【摘要】? ? 對(duì)于病患的智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是智慧醫(yī)院建設(shè)的重點(diǎn)，如何獲取病患在醫(yī)院中的實(shí)時(shí)方位信息是目前監(jiān)護(hù)過程中的難點(diǎn)。針對(duì)當(dāng)前人員定位技術(shù)存在的問題以及醫(yī)院對(duì)于重點(diǎn)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(shù)的精確人員定位系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的組成和功能。最終將基于超寬帶技術(shù)的人員定位系統(tǒng)應(yīng)用于智慧醫(yī)院的監(jiān)護(hù)體系中，在實(shí)際監(jiān)控中獲得了病患精準(zhǔn)的位置信息，有效提高了醫(yī)院的智能化監(jiān)護(hù)水平。

【關(guān)鍵詞】? ? 人員定位? ? 超寬帶

一、研究背景

智慧醫(yī)院是醫(yī)院信息化發(fā)展的新階段，是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)、通訊、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等其他信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)疾病的預(yù)防、保健、診療、監(jiān)護(hù)等業(yè)務(wù)管理和行政管理智能化運(yùn)作[1]。老年病患和婦產(chǎn)及嬰幼兒等重點(diǎn)醫(yī)護(hù)對(duì)象，在醫(yī)院的日程治療、醫(yī)護(hù)工作占有很大比重，同時(shí)也是醫(yī)患關(guān)系復(fù)雜、醫(yī)患糾紛的高發(fā)環(huán)節(jié)[2]。對(duì)重點(diǎn)醫(yī)護(hù)對(duì)象的智能監(jiān)護(hù)是智慧醫(yī)院建設(shè)的重點(diǎn)，而針對(duì)患者在醫(yī)院方位信息的人員定位技術(shù)則是智能監(jiān)護(hù)體系建設(shè)的關(guān)鍵[3]。

目前，國內(nèi)醫(yī)院對(duì)老年病患和婦產(chǎn)及嬰幼兒監(jiān)護(hù)多是由專業(yè)的護(hù)工完成的，這種方式一方面增加了病人和醫(yī)院的人力成本，另一方面也隱藏了一些隱患，如護(hù)工不能24小時(shí)監(jiān)護(hù)、病人的位置不能實(shí)時(shí)掌握等?，F(xiàn)在大多數(shù)醫(yī)院選擇使用的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)設(shè)備追蹤調(diào)度、醫(yī)護(hù)人員智能監(jiān)管、重癥患者實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)、患者及家屬自助查找就醫(yī)診室和病房等，確定室內(nèi)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(shù)，利用納秒至微秒級(jí)非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)百M(fèi)bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率[5]。UWB抗干擾性能強(qiáng)，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大，發(fā)送功率非常小。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時(shí)間，而且電磁波輻射對(duì)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(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡單，數(shù)據(jù)傳輸速度快，功耗低，安全性高，多徑分辨能力強(qiáng)，定位精確，工程簡單造價(jià)便宜等特點(diǎn)。故以UWB為核心的定位系統(tǒng)，在智慧醫(yī)院重點(diǎn)病患監(jiān)護(hù)體系建設(shè)方面起著重要的作用。

二、基于UWB技術(shù)的監(jiān)護(hù)服務(wù)系統(tǒng)

本文以老年病患和婦產(chǎn)及嬰幼兒等重點(diǎn)醫(yī)護(hù)對(duì)象的智能化現(xiàn)代醫(yī)療監(jiān)護(hù)服務(wù)為研究對(duì)象和重點(diǎn)，研究基于人員定位技術(shù)的智慧醫(yī)院重點(diǎn)病人監(jiān)護(hù)服務(wù)體系。本文通過UWB技術(shù)對(duì)智慧醫(yī)院進(jìn)行室內(nèi)實(shí)時(shí)精確定位及跟蹤識(shí)別，協(xié)助醫(yī)護(hù)人員對(duì)病人位置實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，掌握病患的生理、行為狀態(tài)信息，為治療、康復(fù)提供科學(xué)支持;病人如遇突發(fā)情況，定位追溯使醫(yī)護(hù)人員第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況，及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理和救治，防止病人意外發(fā)生和傷害惡化擴(kuò)大，有效提高醫(yī)院智能化監(jiān)護(hù)、管控水平。

2.1 UWB定位系統(tǒng)組成

UWB定位系統(tǒng)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(biāo)簽：體積小，是移動(dòng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，安裝于需要定位的人員、設(shè)備上。含有傳感器，可以提供反饋信息（例如振動(dòng)警報(bào)，LCD顯示等）。

2.主錨點(diǎn)（基站）：構(gòu)造上與定位錨節(jié)點(diǎn)相同，主要負(fù)責(zé)配置實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

3.定位錨節(jié)點(diǎn)：是已知地理位置坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)，具有傳輸和接收數(shù)據(jù)離功能。每一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)測量標(biāo)簽的距離，并將結(jié)果發(fā)送給主錨點(diǎn)。

4.網(wǎng)絡(luò)：主錨點(diǎn)直接和現(xiàn)有的以太網(wǎng)相連，將收集的距離信息傳輸至服務(wù)器。

2.1.2軟件

1.定位引擎：根據(jù)接收到的距離信息，解析出標(biāo)簽位置坐標(biāo);

2.數(shù)據(jù)庫：儲(chǔ)存和共享信息，為用戶提供統(tǒng)計(jì)和查詢功能;

3.應(yīng)用管理軟件：顯示標(biāo)簽的位置和軌跡，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)管理、報(bào)警等。

