基于數(shù)字視頻監(jiān)控的醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)研究和探索

張恩浦 楊浩克

【摘要】目前醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)較為普遍，在各大醫(yī)院均有廣泛的應(yīng)用，但多數(shù)醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)為傳感器監(jiān)測，其存在著后期系統(tǒng)升級改造難度大、成本高，遠(yuǎn)距離傳輸困難等問題，因此如何有效的彌補傳感器型醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)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(shù)字視頻監(jiān)控的醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)方案，利用5G技術(shù)實時采集影像，對影像進(jìn)行AI人工智能分析，基于云計算平臺實現(xiàn)醫(yī)用氣體 7×24 小時實時監(jiān)測，讓監(jiān)測工作實時、準(zhǔn)確、全面，保障醫(yī)院業(yè)務(wù)的正常、安全運行。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用氣體;監(jiān)測系統(tǒng);數(shù)字視頻監(jiān)控

醫(yī)用氣體是指醫(yī)療過程中使用的氣體，用于治療、麻醉患者或驅(qū)動醫(yī)療設(shè)備等，常用的醫(yī)用氣體有氧氣、氮氣、二氧化碳、壓縮空氣、真空吸引等。醫(yī)用氣體系統(tǒng)是指生產(chǎn)醫(yī)用氣體或抽排廢氣廢液的一整套裝置。醫(yī)用氣體系統(tǒng)建設(shè)關(guān)乎患者生命安危和醫(yī)療環(huán)境安全，作為生命支持系統(tǒng)，它是現(xiàn)代醫(yī)療體系的重要組成部分，具有廣泛的應(yīng)用。

1.現(xiàn)狀分析

隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，醫(yī)院對醫(yī)用氣體的重要性有了更深刻的認(rèn)識，同時對醫(yī)用氣體的運行提出了更高的要求。醫(yī)用氣體系統(tǒng)是醫(yī)院進(jìn)行醫(yī)療救護(hù)的生命線，是現(xiàn)代化醫(yī)院必不可少的重要組成部分。醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)中各設(shè)備的運行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，發(fā)出聲光報警信號，并執(zhí)行保護(hù)措施。

近年來醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展迅猛，各類型醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)層出不窮。通過總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)，市面上醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩類。一是醫(yī)用氣體管道廠商配套的醫(yī)用氣體監(jiān)控系統(tǒng)，此種系統(tǒng)多針對單一的氣源管道，每種氣源或每套供氣系統(tǒng)都會有對應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，故其系統(tǒng)多且繁雜，使用率低，可擴(kuò)展性差。同時不同廠商系統(tǒng)之間互通性差，每個系統(tǒng)各自數(shù)據(jù)獨立，形成了一個個獨立的信息孤島。二是物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)用氣體監(jiān)測方案，此種方案則針對第一種系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，解決了第一種方案中系統(tǒng)多且繁雜、使用率低、可擴(kuò)展性差及信息孤島等問題，實現(xiàn)了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的醫(yī)用氣體監(jiān)測平臺，實現(xiàn)對醫(yī)用氣體系統(tǒng)全系統(tǒng)全區(qū)域的監(jiān)測。但其仍然存在一系列問題，如擴(kuò)展施工難度大、復(fù)雜度高、施工周期長等。

基于數(shù)字視頻監(jiān)控的醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)則很好的解決以上問題，同時平臺的云端部署也為數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸提供了便利的支持，很好的解決了醫(yī)院院區(qū)擴(kuò)展、分院區(qū)的增設(shè)引發(fā)的醫(yī)用氣體監(jiān)管困難的問題。三種方案的具體分析如表1所示：

2.架構(gòu)設(shè)計

為使系統(tǒng)的處理邏輯更清晰，提高代碼的復(fù)用力度和系統(tǒng)的可維護(hù)性，當(dāng)功能需求發(fā)生變更時，方便系統(tǒng)的完善和擴(kuò)展，使用如圖 1 所示的分層模塊化架構(gòu)。系統(tǒng)分為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、終端層，其中終端展示中心、結(jié)果可視化展示、應(yīng)用分析、數(shù)據(jù)智能化分析、數(shù)據(jù)采集模塊五大模塊，各司其職，具有較強的內(nèi)聚性，降低了層與層之間的耦合程度。同時將數(shù)據(jù)層布置與云端，以5G網(wǎng)絡(luò)為傳輸介質(zhì)，可以較好的實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男Ч?/p>

3.功能設(shè)計

3.1異常情況報警

當(dāng)視頻采集到醫(yī)用氣體系統(tǒng)運行發(fā)生異常情況，系統(tǒng)將自動判斷并觸發(fā)異常報警。報警內(nèi)容包括：監(jiān)測時間、儀表名稱、告警類型、告警開始時間、干預(yù)時間、影像數(shù)據(jù)、以及對報警狀態(tài)的操作。

