物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院的應(yīng)用

引言

長期以來，人類一直面臨著各種惡性疾病的困擾，特別是一些傳染性疾病，給我們的生活帶來了極大的困難。尤其是那些戰(zhàn)斗在一線的醫(yī)務(wù)工作者，他們是離病源最近的健康人群，也是積極主動接近病源的人群。為了人們的健康，他們不得不接近病人、走近疾病，這給他們的健康帶來了極大的威脅。為了保證他們的健康，我們要盡可能為他們創(chuàng)造一個遠(yuǎn)離病源的工作環(huán)境！

近年來，一些不法分子把罪惡的手伸到了醫(yī)院，嚴(yán)重危害著醫(yī)院和病人的生命財產(chǎn)安全，他們實行扒、竊、搶、破壞等卑劣手段，擾亂醫(yī)院的工作秩序、竊取他人錢財、破壞醫(yī)院治安。為了我們的健康，也為了社會的安寧，良好的醫(yī)院環(huán)境受到社會的廣泛關(guān)注。為了更好地改善醫(yī)院的環(huán)境，本文給出了一種醫(yī)院安全監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)能夠自動報警，并具有免接觸監(jiān)護(hù)、免接觸探視等多種現(xiàn)代化醫(yī)院管理功能。

1設(shè)計原則

本物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院管理項目的方案設(shè)計遵循技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則，綜合考慮施工、維護(hù)及操作因素，并為今后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造等因素留有擴(kuò)充的余地。設(shè)計方案具有科學(xué)性、合理性、可操作性。其設(shè)計原則如下：

1.1先進(jìn)性與適用性

系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平；同時,系統(tǒng)的安裝調(diào)試、軟件編程和操作使用應(yīng)簡便易行，容易掌握,并應(yīng)適合中國國情和本項目特點(diǎn)。

1.2經(jīng)濟(jì)性與實用性

系統(tǒng)要充分考慮用戶實際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)用戶現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計應(yīng)選用功能適合現(xiàn)場情況、符合用戶要求的系統(tǒng)配置方案，通過嚴(yán)密、有機(jī)的組合，實現(xiàn)最佳的性能價格比，以節(jié)約工程投資，同時保證系統(tǒng)功能實施的需求,經(jīng)濟(jì)實用。

1.3可靠性與安全性

系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能，同時系統(tǒng)還應(yīng)具有一整套完整的系統(tǒng)管理策略，可以保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

1.4開放性

以現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品為對象設(shè)計，同時考慮到周邊信息通信環(huán)境的現(xiàn)狀和技術(shù)的發(fā)展趨勢，可以消防、防盜，聚光系統(tǒng)可實現(xiàn)聯(lián)動，并具有RJ-45網(wǎng)絡(luò)通訊口，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

1.5可擴(kuò)充性

系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，要具有更新、擴(kuò)充和升級的可能。根據(jù)今后該項目工程的實際要求擴(kuò)展系統(tǒng)功能，同時，本方案在設(shè)計中要留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。

1.6最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置

在滿足用戶對功能、質(zhì)量、性能、價格和服務(wù)等各方面要求的前提下，設(shè)計應(yīng)追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置，以盡量降低系統(tǒng)造價。

2系統(tǒng)功能特點(diǎn)

2.1系統(tǒng)功能

本著系統(tǒng)既要先進(jìn)、實用、成熟、可靠，又要做到系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展性好，同時還應(yīng)兼顧投資合理、效益最佳的設(shè)計目的。系統(tǒng)中的閉路電視的主要任務(wù)是對建筑物內(nèi)重要部位的事態(tài)、人流等動態(tài)狀況進(jìn)行宏觀監(jiān)視和控制，以便對各種異常情況進(jìn)行實時取證、復(fù)核，達(dá)到及時處理目的。系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能如下：

（1）可實現(xiàn)各種遙控信號。云臺要能實現(xiàn)上、下、左、右控制；鏡頭能實現(xiàn)變焦、聚集、光圈控制；錄像控制包括定點(diǎn)錄像和時序錄像。

（2）對視頻信號能進(jìn)行時序、定點(diǎn)切換和編程。

（3）能察看和記錄圖像，應(yīng)有字符區(qū)分并作時間(年、月、日)的顯示。

（4）可實現(xiàn)電源同步或外同步切換。

（5）可接收安全防范系統(tǒng)中各子系統(tǒng)信號，并根據(jù)需要實現(xiàn)控制聯(lián)動或系統(tǒng)集成。

（6）可以進(jìn)行內(nèi)外通信聯(lián)系。

（7）安保監(jiān)視電視系統(tǒng)與安全報警系統(tǒng)聯(lián)動時，應(yīng)能自動切換、顯示、記錄報警部位的圖像信號及報警時間。

（8）在電源控制方面，攝像機(jī)應(yīng)由安?？刂剖乙龑＞€統(tǒng)一供電，并由安保控制室操作通、斷。對離安保控制室較遠(yuǎn)的攝像機(jī)，統(tǒng)一供電確有困難時，也可就近解決。如果系統(tǒng)采用電源同步方式，則必須與安?？刂剖覟橥嗟目煽侩娫础?

