熊 煒，閔娟娟

（九江學(xué)院計算機(jī)與大數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院，九江 332005）

0 引言

隨著人們生活質(zhì)量的提高，越來越多的寵物走進(jìn)了普羅大眾的家中。在西方國家，寵物通常被視為家庭成員與重要朋友，作為家庭的一員，寵物的健康也被人們高度關(guān)注。學(xué)者Baker 提出區(qū)域之間寵物的醫(yī)療資源是大相徑庭的，為解決寵物遠(yuǎn)程就診問題，近年來已萌生了寵物在線平臺的概念，力圖突破時空的限制，提供專屬的醫(yī)療服務(wù)［1?4］。美國ATA 協(xié)會通過多項研究表明，伴隨著COVID?19 的出現(xiàn)，遠(yuǎn)程問診得到了更多人的重視，在遠(yuǎn)程問診技術(shù)的發(fā)展之路上，有必要將寵物先引入遠(yuǎn)程問診作為研究［5］。

在我國，調(diào)查顯示寵物醫(yī)療已經(jīng)占整體寵物服務(wù)業(yè)的29.2%［6］，然而在如此巨大的市場需求下，卻隱藏著諸多問題：寵物醫(yī)療行業(yè)人才缺失、寵物醫(yī)療診所稀缺、寵物治療費用昂貴，等等［7］。在如此困境之下，改革是必然的。2018 年4 月份，國務(wù)院正式發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”的發(fā)展意見》，互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療成為我國醫(yī)療行業(yè)里的主流發(fā)展方向［8］，其本質(zhì)是線上問診的合理應(yīng)用與推進(jìn)線上、線下相結(jié)合的問診流程。對于寵物醫(yī)療行業(yè)而言，這種改變無疑能促進(jìn)醫(yī)療資源分配的合理性，是一場傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)與當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的一次技術(shù)革命。

綜上所述，使傳統(tǒng)寵物醫(yī)療行業(yè)搭上互聯(lián)網(wǎng)的便車，開發(fā)寵物問診平臺有利于對當(dāng)下寵物醫(yī)療資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，吸引更多合格的、優(yōu)質(zhì)的寵物醫(yī)院與醫(yī)師加入，通過靈活的線上問診方式充分利用醫(yī)療資源，改善分配不均的現(xiàn)狀。同時，可以利用智能推薦算法，結(jié)合用戶的操作進(jìn)行平均加權(quán)，給予用戶智能化的推薦與人性化的流程，從而根據(jù)用戶的抉擇不斷對平臺進(jìn)行正向調(diào)節(jié)［9］。

1 平臺功能概述

在查閱現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療發(fā)展文獻(xiàn)、對相關(guān)群眾做出擇醫(yī)傾向調(diào)查、與現(xiàn)有寵物線上問診類平臺進(jìn)行功能分析與實際使用后，發(fā)現(xiàn)從聯(lián)系醫(yī)生到醫(yī)生審查病情，往往實時問診耗時更長，因此明確了“有問題及時診、線上線下強(qiáng)結(jié)合” 的基本方針［10］。經(jīng)過分析得出，平臺的主要功能有：智能推送醫(yī)生、線上問診、查看附近的醫(yī)院、查看平臺優(yōu)質(zhì)醫(yī)生、平臺藥物購買、訂單管理、疾病百科等。

寵物線上平臺功能如圖1所示。

圖1 寵物線上問診平臺功能

下面對用戶登錄后的核心功能做詳細(xì)介紹：

（1）智能推送醫(yī)生。用戶登錄后，平臺會根據(jù)用戶的偏好以及用戶的歷史操作智能推送符合用戶預(yù)期需求的優(yōu)質(zhì)醫(yī)生。

（2）線上問診。當(dāng)用戶在平臺添加好自己的寵物后，可以根據(jù)寵物現(xiàn)有情況對醫(yī)生專家發(fā)起圖文問診或預(yù)約線上即時問診。圖文問診中，用戶可以發(fā)送圖片以及文字對寵物病癥做出描述，適用于非急性病癥；線上即時問診針對急性病，可以與醫(yī)生進(jìn)行即時的溝通，通過圖片、文字和語音的方式對病癥做出更詳細(xì)的描述。這兩種方式的混合使用，實現(xiàn)了“有問題及時診”這一思想，使得醫(yī)生的問診效率能在必要時達(dá)到高點。

（3）查看附近醫(yī)院。用戶可以根據(jù)寵物的醫(yī)療服務(wù)需求，通過地圖范圍定位對線下的寵物醫(yī)院進(jìn)行篩選，在醫(yī)院板塊中可以看到醫(yī)院的基本介紹以及醫(yī)院內(nèi)的醫(yī)生，用戶可以在線上了解醫(yī)生后，就近選擇醫(yī)院前往問診，從而推動了線上與線下的“強(qiáng)結(jié)合”。

