上海市級醫院安防監控系統集成平臺構建與應用*

曹玲燕 徐 誠 魏建軍

醫院作為提供治療、護理、康復等醫療服務的公共場所，具有人員構成復雜、危險物品集中等特征[1]，且易發生醫療安全不良事件(如患者跌倒、管路滑脫等)[2-3]，這些都給安全穩定的就醫環境帶來了挑戰。因此，構建完備的安防監控系統具有重要意義。國家及各省市有關部門均頒發了一系列政策文件，以推動醫院安防監控系統的建設和升級。2015年，國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯合頒布《醫院安全技術防范系統要求》(GB/T 31458-2015)，對醫院安全技術防范系統的基本要求、防護對象及防護要求、系統技術要求等作出規定[4]。2019年，上海市市場監督管理局發布《重點單位重要部位安全技術防范系統要求 第11部分：醫療機構》(DB31/T 329.11-2019)，規定了上海市醫療機構安全技術防范系統設計、施工、評審、檢驗、驗收和運營維護等要求[5]。2021年9月，國家衛生健康委等8部委發布《關于推進醫院安全秩序管理工作的指導意見》(國衛醫發〔2021〕28號)，明確指出醫院要積極應用物聯網、5G、大數據等技術手段，按照有關國家標準和行業標準部署智能安防系統，以提高重大突發事件的快速反應和處置能力[6]。

上海申康醫院發展中心(以下簡稱“申康中心”)作為上海市級醫院的辦醫主體，肩負著上海市級醫院安防監控信息化系統建設與發展的責任。近年來，申康中心不斷加大對上海市級醫院安防監控系統的建設投入，使醫院安防監控系統的建設水平逐步提升，目前已基本實現了市級醫院院區樓宇視頻監控全覆蓋。然而，由于市級醫院安防監控系統獨立存在且品牌不一、型號多樣，未能實現與申康中心數據總平臺的數據互通。在無法掌握所屬市級醫院安防監控系統運行數據的情況下，申康中心無法對上海市級醫院安防監控系統的運行績效進行客觀評價，不利于及時發現存在問題。

2021年，申康中心在市級醫院現有安防監控系統基礎上，應用邊緣計算及多碼流處理等信息技術，構建了市級醫院安防監控系統集成平臺。該平臺是申康中心主導建設的市級醫院后勤運維評價與促進平臺的重要組成部分[7]。本研究對該平臺的建設及運行績效進行闡述。

1 傳統安防監控系統存在問題

上海市級醫院安防監控系統具有設備部署密集、特殊要求多等特點，對信息查詢的便捷性和突發事件的響應要求較高。然而，傳統安防監控系統運行維護基本依賴人工手段，設備巡檢和維護技術落后，當意外事件發生時處理效率低下。主要存在以下問題：(1)設備巡檢耗時嚴重，且不能及時發現設備異常；(2)設備巡檢流于形式，設備在線狀態、錄像完整性等設備參數異常難以被發現；(3)設備建設時期不同、品牌多樣、型號繁雜，設備巡檢和維護難度大；(4)設備運行績效評價缺乏量化指標體系，不利于監控設備設施的精細化管理。

2 平臺構建

為解決傳統安防監控系統存在問題，申康中心亟需建立能夠融合多家市級醫院安防監控系統特性的集成平臺。然而，若簡單的將市級醫院院區、樓宇或門急診大廳的安防監控系統采用互聯網或內部網絡等方式匯總連接到申康中心云計算中心，則需要占用更多的帶寬和服務器資源[8]。有研究表明[9]，應用邊緣計算和云計算，可提高視頻圖像數據價值，在降低帶寬、時延的同時，還能提高處理效率[10]。對此，申康中心通過改造升級智能攝像頭、增加數據采集模塊、布設邊緣服務器設備等方式，利用邊緣計算及多碼流處理等技術，建成了市級醫院安防監控系統集成平臺。該平臺的主要優點是可以將視頻流傳輸、存儲、計算等任務下沉到各醫院的監控邊緣設備上，通過全天候、高清晰、無間斷的動態監視及警醫聯動，確保各市級醫院運行安全。

2.1 系統設計

邊緣計算是一種在網絡邊緣執行計算的新型計算模式。與將所有信息傳輸到云端中心處理后再反饋的云計算不同，邊緣計算在信息的獲取與處理上更加及時，能夠在物與數據的源頭進行信息處理并將有效信息直接傳輸，大大提高了信息處理的及時性[10]。此外，邊緣計算還能更好地保障信息安全，減少信息流動過程中數據流量的損耗。安防行業通常包含視頻監控、報警器、防盜門禁等子系統，近年來已開始引入邊緣計算這一新興技術[10]。

