醫院暴力預警系統研究

胡亮，湯國平，鮑旭強

浙江大學醫學院附屬第四醫院 臨床醫學工程部，浙江 義烏 322000

引言

醫院暴力（即醫院工作場所暴力）是指衛生人員在其工作場所受到辱罵、威脅和攻擊，從而對其安全、幸福和健康造成明確或潛在的挑戰[1]。中國醫院協會于2012年12月～2013年8月，歷時9個月，組織開展了《醫院場所暴力傷醫情況調查》。調查結果顯示，醫務人員軀體受到攻擊、造成明顯損傷事件的次數逐年增加，發生醫院的比例從2008年的47.7%升至2012年的63.7%。每年發生次數為6次及以上，2012年（8.3%）是2008年(4.5%)的將近兩倍。調查結果還表明，2008～2012年，因暴力傷醫事件造成財產損失的醫院比例由58.0%升至68.2%，損失金額在10萬元以上的醫院比例也由8.0%升至11.8%[2]。例如，2013年10月25日溫嶺市第一人民醫院3名醫生被患者連某某持刀捅傷；2016年10月3日，山東萊鋼醫院某兒科醫生被家屬砍成重傷，身中27刀，其中頭部12刀，后經搶救無效離世。這樣的例子舉不勝舉，發生在醫療場所的暴力行為是全球現象，并且呈逐年上升趨勢，嚴重危及醫護人員的人身安全[3]。

然而醫院暴力并非不可預防和減少，大部分暴力事件在發生、發展前期暴力端倪和隱患已顯露，只是多數人忽視了它們的存在，主要原因是缺乏對暴力先兆現象預警信號的有效分析以及對暴力事件發展的有效控制[4]。本文研制了一套醫院暴力預警系統，通過無線Wi-Fi向醫院安保中心發出求救信號，實時定位，有效地防止醫院暴力事件的發生。

1 系統的基本原理

當出現醫療暴力預兆或剛發生時，醫務人員按下胸牌卡上的報警按鈕，啟動醫療暴力預警系統，數據處理系統對接收到的信號通過信號強度法精確計算出報警人所在具體位置，通過可旋轉攝像頭查看現場情況，并對其進行實時追蹤。監控中心及時通知最近的安保人員到達報警地點，對醫療暴力進行有效控制并維護現場秩序，定位系統主要由Wi-Fi雙頻定位標簽、無線AP定位器和后端定位管理中心3部分組成，具體示意圖，見圖1。

1.1 Wi-Fi定位標簽

將對人體無害的、智能Wi-Fi定位標簽集成于醫護人員胸牌上，系統通過對Wi-Fi標簽的定位實現對人員的跟蹤定位。為了保證員工的隱私，Wi-Fi定位標簽卡在非報警狀態下不發出信號，當遇到醫療暴力時，醫務人員按下報警按鈕后，Wi-Fi定位標簽卡發出2.4 GHz射頻信號。Wi-Fi定位標簽主要由：電池、微控制器和信號發射模塊組成。微控制器用于控制芯片的工作模式和頻段，同時產生標簽的內碼，傳送給發射模塊將信號發射出去[5]，Wi-Fi定位標簽具備識別距離遠、攜帶使用方便、免維護、可充電等特點。

圖1 醫療暴力預警系統示意圖

1.2 AP定位器

AP定位器采用2.4 GHz頻段，支持802.11b/g/n模式，支持將掃描和采集標簽的信息，傳輸到后端的管理中心，對定位標簽進行控制管理。AP定位器是在原有的Wi-Fi無線接入點上增加了無線探針掃描功能，能夠識別周圍存在的Wi-Fi設備，如AP、Wi-Fi標簽、Wi-Fi手機、PDA、筆記本等；可轉發Wi-Fi標簽的報警功能，如按鈕報警、低電壓報警和拆卸報警等；可上報信號強度，判斷Wi-Fi終端距離的遠近。AP定位器支持企業級無線數據傳輸功能，具有無線掃描成功率高、信號強度高等特點。

1.3 定位算法

在室外環境下，全球衛星定位系統（Global Positioming System，GPS）幾乎達到了完美的地步。但在室內環境下，無線信號容易受到折射、反射和嚴重多徑效應的影響，已經不能達到精確定位的要求，研究人員開始尋找新的室內定位解決方案，相關室內定位模型有：收信角度法、收信時間法、收信時間差法、信號強度法，相關研究顯示信號強度法較適合于室內環境[6-7]。在覆蓋無線局域網的地方，定位標簽通過按鈕主動地發出信號，無線局域網訪問點接收到信號后，將信號傳送給定位服務器。定位服務器根據信號的強弱判斷出標簽距離AP的位置，通過標簽到至少3個AP的距離可以算出標簽的位置，并通過電子地圖顯示具體位置[8]。

