胡亮+湯國平+鮑旭強

摘要：醫(yī)院暴力事件頻繁發(fā)生，不僅給醫(yī)護人員的身心健康帶來負(fù)面影響，同時嚴(yán)重妨礙了醫(yī)院正常的就醫(yī)秩序，已經(jīng)成為一個嚴(yán)峻的社會公共衛(wèi)生問題。為了有效預(yù)防醫(yī)院暴力事件的發(fā)生，因此應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)，開發(fā)研制了一套醫(yī)院暴力預(yù)警系統(tǒng)，通過系統(tǒng)報警、實時定位和攝像系統(tǒng)，能夠讓安保人員第一時間采取保護措施，有效預(yù)防和阻止醫(yī)院暴力事件的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；醫(yī)院暴力；提前干預(yù)

中圖分類號：TB文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.098

隨著無線通信技術(shù)發(fā)展，基于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）在室外的定位幾乎達到了完美的地步，其良好的定位精度解決了很多實際問題。然而在室內(nèi)環(huán)境下，由于衛(wèi)星信號受到噪聲、障礙物的阻擋，折射、反射和嚴(yán)重多徑效應(yīng)等環(huán)境因素的影響，GPS的定位精度明顯下降，而且室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，GPS定位已經(jīng)不能滿足室內(nèi)定位的要求。近年來，研究人員開始尋找新的室內(nèi)定位解決方案，如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識別技術(shù)（RFID）、超寬帶技術(shù)、無線局域網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi）、光跟蹤定位技術(shù)，以及圖像分析、信標(biāo)定位、計算機視覺定位技術(shù)等等技術(shù)應(yīng)運而生。其中，超寬帶技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)厘米級別的定位，且具有較強的抗干擾能力，但是由于實施成本較高，目前只應(yīng)用于一些專業(yè)領(lǐng)域。隨著IEEE802.11技術(shù)的不斷成熟，Wi-Fi技術(shù)的普及，能夠最大程度地利用已有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和不斷普及的終端用戶設(shè)備，從而顯著降低了初始成本和長期支持成本。另外，基于Wi-Fi的定位系統(tǒng)還降低了射頻（RF）干擾可能性，因此，Wi-Fi無線定位技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，越來越受到室內(nèi)定位學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。

醫(yī)院暴力（即醫(yī)院工作場所暴力）是指衛(wèi)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(zhàn)。醫(yī)院暴力事件的頻繁發(fā)生，不僅給醫(yī)護人員的身體和心理產(chǎn)生惡劣影響，降低了醫(yī)護人員的職業(yè)幸福感，同時也嚴(yán)重影響了醫(yī)院的就醫(yī)秩序。本文應(yīng)用Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)，研制了一套醫(yī)院暴力預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)醫(yī)療暴力預(yù)兆或剛發(fā)生時，醫(yī)務(wù)人員按下隨身攜帶的胸牌卡上的報警按鈕，啟動醫(yī)療暴力預(yù)警系統(tǒng)，向醫(yī)院安保中心發(fā)出求救信號，安保中心收到求救信號后，立即啟動對醫(yī)護人員的實時定位，并通過攝像系統(tǒng)及時了解現(xiàn)場情況，準(zhǔn)確出動保衛(wèi)人員維護現(xiàn)場秩序，從而有效地防止醫(yī)院暴力事件的發(fā)生。

1室內(nèi)定位算法

為了獲取精確的室內(nèi)定位信息，國內(nèi)外一些研究人員提出了許多定位算法，其中應(yīng)用于Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)的算法主要有：基于時間到達算法（Time Of Arrival，TOA）、基于到達的角度算法（Angle Of Arrival，AOA）、到達的時間差算法（Time Difference Of Arrival，TDOA）和接收信號強度指示算法（Received Signal Strength Indicator，RSSI）等，其中基于RSSI算法的定位方法具有低成本、低功耗、無需額外硬件開銷等特點，所以RSSI已經(jīng)成為Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)的主要方法。

