Der Datenbus im Detail

Eck-Daten

IIoT-Infrastrukturen, besonders im Gesundheitswesen, sind unbedingt gegen Angriffe abzusichern. Zur Herausforderung wird dies vor allem bei veralteter IT-Infrastruktur. Mentor und RTI zeigen am Beispiel der Vernetzung im Gesundheitswesen, wie sich der Data Distribution Service (DDS) in IIoT-Strukturen implementieren lässt. Das Ergebnis ist eine datenzentrische Infrastruktur, die beispielsweise eine sichere und flexible Patientenüberwachung ermöglicht. Die vorgestellte Lösung reduziert Risiken und Kosten bei gleichzeitiger Verkürzung der Time-to-Market.

Um den Datenbus zu verstehen, ist ein Vergleich mit einer Datenbank sinnvoll. Eine Datenbank ähnelt einem Datenbus, sie speichert jedoch historische oder alte Informationen. Sie verfügt über eine Grundstruktur mit Tabellen und Zeilen für verschiedene Einträge. Der Benutzer steuert über die Datenbank den Zugriff auf Daten. Diese lassen sich innerhalb der Datenbank verschlüsseln. Daten lassen sich über viele verschiedene Anwendungen in verschiedenen Sprachen und sogar über ein Netzwerk austauschen, weil es eine gemeinsame Schnittstelle gibt, die jeder versteht und die Standards auf dieser Datenbank basieren. Die Datenbank ist seit vielen Jahren ein leistungsfähiger Mechanismus zur Integration von IT-Anwendungen und zur Skalierung von IT-Systemen.

Ein Datenbus funktioniert ähnlich, außer dass es um zukünftige Daten geht, also um Daten, die noch nicht generiert wurden. Anstelle von Zeilen verwendet er Datensätze, die Informationen von verschiedenen Quellen oder verschiedenen Herstellern aufzeichnen. Ein Datenbus kontrolliert den Zugriff und verschlüsselt die Daten. Er eignet sich ideal für Echtzeitdaten, Daten, die übertragen werden, oder Daten, die mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit und geringer Latenz geteilt werden müssen.

Innerhalb des Datenbusses existieren auch Quality-of-Service-Parameter (QoS). Bei der Kommunikation untereinander kamen traditionell Anwendungen für den Nachrichtenaustausch zum Einsatz. In einer datenzentrischen Architektur mit einem Datenbus müssen Anwendungen aber nicht mehr direkt miteinander kommunizieren. Stattdessen kommunizieren sie einfach mit dem Datenbus und teilen die Informationen auf diese Weise. Mit DDS können Entwickler eine sehr elegante Architektur aufbauen, die eine Kopplung zwischen Anwendungen vollständig überflüssig macht. Zu den Vorteilen von QoS zählt auch die Fähigkeit, Durchsatz und Latenz über eine Vielzahl von Verbindungen auszugleichen, um die Zuverlässigkeit des gesamten Systems zu erhöhen. Außerdem sind zeitabhängige Übertragungen durch Terminbenachrichtigungen und Nanosekunden-Zeitstempel sowie die Generierung historischer Daten für Geräte möglich, die nach dem Hochfahren des Systems hinzugefügt werden.

DDS in realen Situationen

Nahezu jede Branche ist auf die eine oder andere Weise von der Verbreitung des IIoT betroffen. Natürlich sind einige Branchen bei der Aktualisierung und Automatisierung von Anlagen und Verfahren weiter vorn. Mentors Partner RTI hat DDS in einer Reihe von IIoT-Architekturen bereits erfolgreich implementiert. Ein Beispiel dafür ist im Gesundheitswesen zu finden.

Bei Betrachtung des aktuellen Stands der Dinge im amerikanischen Gesundheitswesen gibt es immer noch erhebliche Probleme, die durch IoT-Automatisierung oder Aktualisierung beziehungsweise deren Abwesenheit zu lösen sind. Die meisten Menschen in den Vereinigten Staaten sind sich der Tatsache nicht bewusst, dass Fehler in Krankenhäusern eine der Hauptursachen für Todesfälle sind. Einer der häufigsten Gründe für das Problem sind die vielen Fehlalarme während der Genesung eines Patienten nach der Operation. Es ist in der Branche allgemein bekannt, dass die Überwachung des Patienten während des Erholungsprozesses nicht so effektiv ist, wie sie sein muss.

Konkrete Beispiele hierfür sind Fälle, bei denen ein Patient seine eigene Dosierung von intravenösen Medikamenten durch ein patientengesteuertes Analgesie-System (PCA) kontrolliert. PCAs sind in den Vereinigten Staaten weit verbreitet und gelten als sicher. Gesundheitsexperten lassen in diesem Umfeld äußerste Vorsicht walten, da eine Überdosierung zu schwerwiegenden Komplikationen führen kann. Tatsächlich sterben im Krankenhaus täglich zwei bis drei Patienten an einer Überdosierung von Opiaten – ein vermeidbares Problem.

Bild 4: Der Datenbuss lässt sich zur intelligenten Patientenüberwachung einsetzen.

Bild 4: Der Datenbuss lässt sich zur intelligenten Patientenüberwachung einsetzen. Mentor

Bei einem PCA-System können sowohl in der Infrastruktur als auch im System selbst Fehler auftreten. Eine mögliche Lösung, wie von RTI vorgeschlagen, ist die Einführung eines intelligenten Patientenüberwachungssystems (Bild 4). In diesem Szenario sind alle Teile, Beatmungsgeräte, Herzmonitore, Infusionspumpen und sogar ärztliche Verordnungen miteinander verbunden. Alle diese Geräte oder Dinge sind an ein einziges System angebunden, das Daten über den Datenbus austauscht. Auf diese Weise können die Aufsichtsdienste die Patienten- und Arzneimitteldosierung überwachen, Fehlalarme reduzieren und sogar die Pumpe deaktivieren, wenn die Sensoren einen Notfall beim Patienten erkennen. Dieser Ansatz bezieht die Krankenschwestern und Ärzte eng ein, die mit der Betreuung des Patienten beauftragt sind.

 

Auf der nächsten Seite erfahren Sie Details zu den Sicherheitslösungen von Mentor und RTI.

Seite 3 von 41234