuffer): NormalizedReading[];
}
type DeviceType = 'heart_rate' | 'blood_oxygen' | 'steps' | 'sleep'
| 'temperature' | 'stress' | 'blood_pressure' | 'blood_glucose';
interface NormalizedReading {
device_type: DeviceType;
values: Record<string, number | string>;
metric?: string;
measured_at: string;
}
```
**已实现的适配器:**
- `XiaomiBandAdapter.ts` — 小米手环(心率/血氧/步数/睡眠)
- `BloodPressureAdapter.ts` — 蓝牙血压计8 个型号,含欧姆龙/AND/iHealth
- `GlucoseMeterAdapter.ts` — 蓝牙血糖仪
**已有的 BLEManager 功能:**
- 适配器注册 + 按设备名自动匹配
- BLE 扫描 + 连接管理
- 数据同步 + 本地缓冲(最大 2000 条)
- 可配置:扫描超时、每次同步最大条数、重试次数
### 4.2 BLE 适配器扩展V1 增强)
V1 需要新增的适配器和功能:
| 新增内容 | 说明 |
|----------|------|
| `HuaweiBandAdapter.ts` | 华为手环Band 7/8/9 |
| `GenericBleAdapter.ts` | 通用 BLE 适配器(标准 Health Thermometer Profile |
| `DataSyncScheduler.ts` | 定时同步调度(每天至少 1 次自动同步) |
| BLEManager 离线增强 | DataBuffer 持久化到 Storage网络恢复后自动提交 |
### 4.3 现有 device_type 与 FHIR 映射
现有系统使用 `device_type` 字段8 种),与 FHIR Observation 的 LOINC 编码映射:
| device_type现有 | FHIR Observation code | LOINC |
|---------------------|----------------------|-------|
| heart_rate | Heart rate | 8867-4 |
| blood_oxygen | Oxygen saturation | 2708-6 |
| blood_pressure | Blood pressure panel | 85354-9含收缩压 8480-6 + 舒张压 8462-4 |
| blood_glucose | Glucose in Blood | 2339-0 |
| temperature | Body temperature | 8310-5 |
| steps | Steps | 55423-8 |
| sleep | Sleep duration | 93832-4 |
| stress | Stress level | 自定义(无标准 LOINC |
**设计决策:保持现有 `device_type` 而非引入 `ReadingType`**
现有系统用一个 `device_type`(如 `blood_pressure`+ JSONB `raw_value`(含收缩压/舒张压)的模式存储多值数据。这比拆分为多行(每行一个 reading_type + 标量 value更高效。FHIR 转换层负责将 `blood_pressure` 的 JSONB 拆分为独立的 Systolic/Diastolic Observation。不在数据层做拆分。
### 4.4 同步流程(已实现,不需变更)
```
1. 用户打开小程序 → BLEManager 检查已配对设备
2. 扫描 → AdapterRegistry.matchAdapter() 匹配适配器
3. 适配器连接设备 → parseNotification/parseReadResponse
4. NormalizedReading[] → 本地缓冲ble_pending_readings
5. 批量提交 → POST /api/v1/health/device/readings
6. 后端 batch_create_readings() → 去重 → 存储 → 小时聚合 → 事件发布
7. EventBus → alert_engine.evaluate_rules() → 告警触发 → SSE 推送
8. 同步完成 → 更新 patient_devices.last_sync_at
```
### 4.3 同步流程
```
1. 用户打开小程序 → DataSyncScheduler 检查同步计划
2. BleManager 扫描已配对设备 → AdapterRegistry 匹配适配器
3. 适配器连接设备 → read_history(since_last_sync)
4. 批量读取的 RawDeviceReading[] → DataBuffer 暂存
5. 网络可用时批量提交 → POST /api/v1/health/device/readings
6. 后端校验 → 存储 → 降采样触发 → 告警评估 → 事件发布
7. 同步完成 → 更新 last_synced_at → 显示同步结果给用户
```
### 4.5 DeviceGateway TraitV2 扩展点,新增)
专业医疗设备的接入抽象,运行在**后端**Rust