（4）平臺藥物購買。用戶登錄后，可以根據(jù)醫(yī)生的建議在平臺的商店選擇藥品加入購物車或者直接購買。

2 平臺設(shè)計

2.1 用例設(shè)計

在需求分析的階段，通過對目前市場的調(diào)研以及相關(guān)專業(yè)資料的查詢，得出一個合理的模型，用例圖是一個合理而直觀的方式。接下來將從管理員、用戶、醫(yī)生三個角度來探究平臺不同使用者的相應(yīng)功能：

（1）管理員角色是平臺的主要管理者，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理醫(yī)院醫(yī)生、用戶訂單與上傳疾病資訊等。其存在能夠使得平臺數(shù)據(jù)更加可靠，確保平臺的正常運作。

（2）用戶角色是平臺核心的主要需求者，用戶登錄平臺后，可以添加寵物、按條件查看寵物醫(yī)院、根據(jù)寵物情況對合適的醫(yī)生發(fā)起問診請求、評價醫(yī)生、根據(jù)醫(yī)生的建議或是自身的需求在平臺內(nèi)購買相應(yīng)藥品或?qū)⑺幤芳尤胭徫镘?、對訂單進(jìn)行查看與修改、對個人信息做出修改。

（3）醫(yī)生角色是平臺問診功能的主要提供者，醫(yī)生登錄后，可以對醫(yī)生信息進(jìn)行修改，對接診時間做出修改，并對用戶發(fā)起的提問做出專業(yè)回復(fù)。

寵物線上問診平臺用例圖如圖2所示。

圖2 寵物線上問診平臺用例

2.2 概要設(shè)計

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計需要開發(fā)人員對系統(tǒng)的開發(fā)背景有整體性的了解，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，要從全面去考慮問題，不應(yīng)該只考慮數(shù)據(jù)庫在單個頁面上的作用，更需要從業(yè)務(wù)流程以及優(yōu)化的方面對表之間的合理性做整體的考量［11］。通過探究平臺系統(tǒng)內(nèi)實體與實體的聯(lián)系，畫出實體?聯(lián)系圖，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)實體-聯(lián)系

2.3 平臺的基本業(yè)務(wù)流程

流程圖作為一個有效的說明工具，能夠輔助管理者做出決定，幫助確定可供選擇的行動方案，并直觀地敘述一個業(yè)務(wù)的整體運作步驟。

用戶的基本業(yè)務(wù)流程圖如圖4所示。

圖4 用戶的基本業(yè)務(wù)流程

3 平臺的實現(xiàn)

3.1 平臺實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

本平臺分為微信小程序端與后臺管理端，在小程序端開發(fā)中，采用Hubuilder 與微信開發(fā)者工具作為開發(fā)工具，在開發(fā)語言上選擇以Vue為內(nèi)核的uni?app框架，結(jié)合SCSS、JavaScript與uView 2.0 作為頁面樣式支撐。uni?app 作為新生的編程框架，其優(yōu)勢在于一次編寫，能在多端使用，并且得益于插件庫中豐富的開源組件，使得在開發(fā)效率上也有了極大的提升。

在后臺方面選擇了當(dāng)下最常用的Spring?Boot+Mybatis?plus 作為基礎(chǔ)框架，極大提升了開發(fā)效率，并采取抽象工廠的設(shè)計模式，使得系統(tǒng)將具體的類進(jìn)行抽離，在編寫時只需要通過相應(yīng)的抽象接口進(jìn)行使用。數(shù)據(jù)庫方面，使用MySQL 與Redis，將暫時性的緩存信息存入Re?dis，減輕反復(fù)查詢的負(fù)擔(dān)，重要核心的數(shù)據(jù)存入MySQL，以確保數(shù)據(jù)的持續(xù)儲存。在安全性方面，使用JWT 生成用戶的唯一token，存入Redis中，并使用Spring Security對安全訪問進(jìn)行控制，這兩項技術(shù)成熟實用，能夠減輕開發(fā)者在安全代碼上的重復(fù)工作。前后端分離的交互如圖5所示。

圖5 前后端分離交互

3.2 平臺功能實現(xiàn)的關(guān)鍵算法與技術(shù)

在用戶使用平臺的過程中，其中最重要的核心模塊有三：一是智能推薦，二是與平臺醫(yī)生的即時問診技術(shù)，三是使用Spring Security、JWT與Redis三位一體的權(quán)限認(rèn)證。