碼流作為視頻編碼中畫面質量控制最重要的部分，是指視頻文件在單位時間內使用的數據流量。多碼流技術則是指在視頻編碼過程中，同時產生多種不同碼流及分辨率的流媒體數據。為了平衡網絡傳輸與本地存儲之間的矛盾，多碼流技術可以根據用戶實際網絡帶寬條件自動分配最佳解碼畫質。不同市級醫院安裝的安防監控設備品牌不同、型號各異，所產生的視頻流格式也不同，難以作為有效數據被使用。運用多碼流視頻技術，申康中心能夠流暢地調取各醫院視頻，通過視頻方式進行監管復核，提升監管效率。

2.2 平臺功能

上海市級醫院安防監控系統集成平臺包括醫院邊緣物聯網設備、醫院數據分平臺、申康中心數據總平臺3個部分，其設備安裝拓撲圖如圖1所示。

集成平臺在各醫院安保專網部署邊緣物聯網設備，包括邊緣數據采集、計算和傳輸裝置，主要用于連接醫院的安防監控設備，采集設備運維數據，通過內嵌視頻分析算法進行預處理，分析參數異常情況，并將數據上傳至醫院數據分平臺。醫院數據分平臺是醫院邊緣物聯網設備與申康中心數據總平臺之間的橋梁，主要接收醫院邊緣物聯網設備上傳的運維數據，實時呈現醫院安防監控系統的運行數據，并將運維數據傳送至申康中心數據總平臺。申康中心數據總平臺作為上層數據分析平臺，主要用于接收、匯總、分析各醫院數據分平臺上傳的運維數據，通過計算得到醫院安防監控系統運行績效評價指標，進而對各家醫院安防監控系統的運行情況進行客觀評價和可視化呈現。

圖1 上海市級醫院安防監控系統集成平臺設備安裝部署拓撲圖

2.3 平臺應用

截至2022年8月，相關邊緣計算設備已覆蓋23家市級醫院院區，覆蓋攝像機數量27 000余臺，錄像機450余臺。通過該平臺可以實時獲取不同市級醫院的攝像機總數、攝像機當前在線率、錄像機總數、錄像機每日在線率、錄像機錄像保存情況、錄像機平均缺失時長等信息。

此外，通過該平臺可更直觀地展示全部醫院的總體安防監控運行狀況，便于同步建設安防監控系統可視化集成平臺。在可視化集成平臺首頁地圖上點擊不同醫院圖標，即可進入具體醫院，從而了解該院不同安防監控績效指標變化情況。

3 運行績效分析

3.1 運行績效評價指標選取

為了客觀地評價市級醫院安防監控系統運行狀態，申康中心通過實際調研和專家論證，最終確定兩項關鍵指標用于評價安防監控系統運行績效，分別為“數字監控設備在線率”和“錄像平均缺失時長”，計算公式如下：

數字監控設備在線率=數字攝像機總數-掉線數字攝像機累計數量/數字攝像機總數×100%

錄像平均缺失時長=錄像機視頻所有通道錄像缺失時長之和/數字攝像機總數×100%

此外，為確保采集數據質量及可靠性，申康中心編制《市級醫院后勤智能化平臺運維及數據管理要求》并下發落實。該文件明確了數據采集的字段定義、采集頻次與時間點定義、后續管理運維流程等。例如，要求醫院在安防監控系統發生設備新增、修改、刪除等變化時，及時按照《邊緣物聯網設備配置管理手冊》進行信息更新，以確保醫院實際部署的設備情況與邊緣物聯網設備中所管理的設備情況保持一致。此外，醫院還應定期對邊緣物聯網設備的運行狀態和運行環境進行檢查，以保障邊緣物聯網設備能夠正常進行數據采集、計算、上傳等工作。