2.2系統(tǒng)特點(diǎn)

2.2.1H.264壓縮技術(shù)

H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是專為中高質(zhì)量運(yùn)動圖像壓縮所設(shè)計的低碼率圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。H.264采用運(yùn)動視頻編碼中常見的編碼方法，該方法將編碼過程分為幀內(nèi)編碼和幀間編碼兩個部分。幀內(nèi)用改進(jìn)的DCT變換并量化，幀間則采用1/2像素運(yùn)動矢量預(yù)測補(bǔ)償技術(shù)，以使運(yùn)動補(bǔ)償更加精確，量化后使用改進(jìn)的變長編碼表(VLC)對量化數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼，從而得到最終的編碼系數(shù)。

2.2.2MPEG-4壓縮技術(shù)

如果說，MPEG-1"文件小，但質(zhì)量差”而MPEG-2則“質(zhì)量好，但更占空間”的話，那么MPEG-4則很好地結(jié)合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)。它于1998年10月定案，在1999年1月成為一個國際性標(biāo)準(zhǔn)，隨后為擴(kuò)展用途，又進(jìn)行了第二版的開發(fā),于1999年底結(jié)束。MPEG-4是超低碼率運(yùn)動圖像和語言的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，而且更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于視像電話(VideoPhone)、視像電子郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等，其傳輸速率要求較低，在4800~64000b/s之間，分辨率為176X144。MPEG-4利用很窄的帶寬，可通過幀重建技術(shù)來壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求以最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。與MPEG-1和MPEG-2相比，MPEG-4為多媒體數(shù)據(jù)壓縮提供了一個更為廣闊的平臺。MPEG-4更多定義的是一種格式、一種架構(gòu)，而不是具體的算法，它可以將各種各樣的多媒體技術(shù)充分用進(jìn)來，包括壓縮本身的一些工具、算法，也包括圖像合成、語音合成等技術(shù)。MPEG-4的特點(diǎn)是其更適于交互AV服務(wù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。MPEG-4是第一個使你由被動變?yōu)橹鲃?不再只是觀看，允許你加入其中，即有交互性)的動態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)；它的另一個特點(diǎn)是其綜合性，從根源上說，MPEG-4試圖將自然物體與人造物體相溶合(視覺效果意義上的)。MPEG-4的設(shè)計目標(biāo)具有更廣的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

3系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、硬盤錄像系統(tǒng)等四個部分構(gòu)成，同時具有對圖像信號的分配切換、存儲、處理、還原等功能。其原理圖如圖1所示。

3.1傳輸系統(tǒng)

由于監(jiān)視現(xiàn)場和控制中心總有一定距離，從監(jiān)視現(xiàn)場到控制中心需要圖像信號傳輸圖像信號，同時從控制中心的控制信號也要傳送到現(xiàn)場，所以，本系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)包括視頻信號和控制信號傳輸兩部分。

3.1.1視頻信號傳輸

視頻基帶信號一般采用同軸電纜傳輸，也可采用光纜傳送電視信號以及用平衡電纜對也就是利用電話電纜傳送。一般電纜對外界的靜電場和電磁波有屏蔽作用，可減少串?dāng)_，傳輸損失也較小。但是，用電纜作為長距離傳送媒體時，會發(fā)生對地不平衡低頻地電流的影響，有時也會有高頻干擾。信號傳輸帶寬為50Hz~4MHz。當(dāng)傳輸距離在200m以內(nèi)時,用同軸電纜傳送，其衰減的影響一般可不予考慮；而當(dāng)傳輸距離大于200m時，電纜的衰減量就比較大，為了能對整個帶寬內(nèi)不同頻率的信號進(jìn)行傳輸，必須使用電纜補(bǔ)償放大器。在某些場合，布線非常困難時，可以釆用無線傳輸（如微波定向傳輸），但它要占用頻率資源，需經(jīng)無線電管理委員會核準(zhǔn)。

