基于人臉識(shí)別的醫(yī)院智慧疫情防控平臺(tái)應(yīng)用研究

黃敏，嚴(yán)玲，周作建，瞿懷榮，陳東

摘? 要： 在新冠肺炎疫情的背景下，結(jié)合醫(yī)院人員特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智慧疫情防控平臺(tái)。采用JavaEE等技術(shù)開發(fā)的系統(tǒng)平臺(tái)利用人臉識(shí)別測(cè)溫設(shè)備，收集數(shù)據(jù);后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員管理、信息統(tǒng)計(jì)分析等;用戶通過微信小程序在線申請(qǐng)陪護(hù)。疫情防控平臺(tái)給來往醫(yī)院的人員帶來了極大便利，有效地提高了醫(yī)院資源的利用率，同時(shí)降低了感染新冠肺炎的風(fēng)險(xiǎn)，減輕了防疫工作量，為疫情防控提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞： 人臉識(shí)別; 疫情防控; 平臺(tái); 智慧醫(yī)院

中圖分類號(hào)：TP311.52? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）01-53-04

Application of face recognition based hospital intelligent outbreak

prevention and control platform

Huang Min1， Yan Ling1， Zhou Zuojian1， Qu Huairong2， Chen Dong3

（1. School of Artificial Intelligence and Information Technology， Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing， Jiangsu 210000， China;

2. The First People's Hospital of Lianyungang; 3. Jiangsu HuaKang Information Technology Limited Company）

Abstract： A smart outbreak prevention and control platform is designed and implemented for outbreak prevention of the COVID-19 pandemic. The system platform developed by Java EE and other technologies uses face recognition and temperature measurement equipment to collect data; the background management system realizes personnel management， information statistics and analysis， etc.; users apply for accompanying online via WeChat Mini Program. The outbreak prevention and control platform has brought great convenience to the patients， their accompaniers and staff in the hospital， effectively improved the utilization of hospital resources， reduced the risk of infection with new coronary pneumonia， reduced the workload of COVID-19 pandemic prevention， and provided a strong guarantee for the outbreak prevention and control.

Key words： face recognition; outbreak prevention and control; platform; smart hospital

0 引言

2018年，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》指出發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療服務(wù)[1]，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”應(yīng)用服務(wù)體系[2]。2020年，國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)信息化支撐新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》明確指出，支持“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”等服務(wù)模式的創(chuàng)新發(fā)展，利用其優(yōu)勢(shì)[3]為人們提供便捷的服務(wù)。在政策的支持和新冠疫情的背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”[4]越來越被重視。醫(yī)院作為一個(gè)特殊場(chǎng)所，流動(dòng)人員復(fù)雜，不可控因素較多，且醫(yī)院人流量大，醫(yī)院病區(qū)人群密集度高且相對(duì)封閉，這些對(duì)疫情的防控十分不利，因此，強(qiáng)化體溫檢測(cè)、病區(qū)陪護(hù)、探視監(jiān)管等措施對(duì)于疫情防控尤為重要。

目前，疫情防控還存在許多弊端，測(cè)溫程序繁瑣，信息登記混亂，統(tǒng)計(jì)誤差較大且無法有效保留數(shù)據(jù)記錄，人力成本較高，防控效率低下;應(yīng)急時(shí)期采購額溫槍、道閘、門禁等缺少頂層集成，后期易被空置，資產(chǎn)利用率低，保值差;人工識(shí)別無法進(jìn)行軌跡追蹤，尤其在門診就診、病區(qū)陪護(hù)（探視）管理上非常不便。因此，醫(yī)院融入互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療的疫情防控非常必要。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 Java EE

Java EE是以Java為主的一個(gè)企業(yè)級(jí)開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)也是一種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。具有兼容性好、可移植性強(qiáng)、健壯性好等優(yōu)點(diǎn)[5]。

1.2 Bootstrap

Bootstrap是全球最受歡迎的前端框架之一，可用來構(gòu)建響應(yīng)式、移動(dòng)設(shè)備優(yōu)先的網(wǎng)站[6]，具有簡(jiǎn)潔、靈活、直觀等優(yōu)點(diǎn)，能夠降低開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。

1.3 MySQL

MySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有體積小、速度快、成本低等特點(diǎn)[7]，本研究采用MySQL作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)疫情期間通行記錄等數(shù)據(jù)的訪問和存儲(chǔ)。