3.2.1 智能推薦

本平臺采取的是推薦算法中的基于領(lǐng)域的算法。根據(jù)平臺的性質(zhì)與實際調(diào)查，選擇了基于物品的協(xié)調(diào)過濾算法（Item CF）。相較于基于用戶的協(xié)調(diào)過濾算法（User CF），Item CF 更加關(guān)注用戶的歷史性操作數(shù)據(jù)，更能從歷史操作中挖掘出用戶的潛在興趣，給予用戶更豐富的醫(yī)生供其選擇［12］。在試驗下，Item CF 也具備良好的召回率、精確度，并同時保證了對數(shù)據(jù)的高覆蓋度［13］。其算法的本質(zhì)是為用戶建設(shè)偏好文檔，假設(shè)選擇醫(yī)生A 的用戶大多數(shù)也會選擇醫(yī)生B，那么我們認(rèn)為醫(yī)生A 與醫(yī)生B 相似，相似度高的醫(yī)生更符合用戶偏好，將會優(yōu)先推送給用戶。這個推薦往往是穩(wěn)定的，因為在醫(yī)生數(shù)量小于用戶數(shù)量的平臺上，避免了頻繁更新醫(yī)生的相似度。其中用戶關(guān)于醫(yī)生的操作記錄將被轉(zhuǎn)化為用戶對醫(yī)生偏好程度的影響因子，系統(tǒng)中的用戶操作對應(yīng)的影響因子如表1所示。

表1 用戶操作影響因子表

假設(shè)有四名用戶A、B、C、D 對四名寵物醫(yī)生a，b，c，d進(jìn)行了操作，如表2所示。

表2 用戶操作表

那么根據(jù)表1中的對應(yīng)操作與影響因子相互轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換，如表3所示。

表3 用戶操作對應(yīng)影響因子表

此時可以通過余弦公式:

便可以計算出相應(yīng)的醫(yī)生之間的相似度，但是在表2中可以發(fā)現(xiàn)，用戶A習(xí)慣于對每個醫(yī)生進(jìn)行反復(fù)的查看與問診。這是因為某類用戶對醫(yī)生頻繁訪問與形成習(xí)慣性的問診后，便會造成影響因子數(shù)據(jù)的不規(guī)范性，此時使用余弦公式計算出的結(jié)果便不那么準(zhǔn)確了，此時就需要算法考慮自動修正這部分?jǐn)?shù)據(jù)。這里改用皮爾遜相關(guān)系數(shù)公式，原理是將用戶的操作因子抽象成為醫(yī)生的向量，再將兩個用戶操作對應(yīng)的醫(yī)生向量減去它們對應(yīng)的平均值，再通過余弦公式來進(jìn)行計算［14］。

養(yǎng)生旅游業(yè)發(fā)展起步晚，沒有形成統(tǒng)一規(guī)劃的格局，吸引力較低。養(yǎng)生旅游作為一種體驗式旅游項目，游客停留時間較長，對旅游設(shè)施要求高，而旅游道的線路長，彎道大，車道窄，容易使游客感到疲倦與不適。目前，在普洱旅游道內(nèi)主要以養(yǎng)生為主題的酒店稀少，可接待人數(shù)少，難以滿足游客需求。此外，農(nóng)家樂成了主要的接待機(jī)構(gòu)，缺乏規(guī)范，設(shè)施簡陋，衛(wèi)生條件等不符合養(yǎng)生食療理念。

皮爾遜相關(guān)系數(shù)公式為:

其中：系數(shù)P即反應(yīng)操作向量Ri,p與Ri,p之間的關(guān)系，當(dāng)其間取值在［?1,1］之間，這個相關(guān)性可以是弱的也可以是強(qiáng)的［15］。皮爾遜相關(guān)系數(shù)越大，我們認(rèn)為醫(yī)生向量相似度越強(qiáng)。當(dāng)兩個向量為正相關(guān)時，在通常情況下取約定系數(shù)范圍對應(yīng)強(qiáng)度，如表4所示。

表4 系數(shù)強(qiáng)度表

本例中借助Python 進(jìn)行系數(shù)計算，其核心代碼如下：

通過對用戶操作矩陣的計算，我們可以得到醫(yī)生相關(guān)系數(shù)，如圖6所示。

圖6 醫(yī)生相關(guān)系數(shù)

所以在本例中，當(dāng)出現(xiàn)新注冊的用戶E 僅查看過醫(yī)生b后，我們可以根據(jù)相似度，以醫(yī)生c、醫(yī)生a、醫(yī)生d的順序?qū)ζ溥M(jìn)行智能推薦。隨著用戶日常操作所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)日益豐富，傳統(tǒng)協(xié)同過濾算法的表現(xiàn)也日趨良好［16］。至此，通過統(tǒng)計用戶歷史操作并進(jìn)行計算便可以預(yù)測用戶對醫(yī)生的偏好，從而達(dá)到智能推薦的效果。