圖1系統(tǒng)構(gòu)成結(jié)構(gòu)框圖

3.1.2控制信號傳輸

對于閉路電視系統(tǒng)，常用的控制方式有直接控制、編碼控制、同軸視控等。目前，直接控制由于線纜過多，很少采用。編碼控制是將全部控制命令數(shù)字化（調(diào)制）后再傳輸，到控制設(shè)備后再解調(diào)，以將其還原成直接控制量。這種方式可節(jié)約線纜，傳輸距離長，目前工程中采用較多。同軸視控就是控制信號與視頻信號共用一條同軸電纜，并利用頻率分割或視頻信號消隱期傳輸控制信號的方式傳輸，但這種方式價格較貴。

3.2控制系統(tǒng)

3.2.1視頻矩陣切換器

視頻矩陣切換器用于對多路視頻輸入信號和多路視頻輸出信號進(jìn)行切換和控制，可以通過電子開關(guān)組成切換矩陣,使任一路輸入可切換至任一路輸出。設(shè)計時應(yīng)滿足必要的視頻輸入/輸出容量，并易擴(kuò)展。一個閉路電視系統(tǒng)除主控鍵盤外，還可根據(jù)需要設(shè)置分控鍵盤。

3.2.2雙工多畫面視頻處理器

該處理器能把多路視頻信號合成一幅圖像，達(dá)到在一臺監(jiān)視器上同時觀看多路攝像機(jī)信號。常用的有16畫面分割器,又稱多畫面視頻處理器。雙工的另一個用途是用一臺錄像機(jī)同時錄制多路視頻信號，并具有單路回放功能，即能選擇同時錄下的多路視頻信號的任意一路在監(jiān)視器上回放。

3.2.3多畫面分割器

將多個畫面通過視頻數(shù)字處理合并成分割狀的一個畫面，就出現(xiàn)了多畫面分割?，F(xiàn)有4畫面分割器、9畫面分割器、16畫面分割器。這樣，就能用一臺監(jiān)視器、一臺錄像機(jī)同時監(jiān)看和記錄4、9、16個畫面。多畫面分割器通常分為三類:第一是單工畫面處理器，用于單純監(jiān)看一個畫面，記錄分割畫面；第二是雙工畫面處理器，可在監(jiān)視單畫面、分割畫面的同時進(jìn)行記錄；第三是全雙工畫面處理器，可在監(jiān)視、記錄的同時進(jìn)行記錄信號的回放。

3.2.4視頻分配器

通過視頻分配器可以把一路視頻信號同時分配成多路視頻輸出。

3.3數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)

用同軸電纜傳輸視頻信號稱之為傳統(tǒng)的模擬信號傳輸方式。這種方式的傳輸，在較短距離內(nèi)（如200m左右），其視頻信號的衰減不大，如果超過200m，則必須對視頻信號進(jìn)行補(bǔ)償放大。常規(guī)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)較適合在一座建筑物或較小的地域范圍內(nèi)使用。

數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)是將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與閉路電視技術(shù)相結(jié)合，適用于遠(yuǎn)距離傳輸多路視、音頻信號。實際上就是將模擬信號進(jìn)行數(shù)字化，并對其壓縮編碼，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)字多媒體技術(shù)來傳輸視頻圖像。

數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)可將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與圖像監(jiān)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，能高清晰、同步地傳輸圖像信號,是一項全新的安保電視系統(tǒng)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代化樓宇管理的有力工具。數(shù)字化圖像監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控，能把分散在各地的監(jiān)控點(diǎn)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)聯(lián)系在一起，并利用多媒體技術(shù)，增強(qiáng)整體安全和圖像監(jiān)控的自動化管理能力。

目前，不少公司的產(chǎn)品均使用了特殊的壓縮方法，并采用了動態(tài)存儲技術(shù)，從而保證了圖像的質(zhì)量。數(shù)據(jù)壓縮和圖像、聲音的復(fù)合全部由硬件完成，在一個系統(tǒng)上可實現(xiàn)16路的實時監(jiān)控。16路信號可同時存儲，而且視頻圖像不丟幀。動態(tài)存儲技術(shù)保證了監(jiān)控端圖像的連續(xù)性和高清晰度。

3.4數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)

數(shù)字硬盤錄像是當(dāng)今安保電視系統(tǒng)領(lǐng)域最新型、性能最卓越的數(shù)字化圖像記錄設(shè)備，它可對監(jiān)控系統(tǒng)中所有的攝像機(jī)所攝取的畫面進(jìn)行實時數(shù)字壓縮并錄制存檔，也可以根據(jù)任意檢索要求對所記錄的圖像進(jìn)行隨機(jī)檢索。由于采用了數(shù)字記錄技術(shù)，大大增強(qiáng)了錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力，因此，無論經(jīng)過多少次的檢索或錄像回放都不會影響播放圖像的清晰度；而傳統(tǒng)的模擬方式記錄的錄像帶在經(jīng)過若干次檢索及回放后，圖像質(zhì)量將會有一定的衰減并引起信號信噪比的下降。當(dāng)需要對已存儲的圖像進(jìn)行復(fù)制時，數(shù)字記錄的圖像不存在復(fù)制劣化的問題，而模擬方式記錄的圖像每經(jīng)過一次