2 基于人臉識(shí)別的醫(yī)院智慧疫情防控平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于人臉識(shí)別的醫(yī)院智慧疫情防控平臺(tái)是利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能[8]等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者、陪護(hù)、職工等人群進(jìn)行健康碼、就診碼、身份證等身份自動(dòng)識(shí)別，體溫檢測(cè)，院內(nèi)軌跡追查、重點(diǎn)人群預(yù)警等功能，實(shí)時(shí)掌控人員流動(dòng)情報(bào)。該防控平臺(tái)由人臉識(shí)別智能終端設(shè)備、微信小程序和智慧疫情防控管理系統(tǒng)組成。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)為支撐，基于SpringCloud分布式微服務(wù)架構(gòu)[9]，采用前后端分離[10]的模式開發(fā)，確保了系統(tǒng)的靈活性和可移植性。業(yè)務(wù)層做了劃分，將用戶安全中心、患者服務(wù)中心、探視服務(wù)中心、陪護(hù)服務(wù)中心、職工服務(wù)中心、設(shè)備服務(wù)中心（閘機(jī)、人臉測(cè)溫設(shè)備等）各業(yè)務(wù)獨(dú)立，并向上層提供相應(yīng)的接口。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能

人們進(jìn)入醫(yī)院前，將健康碼或者身份證放入識(shí)別處，并將人臉靠近智能終端設(shè)備，進(jìn)行人臉識(shí)別測(cè)溫，若一切正常，閘機(jī)將會(huì)打開，可通行，若有一項(xiàng)異常，則禁止通行;如果有特殊情況，可通過人工通道核查，核查無異常也可通行。如果需要陪護(hù)或者探視病人，則需要先通過微信小程序來申請(qǐng)，申請(qǐng)成功之后，即可通過智能終端設(shè)備，從而可以陪護(hù)病人。

智慧疫情防控管理系統(tǒng)主要包括病人管理、陪護(hù)管理、探視管理、職工管理、設(shè)備管理、門禁管理、信息統(tǒng)計(jì)、權(quán)限管理等功能。其功能模塊如圖2所示。

3 智慧疫情防控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

平臺(tái)運(yùn)用頂層設(shè)計(jì)，將各管控場(chǎng)景數(shù)據(jù)集成，搭建一體化管理系統(tǒng)，采用現(xiàn)代信息存儲(chǔ)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)[11]，保證數(shù)據(jù)及時(shí)、安全。平臺(tái)主要由人臉識(shí)別智能測(cè)溫終端、道閘設(shè)備、門急診通行管理系統(tǒng)、疫情防控自助登記系統(tǒng)、微信陪護(hù)申報(bào)系統(tǒng)、智慧疫情防控管理系統(tǒng)等軟硬件構(gòu)成。

3.1 門急診通行管理系統(tǒng)

道閘上方的設(shè)備內(nèi)嵌人臉識(shí)別算法的安卓系統(tǒng)，進(jìn)入醫(yī)院的人員需掃健康碼或身份證等，若健康碼進(jìn)14天未更新，則需先更新健康碼再進(jìn)行掃碼，同時(shí)將人臉靠近人臉識(shí)別測(cè)溫設(shè)備，人證相符，則道閘打開，可以通行，從而實(shí)時(shí)掌控人員流動(dòng)情報(bào)。如圖3所示。

3.2 疫情防控自助登記系統(tǒng)

為了避免無法使用智能手機(jī)或是其他特殊情況的出現(xiàn)，導(dǎo)致無法通過道閘，可以前往人工通道進(jìn)行人工查驗(yàn)。醫(yī)院里的工作人員登錄疫情防控自助登記系統(tǒng)為有需求的人們進(jìn)行查驗(yàn)，掃描他們的身份證并進(jìn)行人臉核驗(yàn)等操作，如圖4、圖5所示，無異常情況后，即可進(jìn)入醫(yī)院。

3.3 微信病區(qū)陪護(hù)申報(bào)系統(tǒng)

患者的陪護(hù)人員可以通過微信小程序，在線填寫陪護(hù)申報(bào)信息。陪護(hù)人員搜索并進(jìn)入陪護(hù)申報(bào)小程序，依次填寫姓名等基本信息，所要陪護(hù)的病人的基本信息和采集人臉信息，填寫正確后，即可提交申請(qǐng)，等待審核通過即可陪護(hù)。微信小程序相關(guān)頁面如圖6～圖8所示。

3.4 智慧疫情防控管理系統(tǒng)

醫(yī)院智慧疫情防控管理系統(tǒng)是一款專業(yè)的針對(duì)醫(yī)院場(chǎng)景研發(fā)的軟件，能夠查看病人、陪護(hù)人員、探視人員、職工等不同人群的通行記錄、體溫篩查等相關(guān)信息，經(jīng)智能分析檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)后，系統(tǒng)支持多種方式聯(lián)動(dòng)預(yù)警。