1.4 監控中心（數據處理中心）

后端管理中心主要實現實時數據的分析和處理，通過分析管理標簽數據，獲取醫護人員的基本身份信息，通過管理中心的電子地圖和攝像管理系統及時顯示各現場醫護人員的位置和狀態，監控人員可以通過計算機訪問存儲服務器查詢人員的實時位置信息、報警信息以及某段時間內的移動軌跡等。

2 系統的功能模塊

2.1 基本信息管理

基本信息管理主要包括人員管理、報警設置、統計報表等一些基本信息管理：① 人員管理，通過與醫院HRP系統對接獲取醫院員工的基本信息，為員工分配唯一編號的Wi-Fi定位標簽；② 報警設置，Wi-Fi定位標簽出廠設置最低電量值，一旦標簽電量低于這個界限將發出報警信息，提醒標簽需要充電或者更換電池；③ 統計報表，隨時查看標簽的報警記錄，按地點、人員類別分別統計標簽報警的各項指標，為醫院管理人員提供醫院暴力重點防范的地點和人員。

2.2 電子地圖

由于本研究屬于室內定位，首先需繪制室內CAD圖（Computer Aided Design，CAD），系統支持CAD圖形的直接導入。導入后的電子地圖支持地圖縮放、地圖切換、地圖區域顯示、地圖AP位置顯示和攝像頭顯示調用等功能，具體功能，見表1。

表1 電子地圖相關功能表

2.3 實時定位

對按下報警按鈕標簽的醫護人員進行實時定位，監控中心的電子地圖上可實時顯示醫護人員的運動軌跡，并可以調動附近攝像頭輔助判斷現場的實際情況，以便安保部門準確地啟動醫院暴力緊急預案。軌跡回放功能回顧暴力事件中醫護人員的運動軌跡，為醫院暴力事件的分析和預防提供寶貴的資料信息。

3 項目的實施

基于信號強度的三角定位容易受到墻壁阻隔的影響，僅通過信號強度的三角定位，通過實驗測試，結果顯示定位精度在5米以上，無法精確定位到每個診間,不能很好地滿足室內實時定位的精度要求。

相關研究顯示，高低頻配合的雙頻定位技術可明顯提高室內實時定位的精度，降低電子標簽的功耗[9-11]。本研究在信號強度的三角定位的基礎上，增加了低頻觸發定位器，實現了雙頻定位技術：每個觸發器包含6個天線，每個天線都有唯一的ID，產生一個125 kHz的低頻信號場。當我們的Wi-Fi定位標簽進出這個信號場時，會感應到此信號場，報警時發出的2.4 GHz信號，會在數據包里加入這個信號場的ID，這樣AP收到的信號中也就包含了報警標簽附近信號場的ID，服務器對收到這個信息，再結合三角定位的結果，就可以得到一個比較精確的定位結果，通過實驗測試，結果顯示定位精度在2 m以內，能準確定位到每個診間，滿足醫院暴力預警的要求。項目實施以醫院某個眼科診區為例，在上下左右4個方向安裝4個AP定位器，用于接收人員定位標簽發出的報警信號；2個低頻觸發器，每個低頻觸發器連接6根天線，12個低頻觸發器天線安裝于診間和走廊，用于產生125 kHz的低頻信號場，見圖2。

圖2 醫院暴力預警系統項目實施圖

4 討論

醫院暴力不是一個獨立事件，大部分醫院暴力事件的發生、發展通常經歷3個階段：① 相對平靜期，這個階段人正常神態變的不安；② 攻擊前的作戰行動狀態，這個階段人的語言和非語言行為表現出暴力的潛在威脅；③ 攻擊狀態，這個階段的人及其興奮和暴躁，出現語言和肢體的攻擊行為[12-13]。醫院應加強醫護人員對醫院暴力的教育、培訓和演練，讓醫護人員準確識別出潛在的醫院暴力，當醫院暴力在第二個階段停留超過一定時間時應立刻啟動醫院暴力預警系統[14-16]。

本研究的醫院暴力預警系統作為醫院安保體系的有機部分，為防范醫院暴力、保證醫護人員的人身安全提供了新的思路和方法：① 基于Wi-Fi的醫療暴力預警系統通過醫護人員隨身攜帶的胸卡來實現報警功能，報警方式具有極強的隱蔽性，避免激化醫患關系，最大限度預防暴力事件的發生或將其發生后的破壞力降低到最小；② 實現了報警人員位置精確定位（實時定位精度≤2 m）和實時追蹤，通過攝像頭實時查看現場的實際情況，有利于安保人員第一時間做出正確的判斷。

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