基于數字視頻監控的醫用氣體監測系統研究和探索

張恩浦 楊浩克

【摘要】目前醫用氣體監測系統已經較為普遍，在各大醫院均有廣泛的應用，但多數醫用氣體監測系統為傳感器監測，其存在著后期系統升級改造難度大、成本高，遠距離傳輸困難等問題，因此如何有效的彌補傳感器型醫用氣體監測系統的劣勢成為一個值得研究的問題。針對這一問題，提出基于數字視頻監控的醫用氣體監測系統方案，利用5G技術實時采集影像，對影像進行AI人工智能分析，基于云計算平臺實現醫用氣體 7×24 小時實時監測，讓監測工作實時、準確、全面，保障醫院業務的正常、安全運行。

【關鍵詞】醫用氣體;監測系統;數字視頻監控

醫用氣體是指醫療過程中使用的氣體，用于治療、麻醉患者或驅動醫療設備等，常用的醫用氣體有氧氣、氮氣、二氧化碳、壓縮空氣、真空吸引等。醫用氣體系統是指生產醫用氣體或抽排廢氣廢液的一整套裝置。醫用氣體系統建設關乎患者生命安危和醫療環境安全，作為生命支持系統，它是現代醫療體系的重要組成部分，具有廣泛的應用。

1.現狀分析

隨著醫療衛生事業及科學技術的不斷發展與提高，醫院對醫用氣體的重要性有了更深刻的認識，同時對醫用氣體的運行提出了更高的要求。醫用氣體系統是醫院進行醫療救護的生命線，是現代化醫院必不可少的重要組成部分。醫用氣體監測系統能夠實時監測系統中各設備的運行狀態，當系統出現異常時，發出聲光報警信號，并執行保護措施。

近年來醫用氣體監測系統發展迅猛，各類型醫用氣體監測系統層出不窮。通過總結分析后發現，市面上醫用氣體監測系統主要分為兩類。一是醫用氣體管道廠商配套的醫用氣體監控系統，此種系統多針對單一的氣源管道，每種氣源或每套供氣系統都會有對應的監控系統，故其系統多且繁雜，使用率低，可擴展性差。同時不同廠商系統之間互通性差，每個系統各自數據獨立，形成了一個個獨立的信息孤島。二是物聯網醫用氣體監測方案，此種方案則針對第一種系統進行了改進，解決了第一種方案中系統多且繁雜、使用率低、可擴展性差及信息孤島等問題，實現了以物聯網技術為基礎的醫用氣體監測平臺，實現對醫用氣體系統全系統全區域的監測。但其仍然存在一系列問題，如擴展施工難度大、復雜度高、施工周期長等。

基于數字視頻監控的醫用氣體監測系統則很好的解決以上問題，同時平臺的云端部署也為數據遠距離傳輸提供了便利的支持，很好的解決了醫院院區擴展、分院區的增設引發的醫用氣體監管困難的問題。三種方案的具體分析如表1所示：

2.架構設計

為使系統的處理邏輯更清晰，提高代碼的復用力度和系統的可維護性，當功能需求發生變更時，方便系統的完善和擴展，使用如圖 1 所示的分層模塊化架構。系統分為應用層、數據層、終端層，其中終端展示中心、結果可視化展示、應用分析、數據智能化分析、數據采集模塊五大模塊，各司其職，具有較強的內聚性，降低了層與層之間的耦合程度。同時將數據層布置與云端，以5G網絡為傳輸介質，可以較好的實現遠距離傳輸的效果。

3.功能設計

3.1異常情況報警

當視頻采集到醫用氣體系統運行發生異常情況，系統將自動判斷并觸發異常報警。報警內容包括：監測時間、儀表名稱、告警類型、告警開始時間、干預時間、影像數據、以及對報警狀態的操作。

3.2歷史報警查詢

對之前產生的報警信息可按時間區間進行自定義查詢，主要包括：儀表選擇、時間選擇、告警時間、恢復時間、持續時間、影像數據等。

3.3統計分析

為系統核心功能之一，支持按照類目（啟動次數、異常次數、故障次數…）分別進行查詢、統計、分析結果，以圖表、曲線圖、柱狀圖的形式展現。根據統計分析結果調整優化設備配置，形成完整閉環，從而達到最優的智慧管理。

3.4視頻分析

視頻分析功能為系統核心功能，主要包括儀表監測、設備異常狀態監測、人員異常進入監測三個部分，具體功能需求及實現情況如下：

3.4.1儀表監測

儀表監控是系統視頻監控的主體。其通過高清攝像機采集儀表影像，數據由5G傳輸至云平臺，在提高傳輸速率的同時增加傳輸距離，并在云端使用智能算法進行AI人工智能分析，最終將分析結果推送至前端用戶設備，實現對醫用氣體系統的全流程管控。

3.4.2設備異常狀態監測

設備異常狀態監測主要是針對壓縮機異常情況的監測。壓縮機組在醫用氣體系統中屬于易損設備，經常會出現工作異常等情況，此時會觸發機房內聲光報警、主壓力表顯示異常等狀態，前端的攝像裝置則將主壓力表的影像實時采集并上傳至VAS平臺，部署新的算法，識別異常信息，推送至值班室PC端、監測大屏和個人手機端進行報警提示。

3.4.3人員異常進入監控

人員異常進入監測則是通過在機房內或機房門口部署監測攝像頭，采集進入機房人員的影像，并將影像實時上傳云平臺，利用邊緣AI智能視頻識別技術監測人員是否異常進入。從而減少和防止無關人員進入機房，同時也可作為對值班人員工作的考核依據。

4.結語

基于數字視頻監控的醫用氣體監測系統利用5G、云計算以及AI智能等新技術在保證醫用氣體系統全系統、全區域實時監測的同時，為醫院管理的數字化轉型提供了良好的助力。采用視頻分析技術對醫用氣體系統進行智能化改造，極大程度的降低了智能化改造的實施難度和復雜程度，避免因改造導致停氣，對醫院造成不必要的損失，節省人力支出，具有很大的經濟效益;同時5G傳輸和云平臺的使用為醫院分院區醫用氣體的實時監管提供了良好的技術支持，降低了運維成本。相較于傳統的醫用氣體監測系統有了明顯的提升和優化。但如何進一步提高視頻識別及分析的準確率，減少故障的誤報;是否能夠擴展更多功能模塊，真正意義上的實現智能巡檢代替人工巡檢等均是未來深入研究的方向。

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