```rust
/// 网关接收的标准化医疗数据
struct GatewayObservation {
device_id: String,
patient_id: Option<String>,
observation_type: String, // HL7 OBX-3 或 DICOM tag
value: serde_json::Value,
unit: Option<String>,
observed_at: DateTime<Utc>,
performer: Option<String>,
metadata: serde_json::Value,
}
/// 设备网关 trait — 处理非 BLE 协议
#[async_trait]
trait DeviceGateway: Send + Sync {
fn gateway_id(&self) -> &str;
fn protocol(&self) -> GatewayProtocol;
async fn start_listening(&self, config: GatewayConfig) -> Result<()>;
async fn stop_listening(&self) -> Result<()>;
async fn parse_message(&self, raw: &[u8]) -> Result<Vec<GatewayObservation>>;
}
enum GatewayProtocol {
Hl7V2,
Hl7Fhir,
Dicom,
SerialRs232,
TcpRaw,
}
```
### 4.6 网关插件化接入流程
```
第三方设备厂商接入流程:
1. 实现 DeviceGateway trait或使用通用 HL7/DICOM 网关)
2. 打包为 WASM 插件(复用 erp-plugin 基础设施)
3. 租户管理员在设备管理页面启用该网关插件
4. 配置连接参数TCP 端口 / serial 设备路径 / FHIR endpoint
5. 网关开始接收数据 → 自动解析 → 写入 device_readings
```
---
## 5. FHIR API 输出层
### 5.1 API 路由设计
FHIR API 独立于 HMS 内部 API使用独立的认证中间件和路由前缀。
> **注意:** FHIR 使用 `/fhir/R4/` 路由前缀而非 HMS 标准的 `/api/v1/`。这是 FHIR 合规性要求 — FHIR 标准规定服务器使用标准 URL 路径,合作方系统期望标准的 FHIR 端点。此豁免仅适用于 FHIR 路由组,不影响内部 API。
```
/fhir/R4/ — FHIR R4 标准 endpoint
├── /metadata — CapabilityStatement服务器能力声明
├── /Patient — 患者资源 CRUD
│ ├── GET / — 搜索_id, name, identifier, birthdate
│ ├── GET /{id} — 读取单个
│ └── GET /{id}/$everything — 患者全景数据
├── /Observation — 观测数据(体征 + 设备读数)
│ ├── GET / — 搜索patient, category, code, date, device
│ ├── GET /{id} — 读取单个
│ └── GET /$lastn — 患者最近 N 次观测
├── /Device — 设备资源
│ ├── GET / — 搜索
│ ├── GET /{id} — 读取
│ └── POST / — 注册新设备V2a
├── /DiagnosticReport — 化验/诊断报告
│ ├── GET / — 搜索
│ └── GET /{id} — 读取
├── /Encounter — 咨询/就诊记录
│ ├── GET / — 搜索
│ └── GET /{id} — 读取
├── /Appointment — 预约
│ ├── GET / — 搜索
│ ├── POST / — 创建V2a
│ └── PATCH /{id} — 更新V2a
├── /Practitioner — 医护人员
│ ├── GET / — 搜索
│ └── GET /{id} — 读取
└── /Task — 随访任务
├── GET / — 搜索
└── GET /{id} — 读取
```
### 5.2 HMS → FHIR Observation 转换示例
以设备采集的心率数据为例:
```json
// HMS device_readings 记录
{
"id": "01901abc-def0-7000-8000-000000000001",
"tenant_id": "t001",
"device_id": "dev-xiaomi-8",
"patient_id": "p-12345",
"reading_type": "heart_rate",
"value": 78.0,
"unit": "bpm",
"measured_at": "2026-05-04T14:30:00Z",
"quality_indicator": "raw",
"source": "ble_sync"
}
// ↓ 转换为 FHIR Observation ↓
{
"resourceType": "Observation",
"id": "01901abc-def0-7000-8000-000000000001",
"status": "final",
"category": [{
"coding": [{
