智慧醫院監護系統集成方案

【摘要】? ? 對于病患的智能監護系統是智慧醫院建設的重點，如何獲取病患在醫院中的實時方位信息是目前監護過程中的難點。針對當前人員定位技術存在的問題以及醫院對于重點病患位置信息的精度需求，本文提出了一種基于超寬帶技術的精確人員定位系統，并詳細介紹了系統的組成和功能。最終將基于超寬帶技術的人員定位系統應用于智慧醫院的監護體系中，在實際監控中獲得了病患精準的位置信息，有效提高了醫院的智能化監護水平。

【關鍵詞】? ? 人員定位? ? 超寬帶

一、研究背景

智慧醫院是醫院信息化發展的新階段，是基于計算機網絡技術發展，應用計算機、通訊、多媒體、網絡等其他信息技術，實現疾病的預防、保健、診療、監護等業務管理和行政管理智能化運作[1]。老年病患和婦產及嬰幼兒等重點醫護對象，在醫院的日程治療、醫護工作占有很大比重，同時也是醫患關系復雜、醫患糾紛的高發環節[2]。對重點醫護對象的智能監護是智慧醫院建設的重點，而針對患者在醫院方位信息的人員定位技術則是智能監護體系建設的關鍵[3]。

目前，國內醫院對老年病患和婦產及嬰幼兒監護多是由專業的護工完成的，這種方式一方面增加了病人和醫院的人力成本，另一方面也隱藏了一些隱患，如護工不能24小時監護、病人的位置不能實時掌握等。現在大多數醫院選擇使用的監護系統主要實現可移動設備追蹤調度、醫護人員智能監管、重癥患者實時監護、患者及家屬自助查找就醫診室和病房等，確定室內人員的位置是解決這些問題的根本[4]。

超寬帶（UWB，Ultra Wide Band）作為一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級非正弦波窄脈沖傳輸數據，通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，能夠實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率[5]。UWB抗干擾性能強，傳輸速率高，系統容量大，發送功率非常小。低發射功率大大延長系統電源工作時間，而且電磁波輻射對人體的影響也很小。

如表1所示，與其它定位方式相比[6]，UWB具有系統結構的實現比較簡單，數據傳輸速度快，功耗低，安全性高，多徑分辨能力強，定位精確，工程簡單造價便宜等特點。故以UWB為核心的定位系統，在智慧醫院重點病患監護體系建設方面起著重要的作用。

二、基于UWB技術的監護服務系統

本文以老年病患和婦產及嬰幼兒等重點醫護對象的智能化現代醫療監護服務為研究對象和重點，研究基于人員定位技術的智慧醫院重點病人監護服務體系。本文通過UWB技術對智慧醫院進行室內實時精確定位及跟蹤識別，協助醫護人員對病人位置實時監護，掌握病患的生理、行為狀態信息，為治療、康復提供科學支持;病人如遇突發情況，定位追溯使醫護人員第一時間了解現場情況，及時進行應急處理和救治，防止病人意外發生和傷害惡化擴大，有效提高醫院智能化監護、管控水平。

2.1 UWB定位系統組成

UWB定位系統由硬件和軟件組成，硬件組成如圖下所示。

2.1.1硬件

1.定位標簽：體積小，是移動目標節點，安裝于需要定位的人員、設備上。含有傳感器，可以提供反饋信息（例如振動警報，LCD顯示等）。

2.主錨點（基站）：構造上與定位錨節點相同，主要負責配置實時定位系統網絡。

3.定位錨節點：是已知地理位置坐標節點，具有傳輸和接收數據離功能。每一個錨節點測量標簽的距離，并將結果發送給主錨點。

4.網絡：主錨點直接和現有的以太網相連，將收集的距離信息傳輸至服務器。

2.1.2軟件

1.定位引擎：根據接收到的距離信息，解析出標簽位置坐標;

2.數據庫：儲存和共享信息，為用戶提供統計和查詢功能;

3.應用管理軟件：顯示標簽的位置和軌跡，進行數據分析、統計管理、報警等。

UWB定位流程：定位標簽進入區域，進行同步，錨點給標簽發送一個信號，標簽接收后給錨點反饋一個信號，錨點接收信號并通過時間差計算距離;錨點將距離信息傳輸至主錨點，再由主錨點傳輸至服務器，服務器通過定位引擎計算出標簽的坐標信息。