3.2 運行績效評價指標應用

通過從該平臺調取數據，本研究計算并對比了23家市級醫院在2022年6月初平臺上線和2022年8月底平臺運行一段時間后的兩項指標數據，如表1所示。

從表1可以看出，在平臺上線的初期，監測發現多數醫院的數字監控設備在線率更低或錄像平均缺失時長更長。現場調研發現，數字監控設備在線率低的常見原因包括電源中斷、網絡中斷、設備重啟、設備損壞或死機以及IP地址配置錯誤等；錄像存儲缺失的常見原因包括攝像機掉線、攝像機網絡異常、硬盤錄像機損壞、死機以及未設置錄像存儲計劃等。在醫院層面，通過分析兩項指標結果，醫院內部可以及時進行安防監控設備的維護。例如，當數字監控設備在線率低于100%時，可追溯發生故障的攝像機所在位置并進行調試。在申康中心層面，通過對比兩項指標結果，可以指導所屬醫院進行管理改善，以提升醫院安防監控系統整體運行水平。申康中心將該兩項指標反饋至醫院保衛部門，由保衛部門依據結果指標進行自查和整改，及時消除安防監控系統存在的問題。表1指標結果顯示，平臺應用期間大多數醫院的安防監控水平均有了不同程度的提升。在數字監控設備在線率方面，增幅最大的為醫院20(33.29%)；在錄像平均缺失時長方面，降幅最大的為醫院18(100.00%)。

表1 上海市級醫院安防監控系統集成平臺運行績效評價指標對比/%

4 討論與建議

隨著智慧醫院建設進程的不斷加快，醫院安防系統信息化建設在醫院智慧后勤中的作用也將越來越大。可以說，醫院安防監控系統的日常維護、維修等是醫院安防監控系統運行質量提升的關鍵。然而，對于大型市級醫院而言，數字監控設備總量較大，有的醫院甚至高達2 000個。如果按照傳統人工巡檢方式進行檢查，不僅耗時較長且準確率不高，難以滿足日益增長的監控系統維護管理需求。

上海市級醫院安防監控系統集成平臺的建設對于醫院安防管理水平的提升具有重要的現實意義，主要體現在以下3方面：(1)實現了醫院安防設備的自動化巡檢，顛覆了以往人工巡檢的工作模式，較為真實客觀地采集設備參數、分析問題，規避了人工設備巡檢缺項、漏項、走過場等人為風險。(2)實現了對醫院安防設備全天侯、不間斷地實時監測，及時掌握設備運行狀況，大幅度縮短了設備異常的發現周期，從而保障安防設備持久穩定運行。(3)實現了醫院不同品牌、不同類型安防設備的統一接入運維，并通過統一的管理入口對各前端設備進行巡檢，大幅度提升了巡檢運維效率，減輕了各醫院設備巡檢的工作壓力，降低了醫院的巡檢運維成本。

該平臺融合了邊緣計算、多碼流、物聯網、大數據等信息技術手段，可靈活設置設備巡檢策略，根據管理需要和實際情況設置巡檢計劃，全天侯、自動化完成對設備在線狀態、時鐘狀態、硬盤狀態、錄像狀態等安防系統核心參數的巡檢。同時，通過將多家市級醫院安防系統統一管理，減少醫院內部不同部門之間以及不同醫院之間安防信息系統的“信息孤島”現象。基于該平臺反饋的安防監控系統運行狀態，醫院保衛部門可以及時對掉線的數字監控設備進行調試或修復。

在醫院安防監控系統集成平臺的建設和運維過程中，還需要注意以下事項：(1)設備部署方面，需要確保邊緣巡檢系統所在機房的環境安全，如供網、供電、溫度、濕度等符合要求。如需通過邊緣巡檢系統進行視頻轉發時，需確保目的主機與邊緣巡檢系統之間網絡通暢，具體帶寬要求由實際要求傳輸數據量進行測算。(2)數據安全方面，建議邊緣巡檢系統與目的主機之間采用https加密傳輸方式。(3)設備維護方面，需確保實際在用安防設備與邊緣巡檢系統添加的安防設備信息保持一致，如果增加、拆除安防設備、變換IP地址等，需同步在邊緣巡檢系統中進行更新。(4)培訓方面，建議面向一線工作人員、管理層等不同角色用戶，從設備維護、產品使用等方面進行全面培訓、考核。此外，醫院安防監控系統的運行需要協同醫院主管部門、工程商、維保商、平臺商等多方共同參與，將安防監控系統的巡檢、報修、維保等流程納入監管，實現醫院安防監控系統運行維護的閉環管理。

本研究也存在一定的局限，首先是安防監控系統運行績效指標還不夠健全，僅采用了數字監控設備在線率和錄像平均缺失時長兩項指標。各醫院需要結合自身的功能需求，在科學規劃監控設備布局的基礎上，有針對性地選取關鍵指標進行監測。其次需要在現有安防監控系統基礎上，結合機器學習、圖像識別等技術，強化對視頻內容的分析。例如，對于視頻圖像識別出的潛在危險因素及時發布預警機制，通知醫院相關部門提前做好準備。這些也為醫院安防監控系統下一步的研究提供了發展方向。