"system": "http://terminology.hl7.org/CodeSystem/observation-category",
"code": "vital-signs",
"display": "Vital Signs"
}]
}],
"code": {
"coding": [{
"system": "http://loinc.org",
"code": "8867-4",
"display": "Heart rate"
}]
},
"subject": {
"reference": "Patient/p-12345"
},
"device": {
"reference": "Device/dev-xiaomi-8"
},
"effectiveDateTime": "2026-05-04T14:30:00Z",
"valueQuantity": {
"value": 78.0,
"unit": "beats/minute",
"system": "http://unitsofmeasure.org",
"code": "/min"
},
"meta": {
"source": "hms-device-ble",
"lastUpdated": "2026-05-04T14:30:01Z"
}
}
```
### 5.3 合作伙伴认证OAuth2 Client Credentials
```
认证流程:
1. 合作方在 HMS 管理后台注册
→ 获得 client_id + client_secret
→ 配置允许的 FHIR 资源范围和患者数据范围
2. 合作方请求令牌
POST /oauth/token
Body: grant_type=client_credentials&client_id=xxx&client_secret=xxx
&scope=fhir/Patient.read+Observation.read
→ 返回 access_token (JWT, 1小时有效)
3. 合作方调用 FHIR API
GET /fhir/R4/Observation?patient=p-12345&category=vital-signs&date=gt2026-05-01
Header: Authorization: Bearer <access_token>
4. HMS 验证
→ JWT 签名验证
→ tenant_id 匹配(合作方只能访问所属租户数据)
→ scope 验证(只允许已授权的资源操作)
→ 患者 ID 范围验证(合作方只能访问授权的患者列表)
```
### 5.4 数据隔离矩阵
| 维度 | 隔离方式 | 说明 |
|------|---------|------|
| 租户 | JWT `tenant_id` | 合作方只能访问所属租户数据 |
| 资源类型 | OAuth scope | `Patient.read` / `Observation.read` 等 |
| 患者范围 | 白名单/黑名单 | 合作方可访问的患者 ID 列表 |
| 时间窗口 | 可选限制 | 数据只开放最近 N 天 |
| 频率 | 限流 | 每合作方每分钟最大请求数 |
### 5.5 $everything 操作
患者全景数据一次请求获取,用于 HIS 系统拉取完整健康档案、体检中心出报告参考、转诊数据导出:
```
GET /fhir/R4/Patient/{id}/$everything
返回 Bundle包含
├── Patient 本身
├── 所有 Observation体征 + 设备读数,支持 _count 分页)
├── 所有 DiagnosticReport化验报告
├── 所有 Encounter就诊记录
├── 所有 Appointment预约
├── 所有 Task随访任务
└── 关联的 Device 列表
```
---
## 6. 告警引擎与实时监控
### 6.1 现有告警引擎(已实现)
`alert_engine.rs` 已实现完整的规则评估流程:
- 加载租户+设备类型的活跃规则
- 批量查询近期告警实现 cooldown
- 批量查询 `vital_signs_hourly` 近 168 小时数据
- 3 种评估器:`single_threshold`(阈值)、`consecutive`(连续超标)、`trend`(趋势恶化)
- 血压/血糖特殊处理(从 JSONB raw_value 提取收缩压/舒张压)
- 告警创建 + `alert.triggered` 事件发布
- 事件消费者发送站内通知
**本设计不做重复实现。** 以下 §6.2-6.5 仅描述**增强内容**。
### 6.2 告警降噪增强
现有引擎已有 cooldown 机制。V1 增加两级降噪:
| 层级 | 现有 | 增强 |
|------|------|------|
| 规则级 | cooldown_minutes 已实现 | 无需变更 |
| 患者级 | 无 | 新增:同一患者连续低级别告警 → 自动升级为高级别 |
| 系统级 | 无 | 新增5 分钟内同一设备的多个告警合并为一条通知 |
```
device_readings 写入
规则加载器(从 device_alert_rules 缓存)
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 规则评估器 │
│ │
│ ┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌─────────┐ │
│ │单次阈值 │ │连续超标 │ │趋势恶化 │ │
│ │评估器 │ │评估器 │ │评估器 │ │