2.2定位電子地圖設計

地圖以3D形式呈現，采用WebGL和HTML5技術實現地圖三維模型的創建，可完美實現醫院室內布局的三維可視化，其特點有：

1.跨平臺支持手機APP、微信、瀏覽器，可在PC、手機、大屏上地圖展示。

2.高效率渲染，采用2D、3D一體化矢量地圖展示。

2.3人員定位集成方案

1.定位方式：超寬頻高精度定位，通過無線脈沖時間測量技術精確獲得15厘米級精度定位數據，定位系統由基站、標簽、API接口與顯示軟件組成，直接輸出坐標。

2.定位特點：精度高，定位基站內置全向天線，定向系統簡易無需同步機。

3.定位系統構成：由定位基站、定位標簽、解算引擎、定位解算服務器、網絡設備構成。

4.部署方式：在通道，建議每隔25米部署一個超寬頻高精度基站，如25×25米建置4個，25×50建置6個，具體部署位置可依據現場環境適當調整。5.基站的固定有兩種模式，一種是吸頂式安裝，如果施工條件允許則可固定在天花板上;另一種是使用安裝支架將基站固定在墻壁的側壁上。

6.技術優點：設備安裝簡單、穩定性良好，地圖展示直觀形象，一目了然。

7.標簽方式：手環式及卡片式定位標簽。

三、監護系統功能

針對目前醫院老年科的現狀，本系統采用名片式個人定位器，即將標簽做成名片大小，固定在醫院的病服上，不需要額外的設備，輕巧方便，提高了經濟性和舒適性。

1.老人位置實時監護，活動軌跡隨時查看。定位裝置使定位精度達到厘米級，監護到的老人活動軌跡更加準確，有利于醫護人員查看其真實活動軌跡，從根本上提高了實時監控的準確性。

2.精確電子圍欄。傳統的電子圍欄常常會因為定位裝置的精度差造成錯誤報警，例如陽臺、樓梯口等特殊環境。厘米級的定位精度則避免了上述情況，實現了精確的電子圍欄。同時，定位標簽兼容具有原門禁及閘機系統的進出刷卡識別功能，內置門禁卡芯片，可實現人員門禁進出管理的“一卡通”功能，方便醫護人員和院方的管理和監護。

3.一體化個人信息。在電子標簽中植入更多的個人醫療信息，如老人性別、年齡、過敏源、病史等，使得老人醫療信息一體化，方便了醫院對老人的信息管理。

4.實現一鍵報警，視頻聯動監護，及時了解現場情況。一旦老人感到不適或者突發意外，按下一鍵報警按鈕，管理后臺立即彈出現場視頻監控，方便醫護人員第一時間了解現場情況。

四、結束語

本文研究成果可協助醫護人員對病人位置實時監護，掌握病患的生理、行為狀態信息，為治療、康復提供科學支持;病人如遇突發情況，安防報警、定位追溯、應急救援、搶救等多系統協同聯動，使醫護人員第一時間了解現場情況，及時進行應急處理和救治，防止病人意外發生和傷害惡化擴大，有效提高醫院智能化監護、管控水平。通過本項目的實施在技術上解決智慧醫院建設的共性關鍵技術難題，可有效推進智慧醫院建設，提升科技惠民的能力和水平，為經濟社會發展及生態文明建設提供有效支撐，具有重要的社會經濟效益和意義。

參? 考? 文? 獻

[1]徐安琪，韓嬌嬌，徐一涵，范春.智慧醫院建設與規劃研究[J].醫學信息學雜志，2021，42（05）：56-60+78.

[2]王雅娟，王燕，趙素娟，王芳.護理專業醫學生醫患溝通技能及其心理影響因素研究[J].現代預防醫學，2021，48（09）：1564-1567.

[3]趙浩宇，胡川，汪鵬，吳昊.基于就診流程的智能導航系統設計與應用[J].醫療衛生裝備，2020，41（03）：51-54+59.

[4]熊超，劉宗毅，盧傳芳，烏萌.國外衛星導航系統發展現狀與趨勢[J].導航定位學報，2021，9（03）：13-19.

[5]崔振杰，楊晴.煤礦井下無線通信及人員精準定位系統的融合應用[J].山東煤炭科技，2021，39（06）：176-178+181.

[6]秘金鐘，周寧，吳文壇，徐浩，李得海.室內位置服務智慧化應用研究[J].測繪科學，2021，46（06）：1-8.

郝天然（1985.04），女，漢族，江蘇徐州，2009年畢業于江蘇大學，通信工程專業，工學學士，工程師，研究方向為系統集成。