⑴ 首頁。管理人員可以查看信息統(tǒng)計(jì)、人員通行記錄以及待處理的事項(xiàng)，方便快速進(jìn)行查看和處理緊急事件，如圖9所示。

⑵ 病人、陪護(hù)、探視、職工管理。管理人員可以實(shí)時(shí)查看不同類型人的基礎(chǔ)信息，如姓名，同時(shí)可以對(duì)特定的人進(jìn)行授權(quán)、結(jié)束、查看的操作，如圖10所示。

⑶ 統(tǒng)計(jì)分析。醫(yī)院管理人員可以通過科室、人員、進(jìn)出這三種統(tǒng)計(jì)方式，進(jìn)行查看就診、陪護(hù)等人群的姓名、體溫等信息，同時(shí)可以選擇所想要查找的病區(qū)或者具體時(shí)間來進(jìn)行導(dǎo)出操作。利用進(jìn)出統(tǒng)計(jì)，可輕松實(shí)現(xiàn)密切接觸者的查詢，更有利于疫情防控，如圖11所示。

3.5 智慧疫情防控平臺(tái)

智慧疫情防控平臺(tái)主要優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)醫(yī)院實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景定制研發(fā);平臺(tái)的兼容能力強(qiáng)，具有豐富的通訊協(xié)議支持、能夠與HIS平臺(tái)互聯(lián)互通、支持第三方平臺(tái)接入，提供了標(biāo)準(zhǔn)二次開發(fā)接口;人臉識(shí)別數(shù)據(jù)、門禁通行數(shù)據(jù)、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)能夠與醫(yī)院就診數(shù)據(jù)、重點(diǎn)人群監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)融合，做到事前分析，主動(dòng)預(yù)警。

4 平臺(tái)應(yīng)用效果

醫(yī)院智慧疫情防控平臺(tái)開發(fā)完成后，于2020年7月先后在江蘇省人民醫(yī)院、江蘇省中醫(yī)院、蘇北人民醫(yī)院、連云港市第一人民醫(yī)院等眾多三甲醫(yī)院投入使用，在各個(gè)醫(yī)院的重要出入口部署人臉測(cè)溫設(shè)備及道閘，控制人員通行。

2021.7.1-2021.7.13期間，連云港市第一人民醫(yī)院使用智慧疫情防控平臺(tái)的情況如表1所示。

該平臺(tái)的應(yīng)用效果總結(jié)如下：

⑴ 縮短了患者排隊(duì)進(jìn)入醫(yī)院的時(shí)間，提升了患者的就醫(yī)體驗(yàn)，給陪護(hù)人員也帶來了極大的便利;

⑵ 節(jié)約了醫(yī)院人力、物力等資源，提高了資源利用率，提高了醫(yī)院重要入口的防控力度，減輕了醫(yī)院工作人員的防控壓力，醫(yī)院工作人員通過該系統(tǒng)可以對(duì)陪護(hù)人員進(jìn)行管控，同時(shí)能夠更加便捷的查看危險(xiǎn)人員及其密切接觸者，從而迅速做出決策;

⑶ 降低了人員聚集交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語

在新冠疫情的背景下，智慧疫情防控平臺(tái)將發(fā)揮極其重要的作用。本文通過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，接入微信小程序、Web后臺(tái)管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于人臉識(shí)別的醫(yī)院智慧疫情防控平臺(tái)，該平臺(tái)可以通過設(shè)備識(shí)別人臉信息、身份證信息，結(jié)合就診卡、社保卡等調(diào)取比對(duì)，數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確;監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)上傳，避免人工誤差及溝通延時(shí)等問題。智慧疫情防控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)減少了患者排隊(duì)進(jìn)入醫(yī)院的時(shí)間，有利于醫(yī)院提供高效服務(wù)，優(yōu)化醫(yī)院道閘門禁、測(cè)溫管控等資源，完善門急診測(cè)溫管控、病區(qū)陪護(hù)系統(tǒng)，有助于智慧醫(yī)院醫(yī)療信息化平臺(tái)建設(shè)，同時(shí)可以大大減少人員感染新冠疫情的風(fēng)險(xiǎn)。后續(xù)將進(jìn)一步融合3D人臉識(shí)別技術(shù)，通過軟硬件結(jié)合的方式進(jìn)行活體檢測(cè)，來判斷采集到的人臉與健康碼實(shí)名信息是否一致，能更有效地避免各種健康碼偽造帶來的身份冒用情況，優(yōu)化門診疫情防控流程，提高疫情防控管理能力。

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