│ └────┬────┘ └─────┬────┘ └────┬────┘ │
│ │ │ │ │
│ └────────────┴───────────┘ │
│ │ │
│ 告警触发? │
│ Yes ↓ │
└──────────────────┼─────────────────────┘
生成 HealthAlert
EventBus 发布
device.alert.triggered
┌──────────┼──────────┐
▼ ▼ ▼
SSE 推送 消息通知 行动收件箱
(医生Web) (护士站) (待办聚合)
```
### 6.2 规则类型
**类型 1单次阈值Threshold**
```json
{
"rule_name": "心动过速预警",
"reading_type": "heart_rate",
"rule_type": "threshold",
"condition": {
"operator": "gt",
"value": 120,
"unit": "bpm"
},
"severity": "high",
"cooldown_minutes": 30
}
```
**类型 2连续超标Consecutive**
```json
{
"rule_name": "高血压持续预警",
"reading_type": "blood_pressure_systolic",
"rule_type": "consecutive",
"condition": {
"operator": "gt",
"value": 140,
"consecutive_count": 3,
"within_minutes": 60
},
"severity": "critical",
"cooldown_minutes": 120
}
```
**类型 3趋势恶化Trend**
```json
{
"rule_name": "血糖恶化趋势",
"reading_type": "blood_glucose",
"rule_type": "trend",
"condition": {
"baseline_window_days": 7,
"change_threshold_percent": 20,
"direction": "up",
"min_samples": 5
},
"severity": "medium",
"cooldown_minutes": 1440
}
```
### 6.3 实时看板(医生 Web 端)
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 实时体征监控台 [自动刷新] │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 告警摘要栏 │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ 危急 2 │ │ 高危 5 │ │ 中等 12 │ │ 低危 3 │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │
│ │
│ 患者列表(按告警优先级排序) │
│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 🔴 张三 | 心率 135bpm ↑ | 血压 158/95 | 最近同步 2分钟前 │ │
│ │ 🟠 李四 | 血糖 285mg/dL | 趋势: 7天+35% | 15分钟前 │ │
│ │ 🟡 王五 | SpO2 93% ↓ | 心率 98bpm | 30分钟前 │ │
│ │ 赵六 | 心率 72bpm 正常 | 步数 3,200 | 1小时前 │ │
│ └───────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 患者详情(点击展开) │
│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 张三 | 男 58岁 | 高血压+糖尿病 | 设备: 小米手环8 │ │
│ │ │ │
│ │ 心率趋势 (24h): 血压趋势 (7天): │ │
│ │ ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────┐ │ │
│ │ │ ╱╲ ╱╲ ╱╲╱╲ │ │ ╱╲ │ │ │
│ │ │ ╲╱╱ ╲ ╲ │ │╱ ╲╱╱ ╱╲╱╱ ╱╲ │ │ │
│ │ │╱ ╲╱ ╲│ │ ╲╱ ╲ │ │ │
│ │ └─────────────────────┘ └─────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ 最近告警: │ │
│ │ 14:32 心率 135bpm → 触发心动过速预警 (高危) │ │
│ │ 14:15 收缩压 158mmHg → 连续第3次超标 (危急) │ │
│ │ │ │
│ │ [查看完整数据] [AI 分析] [发起咨询] [调整告警阈值] │ │
│ └───────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 6.4 SSE 推送(已实现,需增强)
现有 `sse_handler.rs` 已实现三种事件推送:
| SSE 事件 | 触发源 | 过滤方式 |
|----------|--------|---------|
| `message` | `message.sent` | 按收件人 user_id |