UWB定位流程：定位標(biāo)簽進(jìn)入?yún)^(qū)域，進(jìn)行同步，錨點(diǎn)給標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)信號(hào)，標(biāo)簽接收后給錨點(diǎn)反饋一個(gè)信號(hào)，錨點(diǎn)接收信號(hào)并通過時(shí)間差計(jì)算距離;錨點(diǎn)將距離信息傳輸至主錨點(diǎn)，再由主錨點(diǎn)傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器通過定位引擎計(jì)算出標(biāo)簽的坐標(biāo)信息。

2.2定位電子地圖設(shè)計(jì)

地圖以3D形式呈現(xiàn)，采用WebGL和HTML5技術(shù)實(shí)現(xiàn)地圖三維模型的創(chuàng)建，可完美實(shí)現(xiàn)醫(yī)院室內(nèi)布局的三維可視化，其特點(diǎn)有：

1.跨平臺(tái)支持手機(jī)APP、微信、瀏覽器，可在PC、手機(jī)、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(shí)間測量技術(shù)精確獲得15厘米級(jí)精度定位數(shù)據(jù)，定位系統(tǒng)由基站、標(biāo)簽、API接口與顯示軟件組成，直接輸出坐標(biāo)。

2.定位特點(diǎn)：精度高，定位基站內(nèi)置全向天線，定向系統(tǒng)簡易無需同步機(jī)。

3.定位系統(tǒng)構(gòu)成：由定位基站、定位標(biāo)簽、解算引擎、定位解算服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。

4.部署方式：在通道，建議每隔25米部署一個(gè)超寬頻高精度基站，如25×25米建置4個(gè)，25×50建置6個(gè)，具體部署位置可依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境適當(dāng)調(diào)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(cè)壁上。

6.技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備安裝簡單、穩(wěn)定性良好，地圖展示直觀形象，一目了然。

7.標(biāo)簽方式：手環(huán)式及卡片式定位標(biāo)簽。

三、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)功能

針對(duì)目前醫(yī)院老年科的現(xiàn)狀，本系統(tǒng)采用名片式個(gè)人定位器，即將標(biāo)簽做成名片大小，固定在醫(yī)院的病服上，不需要額外的設(shè)備，輕巧方便，提高了經(jīng)濟(jì)性和舒適性。

1.老人位置實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，活動(dòng)軌跡隨時(shí)查看。定位裝置使定位精度達(dá)到厘米級(jí)，監(jiān)護(hù)到的老人活動(dòng)軌跡更加準(zhǔn)確，有利于醫(yī)護(hù)人員查看其真實(shí)活動(dòng)軌跡，從根本上提高了實(shí)時(shí)監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

2.精確電子圍欄。傳統(tǒng)的電子圍欄常常會(huì)因?yàn)槎ㄎ谎b置的精度差造成錯(cuò)誤報(bào)警，例如陽臺(tái)、樓梯口等特殊環(huán)境。厘米級(jí)的定位精度則避免了上述情況，實(shí)現(xiàn)了精確的電子圍欄。同時(shí)，定位標(biāo)簽兼容具有原門禁及閘機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)出刷卡識(shí)別功能，內(nèi)置門禁卡芯片，可實(shí)現(xiàn)人員門禁進(jìn)出管理的“一卡通”功能，方便醫(yī)護(hù)人員和院方的管理和監(jiān)護(hù)。

3.一體化個(gè)人信息。在電子標(biāo)簽中植入更多的個(gè)人醫(yī)療信息，如老人性別、年齡、過敏源、病史等，使得老人醫(yī)療信息一體化，方便了醫(yī)院對(duì)老人的信息管理。

4.實(shí)現(xiàn)一鍵報(bào)警，視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)護(hù)，及時(shí)了解現(xiàn)場情況。一旦老人感到不適或者突發(fā)意外，按下一鍵報(bào)警按鈕，管理后臺(tái)立即彈出現(xiàn)場視頻監(jiān)控，方便醫(yī)護(hù)人員第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況。

四、結(jié)束語

本文研究成果可協(xié)助醫(yī)護(hù)人員對(duì)病人位置實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，掌握病患的生理、行為狀態(tài)信息，為治療、康復(fù)提供科學(xué)支持;病人如遇突發(fā)情況，安防報(bào)警、定位追溯、應(yīng)急救援、搶救等多系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動(dòng)，使醫(yī)護(hù)人員第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況，及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理和救治，防止病人意外發(fā)生和傷害惡化擴(kuò)大，有效提高醫(yī)院智能化監(jiān)護(hù)、管控水平。通過本項(xiàng)目的實(shí)施在技術(shù)上解決智慧醫(yī)院建設(shè)的共性關(guān)鍵技術(shù)難題，可有效推進(jìn)智慧醫(yī)院建設(shè)，提升科技惠民的能力和水平，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)提供有效支撐，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和意義。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]徐安琪，韓嬌嬌，徐一涵，范春.智慧醫(yī)院建設(shè)與規(guī)劃研究[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2021，42（05）：56-60+78.

[2]王雅娟，王燕，趙素娟，王芳.護(hù)理專業(yè)醫(yī)學(xué)生醫(yī)患溝通技能及其心理影響因素研究[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，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(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2020，41（03）：51-54+59.

[4]熊超，劉宗毅，盧傳芳，烏萌.國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2021，9（03）：13-19.

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郝天然（1985.04），女，漢族，江蘇徐州，2009年畢業(yè)于江蘇大學(xué)，通信工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向?yàn)橄到y(tǒng)集成。