3.2.2 即時問診

平臺采用的即時通訊技術(shù)源于集成環(huán)信SDK，一套通訊組件內(nèi)部含有多個子系統(tǒng)，開發(fā)難度大，開發(fā)周期長，整體的成本高昂［17］。所以對于個人開發(fā)者，有著良好可擴(kuò)展性、可靠性與穩(wěn)定性的第三方SDK 顯然是首選。此時，便可以獲得一套涵蓋文字、emoji 表情、語音、圖片的完善聊天頁面。然而，僅僅是一個聊天界面顯然是不夠的，我們必須要考慮兩個問題，首先是用戶與醫(yī)生在未讀的情況下，是否有未讀消息的提示，其次是如何使得這單問診在規(guī)定時間內(nèi)自動結(jié)束。

為解決未讀消息的提示，系統(tǒng)將對兩種情況分別進(jìn)行討論，第一種是當(dāng)前角色在發(fā)送消息時，需要更新的是Redis 中對應(yīng)角色的未讀消息。第二種是關(guān)于已讀消息，此處并不能使用慣性思維，即進(jìn)入聊天界面便所有消息已讀，因為當(dāng)前角色在發(fā)送消息，對方角色也同樣可能在發(fā)送消息，會造成Redis 中的未讀消息數(shù)量超出實際的情況。故只能在退出時，清空對方在Redis中發(fā)送的未讀消息數(shù)量。

為了使問診訂單在超出規(guī)定時間后自動結(jié)束，平臺在用戶開始即時問診訂單后，使用expire方法設(shè)置倒計時，將用戶與醫(yī)生的消息回復(fù)數(shù)量全部初始化為0，將其存入Redis中。注意此處訂單與消息數(shù)量不可以設(shè)置為同一個Key，否則訂單自動結(jié)束后未讀消息將會一并自毀。

即時通訊效果圖如圖7所示。

圖7 即時通訊效果

3.2.3 權(quán)限認(rèn)證

身份認(rèn)證是系統(tǒng)中的核心功能，確認(rèn)合法性，確保核心資源的安全與穩(wěn)定是本平臺的重要考核指標(biāo)［18］。平臺實際采用的身份認(rèn)證系統(tǒng)使用了SpringBoot+Spring Security，相較于使用Spring+Spring Security 通過控制反轉(zhuǎn)，注入依賴與面向切面編程的方式，引入SpringBoot 簡化了對于文檔的編寫，將代碼量進(jìn)行了大幅度的縮減［19?20］。本平臺驗證當(dāng)前角色的操作是否符合權(quán)限需求，都以在接收請求時，請求頭中攜帶的token 是否能夠在系統(tǒng)中解析出相應(yīng)的權(quán)限字段作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

Spring Security 的本質(zhì)是由一串過濾器組成的過濾鏈，如圖8所示。

圖8 過濾鏈

在過濾鏈中，過濾器UsernamePasswordAu?thenticationFilter 承擔(dān)處理用戶在登錄頁面填寫的用戶名密碼后的請求登錄操作的功能職責(zé)。然而在平臺的登錄流程中，自帶的過濾器無法按照預(yù)期，即登錄成功后在內(nèi)部響應(yīng)JWT生成的token，所以需要自定義的Controller 接口接收由前端傳入的賬號與密碼，再通過UserDetail?Service 對信息進(jìn)行校驗。若用戶輸入的賬號與密碼成功匹配，將通過ProviderManager 的方法生成JWT 存入Redis中完成登錄流程；若匹配失敗，則將被過濾器ExceptionTranslationFilter 捕獲，拋出異常并返回給前端。

登錄時序圖如圖9所示。

圖9 登錄時序

認(rèn)證過程中出現(xiàn)異常的核心代碼如下：

4 結(jié)語

寵物線上問診平臺實現(xiàn)了智能化的醫(yī)生推薦、查看篩選附近診所、線上問診、平臺購買與訂單管理等功能。系統(tǒng)界面簡潔大方，運行流暢，可擴(kuò)展性高，Spring Security 與JWT 的結(jié)合使得平臺還有更多權(quán)限變更的操作空間。使用該平臺，不僅用戶能夠突破周邊醫(yī)療資源的匱乏困境，而且寵物也能在萬里之外獲得優(yōu)質(zhì)醫(yī)生的診斷，同時醫(yī)院與醫(yī)生也能通過該平臺獲取額外的知名度。目前寵物醫(yī)療與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合在國內(nèi)仍是一片巨大的藍(lán)海，相信在未來，線上寵物問診能夠讓更多養(yǎng)寵人士受益，助力于寵物經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。