| `alert` | `alert.triggered` | 按医患关系 |
| `vital_update` | `device.readings.synced` | 按医患关系 |
V1 需增强的内容:
| 增强 | 说明 |
|------|------|
| `Last-Event-ID` 支持 | SSE 重连时从断点续传 |
| 心跳机制 | 定期 ping 保持连接活跃 |
| 订阅范围 | 医生可选择性订阅特定患者的更新 |
### 6.5 告警降噪机制
高频设备数据容易产生告警疲劳,三级降噪:
| 层级 | 机制 | 说明 |
|------|------|------|
| **规则级** | cooldown 窗口 | 同一患者同一规则在冷却期内不重复触发 |
| **患者级** | 告警升级 | 同一患者连续低级别告警 → 自动升级为高级别 |
| **系统级** | 告警聚合 | 5 分钟内同一设备的多个告警合并为一条通知 |
```
示例:
10:00 心率 > 100 → 中等告警(单独通知)
10:05 心率 > 105 → 中等告警(冷却期内,不通知)
10:10 心率 > 110 → 连续3次超标 → 升级为高危告警(通知)
10:15 SpO2 < 95% → 中等告警 → 与心率告警聚合为 1 条通知
```
---
## 7. 演进路线与风险分析
### 7.1 V1 详细周计划12 周)
**W1-2基础设施 + 数据层**
- devices / device_readings / device_reading_hourly / device_reading_daily 表迁移
- ReadingType 枚举 + LOINC 映射常量
- 摄入 API handlerPOST /api/v1/health/device/readings
- 降采样 background task小时/日聚合)
- EventBus 新增事件类型
**W3-4小程序 BLE 采集层**
- BleManager + AdapterRegistry
- XiaomiBandAdapter第一个适配器
- DataSyncScheduler + DataBuffer
- 设备管理页面(绑定/解绑/同步状态)
- E2E 测试:手环 → 小程序 → 后端 → 数据库
**W5-6告警引擎**
- device_alert_rules 表 + CRUD API
- 三种规则评估器threshold / consecutive / trend
- 告警降噪cooldown + 升级 + 聚合)
- SSE 推送扩展
- 规则引擎单元测试 + 集成测试
**W7-8告警看板 + 第二个适配器**
- 实时体征监控台页面Web
- OmronBpAdapter血压计验证适配器扩展性
- 患者体征趋势图(复用 ECharts
- 看板页面测试
**W9-10FHIR 只读 API**
- /fhir/R4/ 路由组 + 独立认证中间件
- HMS → FHIR 转换层Patient / Observation / Device
- 搜索参数支持patient, category, code, date
- $everything 操作
- FHIR 一致性测试
**W11-12合作伙伴认证 + 集成测试**
- OAuth2 Client Credentials 实现
- 数据隔离矩阵(租户/资源/患者范围/频率)
- API 限流 + 审计日志
- 合作方管理页面(注册/密钥/权限配置)
- 全链路集成测试 + 性能测试
### 7.2 V2 扩展路线
| 阶段 | 时间 | 内容 | 前置条件 |
|------|------|------|---------|
| **V2a** | 4-6 周 | 居家设备适配器 ×3 + FHIR 写入 API | V1 完成 |
| **V2b** | 6-8 周 | DeviceGateway + HL7 适配 + Webhook 推送 | V2a 完成 |
| **V2c** | 4-6 周 | 合作方自助接入 + 设备厂商插件 SDK | V2b 完成 |
### 7.3 与 Q2 路线图的协同
当前 Q2 路线图W1-8已排满技术债清理和 AI 前端补全。建议策略:
| 策略 | 说明 | 影响 |
|------|------|------|
| **顺延(推荐)** | Q2 专注技术债 + AI 前端Q37-9 月)启动 IoT V1 | 不影响 Q2 计划IoT 交付推迟到 Q3 末 |
| **并行** | Q2 W5-8 开始 IoT 基础设施(表迁移 + 摄入 APIQ3 做前端和 FHIR | 前后端分离交付,风险可控 |
| **替换** | 用 IoT V1 替换 Q2 的实时体征管线计划(两者本质相同) | 最紧凑,但需重新评估测试覆盖目标 |
### 7.4 风险矩阵
| 风险 | 概率 | 影响 | 缓解措施 |
|------|:----:|:----:|---------|
| **BLE 协议碎片化** — 不同厂商 BLE Service UUID 不同 | 高 | 中 | V1 只支持 2 款设备AdapterRegistry 抽象层隔离差异 |
| **FHIR 合规性** — 自实现 FHIR server 可能不完全符合规范 | 中 | 高 | V1 只做 read-only 6 个资源,后续评估引入 fhir-sdk crate |
| **高频数据写入性能** — 日增 115 万条原始读数 | 中 | 高 | 降采样 + 分区索引 + 批量写入PostgreSQL 单表可承受千万级 |