確定性定位技術(shù)是一種相對簡單的位置指紋定位技術(shù)，該方法依賴于RSSI與物理位置的對應(yīng)關(guān)系，具體分為：訓(xùn)練階段和定位階段。訓(xùn)練階段的工作是進行數(shù)據(jù)采集并建立位置指紋數(shù)據(jù)庫，定位階段的工作是進行位置匹配工作，計算實時RSSI與對應(yīng)位置指紋數(shù)據(jù)庫中RSSI均值之間的歐式距離，最后找出歐式距離最小的一個參考位置或K個參考位置的平均值作為估計位置，整個過程如公式（1）所示：

min（D），D=∑ni=1（RSSIi-Pi）2

（1）

其中，i=1，…，n，RSSIi表示實時測量的第i個AP的RSSI，Pi表示位置指紋數(shù)據(jù)庫中第i個AP的RSSI的均值。

確定性定位算法中最常用的算法是近鄰近算法，近鄰近算法包括最近鄰法（NN）、K最近鄰法（KNN）和WKNN最近鄰法。在環(huán)境因素一定的情況下，能對KNN算法和WKNN算法結(jié)果產(chǎn)生影響的參數(shù)都取決于K值的選取，這里將主要討論最近鄰法（NN）和K最近鄰法（KNN）：（1）最近鄰法是尋找尋找歐式距離最小對應(yīng)參考點位置，即最鄰近參考點位置，直接將它最為測試點位置的估算，其定位精度具有隨機性，依賴于測試點與最近鄰指紋點的匹配情況；（2）K最近鄰法是最近鄰法的改進，將歐式距離進行排序，并取K（K≥2）個歐式距離最小的參考點，計算參考點位置坐標(biāo)的平均值，將其作為測試點的位置坐標(biāo)，如公式（2）所示：

（x，y）=-1K∑Ki=1（xi，yi）（2）

其中，（x，y）表示測試坐標(biāo)，（xi，yi）是前K個參考點中第i個參考點的坐標(biāo)。

經(jīng)過測試和實驗，當(dāng)K的取值為1、2、3時，平均定位誤差、均方根誤差、標(biāo)準(zhǔn)差以及誤差最大值和最小值之間的差值，隨K值的增大而減小；當(dāng)K的取值為4、5時，定位誤差的相關(guān)數(shù)據(jù)隨著K值的增大幾乎都增大了。因此，對于本實驗來說K值為3是定位精度最好。

2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和基本功能

系統(tǒng)主要由Wi-Fi定位標(biāo)簽、低頻觸發(fā)定位器、AP定位器、移動端SDK、攝像系統(tǒng)和后端定位管理中心等六部分組成（如圖1所示）。

基本工作原理為：低頻觸發(fā)定位器的天線產(chǎn)生125KHz的低頻信號場，當(dāng)我們的定位標(biāo)簽進入這個信號磁場并按下報警按鈕后，會感應(yīng)到這個磁場的ID，并會在數(shù)據(jù)包里加入這個磁場的ID，發(fā)出的2.4GHZ信號，這樣AP收到的信號中不僅包含了信號強度還包括磁場ID，服務(wù)器收到這個信息，再結(jié)合RSSI三角定位算法，就可以得到一個比較精確的定位結(jié)果。

2.1Wi-Fi定位標(biāo)簽

將對人體無害的，雙頻定位電子標(biāo)簽（2.4GHz和125KHz）集成于醫(yī)護人員胸牌上，如圖2所示。為了保護醫(yī)護人員的隱私，Wi-Fi定位標(biāo)簽卡在非報警狀態(tài)下不發(fā)出信號，當(dāng)遇到醫(yī)療暴力時，醫(yī)務(wù)人員按下報警按鈕后，Wi-Fi定位標(biāo)簽卡才發(fā)出報警信號。Wi-Fi定位標(biāo)簽由單片機、125K低頻接收模塊、24GHZ信號發(fā)射模塊、陶瓷天線等部分組成。125K低頻接受模塊用于接受低頻信號，在單片機的協(xié)調(diào)下發(fā)射24GHZ信號。endprint

