緊急醫療救援車載通訊系統的設計與分析

張杰，丁偉龍

1.同濟大學附屬東方醫院 信息中心，上海 200120；

2.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院 放射科，上海 200011

緊急醫療救援車載通訊系統的設計與分析

張杰1，丁偉龍2

1.同濟大學附屬東方醫院 信息中心，上海 200120；

2.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院 放射科，上海 200011

本文通過對緊急醫療救援車載系統概念和功能的理解，從車載信息采集分系統、無線傳輸分系統、綜合保障分系統設計3方面入手，分析了目前救援車所配置的有線和無線網絡設備、視頻監控顯示設備、視頻錄像設備、衛星通信設備的組成和特點，指出今后要進一步對無線網絡、軟件、移動設備進行改進，以更好地提高醫療救援工作效率。

緊急醫療救援車；車載通訊系統；信息采集分系統；無線傳輸分系統；綜合保障分系統

近年來，我國自然災害和重大突發事件頻發，特別是地震災害尤為嚴重。完善應急措施，加大醫療救援力度，以減輕傷亡人數對于災害及突發事件的醫療救援至關重要，而緊急醫療救援車載通訊系統將在應急救援中發揮重大作用。

1 系統概述

1.1 概念

緊急醫療救援車載通訊系統是為處置重大突發事件和災害性事件提供現場通信保障的現代化實時通訊指揮平臺，主要由兩部分組成：醫院固定指揮平臺和車載移動指揮平臺。它能在第一時間將事發現場的情況和資料通過圖像、語音、數據上傳至醫院指揮中心，有效地調集各地醫療資料，便于專家實施遠程指導和信息支持，最大程度地減輕人員傷亡。

1.2 功能

為滿足災害現場救援需求，車載系統需具備如下功能：① 信息采集和處理功能：通過單兵設備傳輸音頻和視頻，第一時間采集現場圖像，在車內進行顯示和儲存；② 語音通信功能：配備先進的頭盔式對講機，利用超短波實現無線語音通訊；③ 3G網絡通信功能：可以通過3G路由器，將現場捕獲的圖像和聲音傳回指揮中心，使相關人員能通過車載計算機及時查看并執行指揮中心下達的指令；④ 衛星定位傳輸功能：在車內裝備GPS衛星導航系統，便于指揮救援車快速到達事發救援地點，并且在3G網絡受限時負責救援車與固定指揮中心的信息交流[1]。

2 系統技術設計

車載通訊系統的設計應滿足“緊急救援、快速反應、信息暢通”的要求，以“推進信息化救援、推動移動醫療發展”為目標。構建的信息采集、無線傳輸、綜合保障3層設計框架，見圖1。

2.1 車載信息采集分系統

該系統由車內攝像機、單兵發射器、車載圖像接收器、圖像處理器等組成。這里著重分析單兵系統的設計。單兵系統即配有對講功能的頭戴式攝像機，能利用3G網絡以25幀/s的速度將事故現場的情況無線傳輸給救援中心。為滿足災害壞境下的工作要求，單兵系統采用國際先進的圖像壓縮算法和專用的數據傳輸協議，不僅能滿足靜止狀態下的圖像傳輸，更能使劇烈變動的移動畫面平穩有效地傳達至救援中心。救援車內的無線視頻終端將各個單兵系統收集到的信息進行整理壓縮編碼后，實時上傳到救援網絡中心，供救援指揮車和固定救援指揮中心調用。我院信息采集傳輸采用的技術路線是：由運營商提供數據專線，和流媒體視頻服務器對接，通過前端的3G上網卡組成內部的APN專網，以確保圖像傳輸的穩定性。其中圖像傳送采用3DES三重數據加密算法加密命令通道并通過擾碼保護數據傳輸。會話使用CHAP協議認證，在建立的過程中無明碼傳輸，安全可靠。

2.2 車載無線傳輸分系統

2.2.1 計算機網絡系統

醫療應急救援隊網絡采用3G無線路由器、WIFI無線設備、衛星路由器、交換機、VPN網關的基礎配置，將移動救援車、固定指揮中心和移動設備連接互通，實現自動化的信息傳輸和共享。在不同的網絡連接方式中，3G網絡的對外連接是應急救援車載網絡保障的核心，能準確、及時地傳輸語音、視頻及數據[2]。然而，由于發生災害的地區一般較為偏僻，不適合采用3G網絡，于是車載衛星網絡系統將成為今后災害救援的主流通訊手段。它是將互聯網與衛星通信技術相結合，由衛星、業務關口站和車載接收終端組成的寬帶衛星通信系統。系統使用DVB-S2/ TDMA的組網模式，并采用通用性強的TCP/IP協議，不僅可以滿足視頻會議子系統的需要，還可以滿足諸如文件傳輸、信息采集后的傳輸、互聯網瀏覽、電子郵件收發、電話、傳真等各種應用的需求。同時，系統內還搭建了一套10 M/100 M自適應局域無線網絡，主要用于救援車隊之間、救援指揮車與無線設備之間的網絡通訊。3種不同的網絡方式在不同情況下的應用為網絡的暢通提供了有利的途徑。

2.2.2 通信系統

配合網絡傳輸方式，車載系統內也為通信保障子系統提供了多種方式，包括短波通信、超短波通信、IP語音通信等。超短波通信比短波通信發射功率小、穩定性高、通信質量好，并且能同時進行多路通信，比較適用于城市救災。以IP語音網關作為核心的電話語音交換系統，可以使應急移動指揮平臺連接到IP網關的普通電話機，也可以使平臺內的分機連接到FXO口的外線電話。為支持單兵系統，車內配置了超短波中轉臺、超短波手持機和頭盔式對講終端，能在應急現場迅速組成小型的通信網，還可以與其他使用超短波的設備進行通信。IP語音系統示意圖，見圖2