| **小程序 BLE 兼容性** — 微信 BLE API 在不同手机行为不一致 | 高 | 中 | 真机测试矩阵DataBuffer 离线兜底 |
| **合作伙伴数据安全** — 医疗数据通过 API 暴露给第三方 | 低 | 极高 | 多层隔离(租户+scope+患者白名单+限流+审计日志) |
| **告警疲劳** — 高频数据导致过多告警 | 高 | 中 | 三级降噪 + cooldown + 告警升级 + 可配置阈值 |
---
## 8. 与现有模块的变更清单
### 8.1 erp-health 变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| device_readings Entity + 摄入服务 | 已有 | — | 完整的批量摄入+去重+校验 |
| vital_signs_hourly 聚合 | 已有 | — | 小时聚合完整 |
| alert_rules + alert_engine | 已有 | — | 3 种规则类型完整 |
| EventBus 事件发布+消费 | 已有 | — | device.readings.synced + alert.triggered |
| patient_devices 增强迁移 | 迁移 | 增强 | 增加 status/firmware_version/metadata 列 |
| vital_signs_daily Entity + 迁移 | 迁移 | **新增** | 日聚合表 |
| `fhir` 子模块 | 模块 | **新增** | FHIR R4 路由组 + HMS→FHIR 转换层 |
| 日聚合 background task | 代码 | **新增** | 从小时数据聚合为日数据 |
| 告警降噪增强 | 代码 | 增强 | 患者级升级 + 系统级聚合 |
### 8.2 erp-core 变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 事件类型 | 已有 | — | device.readings.synced + alert.triggered 已定义 |
| 无新增事件 | — | — | 现有事件足够 |
### 8.3 erp-auth 变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| api_clients 表 + 迁移 | 迁移 | **新增** | 合作方 client_id/secret_hash/scope |
| OAuth2 Client Credentials 流程 | 功能 | **新增** | 合作伙伴专用认证,与现有 JWT 中间件并行 |
| FHIR 路由认证中间件 | 代码 | **新增** | 从 Bearer token 提取 api_client 上下文 |
| client_secret 使用 Argon2 哈希 | 安全 | **新增** | 与现有用户密码哈希策略一致 |
### 8.4 erp-server 变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| `/fhir/R4/*` 路由组 | 代码 | **新增** | 挂载 FHIR API使用独立认证中间件 |
| `/oauth/token` endpoint | 代码 | **新增** | OAuth2 token 签发 |
| 日聚合 background task 注册 | 代码 | **新增** | 复用现有 tasks 框架 |
### 8.5 erp-message 变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| SSE handler | 已有 | — | 已推送 vital_update + alert 事件 |
| Last-Event-ID 重连支持 | 增强 | 增强 | SSE 断线续传 |
| 心跳机制 | 增强 | 增强 | 保持连接活跃 |
### 8.6 小程序变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| BLE 采集框架 + 3 个适配器 | 已有 | — | XiaomiBand/BloodPressure/GlucoseMeter |
| HuaweiBandAdapter.ts | 适配器 | **新增** | 华为手环支持 |
| GenericBleAdapter.ts | 适配器 | **新增** | 通用 BLE 设备 |
| DataSyncScheduler.ts | 服务 | **新增** | 定时自动同步调度 |
| DataBuffer 持久化增强 | 增强 | 增强 | 离线缓冲持久化到 Storage |
| 设备管理页面 | 页面 | 增强 | 增加设备状态/同步历史展示 |
### 8.7 Web 前端变更
| 变更 | 类型 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 实时体征监控台页面 | 页面 | **新增** | 告警摘要 + 患者列表 + 趋势图 |
| 设备管理页面 | 页面 | **新增** | 设备列表/状态/同步历史 |
| 告警规则配置页面 | 页面 | **新增** | 规则 CRUD + 启用/禁用 |
| 合作方管理页面(管理后台) | 页面 | **新增** | 注册/密钥/权限/审计 |
| SSE 事件监听增强 | 代码 | 增强 | vital_update 事件已在监听,增加 Last-Event-ID |