復(fù)制就要劣化一次。

由于數(shù)字硬盤錄像設(shè)置在計算機(jī)系統(tǒng)中，信息可以自由傳遞到網(wǎng)絡(luò)能夠到達(dá)的范圍，因此，監(jiān)控圖像的顯示不再拘于傳統(tǒng)的圖像切換方式，而可以根據(jù)需要在任何被授權(quán)的地點(diǎn)監(jiān)控任何一處的被控圖像，使系統(tǒng)具有極強(qiáng)的安全管理能力。監(jiān)控圖像通過圖像錄制模塊以高壓縮率存儲于大容量磁盤陣列中,可隨時供調(diào)閱、快速檢索。也就是說，可將多個攝像機(jī)(目前最多為16個)的多路圖像實時顯示于一臺監(jiān)視器上，同時，還可將所有的圖像錄制于其內(nèi)置的硬盤驅(qū)動器中，以備回放、查找和轉(zhuǎn)換，并可將圖像備份至外置硬盤中。所有操作都可在遙控器上完成，從而擺脫了Windows操作系統(tǒng)，避免了死機(jī)現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)的磁帶記錄方式，操作簡便，可靠性和回放質(zhì)量都更高。所有記錄可供長時間保存，重復(fù)利用率極高，還可被轉(zhuǎn)錄制成光盤用于存檔保存。在大于40GB的硬盤配置下，動態(tài)錄像可以存儲大約一個月甚至更長的時間。

數(shù)字監(jiān)控硬盤錄像系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：

3.4.1高效耐用，維修費(fèi)用低

數(shù)字硬盤錄像使得已錄制圖像的抗衰減、抗干擾能力大大增強(qiáng)，可以反復(fù)錄像、回放、檢索而不失真，高效耐用，并可節(jié)省很多維修費(fèi)用。與傳統(tǒng)的錄像帶的圖像存儲經(jīng)長期使用容易損壞相比較，具有極大優(yōu)越性。

3.4.2采用特殊的壓縮存儲技術(shù)

由于采用特殊的壓縮存儲技術(shù)，因此可同時滿足高活動性的動態(tài)清晰度錄像以及高效率的壓縮存儲這兩方面的要求。目前，有的借用標(biāo)準(zhǔn)的MPEG壓縮存儲技術(shù)，有的采用D-TEG編碼壓縮方法來達(dá)到高效壓縮比。

3.4.3高速搜索和清晰度靜像

由于系統(tǒng)采用硬盤存儲圖像，因此，系統(tǒng)能提供快速捜索功能和高清晰度靜像。圖像分辨率一般可達(dá)：752X582或640X480像素。錄像速度為25幀/s，回放速度為25幀/s。錄像和回放前，都可以準(zhǔn)確到年/月/日/時/分/秒，并可以獨(dú)立調(diào)節(jié)每路畫面的色彩、亮度、對比度和色飽和度。

3.4.4保密性強(qiáng)

傳統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)一般使用磁帶記錄所發(fā)生的實時圖像，如果一旦為犯罪分子所掌握，就為犯罪分子銷毀證據(jù)、替換或抹掉錄像帶內(nèi)容等多項技術(shù)犯罪提供了機(jī)會，因為任何人員，只要能夠接觸到錄像機(jī)，就可以進(jìn)行各種操作。而數(shù)字化電視監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像播放是由計算機(jī)程序來控制的,對圖像存檔、回放和狀態(tài)設(shè)置等操作均有嚴(yán)格的密碼控制,即使是操作人員，如果不知道密碼或其密碼的權(quán)限不包含有上述操作內(nèi)容，就無法知道已錄制圖像的內(nèi)容。另外，由于采用的是硬盤錄像，不需要更換存儲媒體，任何人都很難取走硬盤,或者取走也無法回放，因而保密性極強(qiáng)。

4結(jié)語

本系統(tǒng)集國際眾多先進(jìn)技術(shù)于一身，體現(xiàn)了當(dāng)前計算機(jī)控制技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展水平，適應(yīng)時代發(fā)展的要求。同時，本系統(tǒng)是面向各種管理層次使用的系統(tǒng)，其功能的配置以能給用戶提供舒適、安全、方便、快捷為準(zhǔn)則，其操作也簡便易學(xué)。

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