2.3 綜合保障分系統

2.3.1 供電系統

由于應急救援車的特殊性，系統電源的穩定對車載電子設備的正常運行和救援效果至關重要。在災害環境下，應急救援車除了油機供電和市電供電外，還需配備軍用加固UPS電源，即一種含有儲能裝備，以整流器、逆變器為主要組成部分的穩壓穩頻交流不間斷電源，能在停電狀況下作為儲能電池進行供電，可保證計算機網絡設備、音視頻設備、通訊設備、衛星設備正確傳輸數據[3]。

2.3.2 安全系統

應急救援車安全系統分為兩部分：① 救援現場信息傳輸的安全性。基于救援任務的緊急性和病患私密性，車載網絡通信線路最好采用專線傳輸。但是由于條件的限制，在偏遠的災害現場操作時，往往只有一條公共傳輸線路，不僅會導致線路傳送擁擠，還會導致信息的破壞和延誤。因此必須加大對信息的保護力度，目前應急救援車的信息安全建設方式主要包括設置防火墻、安裝殺毒軟件和防攻擊軟件、建立CA認證系統等；② 應急救援車內外工作人員的人身安全。為滿足應急車野外行駛的要求，車內設置了良好的接地和避雷保護措施，對220 V/380 V強電部分設置有漏電保護裝置。當3路負載中的任意一路電流＞（25±2）A或負載短路時，車載配電控制器會發出聲光告警，并切斷輸出電源；另外還配備了防震系統，使醫護人員在野外顛簸的狀況下也能對傷患進行必要的醫治。

3 應急醫療救援車的應用

（1）移動醫院。移動醫院是由多種醫療移動設備結合而成的聯合體，而應急救援車是如今移動醫院中使用最廣泛的載體之一，除了必要的緊急救治設施外，其先進的通訊設備，能實現音畫傳輸和遠程醫療，讓醫院能夠及時了解病人的性質，以合理安排病人的搶救。

（2）應急救援。近期大地震中，應急醫療救援車隊在急救方面發揮了越來越大的作用。我院于2013年和上海疾控中心、國家衛計委分別進行了應急救援演練。演練出動了指揮車、傷員轉運車、手術車、物資保障車和檢驗車，由專人負責車輛與車輛、車輛與醫院、車輛與移動設備之間的信息通訊。通過單兵設備等一系列移動設施的信息收集和3G無線網卡的信息傳輸，快速、完整、實時地讓醫院內專家領導及時了解了救災現場的災情變化和災民救治情況，便于后方調整救援方案，及時安排藥物和食物補給，讓即將收治災民的醫院有寬裕的收治前準備時間，給待命的醫生提供了詳細的病歷。

4 結語

目前醫療救援車多使用公共網絡，即使設置了防火墻和密碼，還是會存在一定的安全隱患和擁堵。因此，在今后條件允許的情況下，應設置區域醫療專用網絡線路或衛星線路，為應急救援和區域醫療聯動提供一條暢通無阻的道路。應急醫療救援車內移動設備，包括單兵系統、移動檢查儀、無線輸液系統、攜帶式監測儀等還不能完全支撐移動醫療的開展，需不斷在技術上進行改進[4-7]。除提升硬件技術外，設計適用于不同設備的軟件管理平臺也非常重要[8]。

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[2] 車杰,郭生海,王懿.玉樹抗震救災衛勤保障的實踐探討[J].武警醫學,2010,21(9):817-818.

[3] 侯楊,張劍,趙峰.淺談我院遠程醫療會診車的應用[J].醫療裝備,2013,26(1):24-25.

[4] 武秀昆.破壞性地震醫療救護應急預案制定要點[J].中華醫院管理雜志,2002,18(12):720-722.

[5] 劉梅,趙慧秋,何軍.院外急救設備管理使用問題探析[J].中國急救復蘇與災害醫學雜志,2010,5(7):655-656.

[6] 張昆峰.探討醫院急救設備的管理[J].中國醫療設備,2014, 29(2):111-112.

[7] 蔡鈺太,李澤峰,林江偉.基于藍牙和智能手機的在體脈搏監測儀[J].醫療裝備,2013,26(1):13-16.

[8] 張廣有.醫療APP將改變醫學模式[J].中華醫學信息導報,2013, 28(14):19.

用Word制作統計學符號算術平均值加減標準差的方法

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Design and Analysis of Medical Emergency Rescue Vehicle Communication System

ZHANG Jie1, DING Wei-long2
1.Information Center, East Hospital Aff i liated to Tongji University, Shanghai 200120, China; 2.Department of Radiology, Shanghai Ninth People's Hospital Aff i liated to Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200011, China

Based on the comprehension of the concept and functions of medical emergency rescue vehicle communication system, this paper analyzes the structures and features of wired and wireless network equipment, video surveillance equipment, video recording equipment, satellite communication equipment integrated into current rescue vehicles in terms of vehicle information collection subsystem, wireless transmission subsystem and comprehensive security subsystem. This paper points out that the improvement of wireless network, softwares, mobile devices should be further conducted in order to eff i ciently improve the work efficiency of medical rescue.

medical emergency rescue vehicle; vehicle communication system; information collection subsystem; wireless transmission subsystem; comprehensive security subsystem

TP311.52

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.11.046

1674-1633(2014)11-0134-03

2014-03-18

2014-05-09

作者郵箱：alsens@edatahome.com