3.2歷史報警查詢

對之前產(chǎn)生的報警信息可按時間區(qū)間進(jìn)行自定義查詢，主要包括：儀表選擇、時間選擇、告警時間、恢復(fù)時間、持續(xù)時間、影像數(shù)據(jù)等。

3.3統(tǒng)計分析

為系統(tǒng)核心功能之一，支持按照類目（啟動次數(shù)、異常次數(shù)、故障次數(shù)…）分別進(jìn)行查詢、統(tǒng)計、分析結(jié)果，以圖表、曲線圖、柱狀圖的形式展現(xiàn)。根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果調(diào)整優(yōu)化設(shè)備配置，形成完整閉環(huán)，從而達(dá)到最優(yōu)的智慧管理。

3.4視頻分析

視頻分析功能為系統(tǒng)核心功能，主要包括儀表監(jiān)測、設(shè)備異常狀態(tài)監(jiān)測、人員異常進(jìn)入監(jiān)測三個部分，具體功能需求及實現(xiàn)情況如下：

3.4.1儀表監(jiān)測

儀表監(jiān)控是系統(tǒng)視頻監(jiān)控的主體。其通過高清攝像機(jī)采集儀表影像，數(shù)據(jù)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(jìn)行AI人工智能分析，最終將分析結(jié)果推送至前端用戶設(shè)備，實現(xiàn)對醫(yī)用氣體系統(tǒng)的全流程管控。

3.4.2設(shè)備異常狀態(tài)監(jiān)測

設(shè)備異常狀態(tài)監(jiān)測主要是針對壓縮機(jī)異常情況的監(jiān)測。壓縮機(jī)組在醫(yī)用氣體系統(tǒng)中屬于易損設(shè)備，經(jīng)常會出現(xiàn)工作異常等情況，此時會觸發(fā)機(jī)房內(nèi)聲光報警、主壓力表顯示異常等狀態(tài)，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(jiān)測大屏和個人手機(jī)端進(jìn)行報警提示。

3.4.3人員異常進(jìn)入監(jiān)控

人員異常進(jìn)入監(jiān)測則是通過在機(jī)房內(nèi)或機(jī)房門口部署監(jiān)測攝像頭，采集進(jìn)入機(jī)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(shù)監(jiān)測人員是否異常進(jìn)入。從而減少和防止無關(guān)人員進(jìn)入機(jī)房，同時也可作為對值班人員工作的考核依據(jù)。

4.結(jié)語

基于數(shù)字視頻監(jiān)控的醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)利用5G、云計算以及AI智能等新技術(shù)在保證醫(yī)用氣體系統(tǒng)全系統(tǒng)、全區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測的同時，為醫(yī)院管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了良好的助力。采用視頻分析技術(shù)對醫(yī)用氣體系統(tǒng)進(jìn)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(fù)雜程度，避免因改造導(dǎo)致停氣，對醫(yī)院造成不必要的損失，節(jié)省人力支出，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益;同時5G傳輸和云平臺的使用為醫(yī)院分院區(qū)醫(yī)用氣體的實時監(jiān)管提供了良好的技術(shù)支持，降低了運維成本。相較于傳統(tǒng)的醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)有了明顯的提升和優(yōu)化。但如何進(jìn)一步提高視頻識別及分析的準(zhǔn)確率，減少故障的誤報;是否能夠擴(kuò)展更多功能模塊，真正意義上的實現(xiàn)智能巡檢代替人工巡檢等均是未來深入研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊憲章，劉延梅，楊蕾，王麗芬.醫(yī)院醫(yī)用氣體監(jiān)測與報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國醫(yī)療器械信息，2021，27（15）：25-28.

[2]坤俞肖銘，樊存，鄭萍，吳士坤.醫(yī)院氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)的實踐與探索[J].現(xiàn)代醫(yī)院，2020，20（01）：79-82+86.

[3]張凡進(jìn)，郭立君，張榮，周豐平.醫(yī)用氣體實時監(jiān)測平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2019，36（04）：91-98+185.

[4]路其中，高松.醫(yī)用氣體監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].醫(yī)用氣體工程，2018，3（02）：22-23.

[5]馬占軍，扶昊.醫(yī)用氣體系統(tǒng)的集中監(jiān)測報警與運行管理[J].醫(yī)用氣體工程，2018，3（01）：19-21.

[6]楊浩克，閆石.醫(yī)院醫(yī)用氣體監(jiān)測管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展構(gòu)想[J].科教文匯（上旬刊），2017（06）：169-171.