2.2低頻觸發(fā)定位器

觸發(fā)定位器通過天線可以持續(xù)不間斷的發(fā)射信號，每個天線的信號包含了唯一ID，記錄位置信息，在天線覆蓋的特定區(qū)域內(nèi)能激活進入信號范圍的低頻標(biāo)簽。觸發(fā)定位器安裝方便，只需要接通電源即可，布線簡單，觸發(fā)定位器可以同時支持6個天線，每個天線覆蓋范圍從1米到6米可調(diào)。

2.3AP定位器

AP定位器采用2.4GHz頻段，支持802.11b/g/n模式和無線探針掃描功能，能夠識別周圍存在的Wi-Fi設(shè)備，如AP、Wi-Fi標(biāo)簽、Wi-Fi手機、PDA、筆記本等；可轉(zhuǎn)發(fā)Wi-Fi標(biāo)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（RSSI），判斷Wi-Fi終端距離的遠(yuǎn)近；支持企業(yè)級無線數(shù)據(jù)傳輸功能，具有無線掃描成功率高，信號強度的特點。

2.4移動端SDK

工作人員可以通過微信或APP隨時隨地查看和處理報警。支持跨平臺（Android/iOS/微信/網(wǎng)頁/PC）的一款定位導(dǎo)航開發(fā)包，能方便迅速地集成到第三方APP或HTML5應(yīng)用中。

2.5攝像系統(tǒng)

在醫(yī)護人員啟動報警功能后，系統(tǒng)將根據(jù)定位信息自動啟動定醫(yī)護人員附近的攝像頭。監(jiān)控中心可實時查看攝像信息，并且根據(jù)設(shè)定條件彈出多個視頻窗口，軌跡回放時也可以同時調(diào)取相應(yīng)時間地點的錄像。通過視頻聯(lián)動，使監(jiān)控中心準(zhǔn)確判斷出醫(yī)院暴力事件的類型和級別，使醫(yī)院安保系統(tǒng)做出正確的判斷和反應(yīng)。

2.6后端定位管理中心

主要實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的分析處理，根據(jù)信號強度（RSSI）算法進行三角定位，計算出報警標(biāo)簽的位置，并通過電子地圖進行查看。管理人員可鎖定一個或多個定位標(biāo)簽，按時間段播放，顯示移動，地圖切換。

3討論

在過去的十年間 （2003-2013年），暴力傷醫(yī)事件的數(shù)量和造成的危害是觸目驚心的，共發(fā)生101 起嚴(yán)重暴力襲醫(yī)事件，其中23 起殺醫(yī)事件造成24名醫(yī)護人員死亡，占整個醫(yī)療暴力事件的 23%。根據(jù) 2012 年中國醫(yī)院協(xié)會公布的一組數(shù)據(jù)顯示，2008 年平均醫(yī)院發(fā)生醫(yī)護被襲事件為 20.6 起，可到了2012 年，這個數(shù)據(jù)陡增到27.3起。僅在2013 年10 月17日到 27 日的十天時間內(nèi)，就發(fā)生了6起暴力襲醫(yī)事件，造成 2 名醫(yī)生死亡，6 位醫(yī)生受重傷。醫(yī)院暴力事件已經(jīng)是全球現(xiàn)象，并且呈逐年上升趨勢，嚴(yán)重危及醫(yī)護人員的人身安全。

然而，醫(yī)院暴力不是一個偶發(fā)事件，其發(fā)生、發(fā)展必然經(jīng)歷一個過程，大部分醫(yī)院暴力事件具有可預(yù)防、可干預(yù)性。本文應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)研制的“醫(yī)院暴力預(yù)警系統(tǒng)”具有報警方式隱蔽、定位精度高（定位精度 ≤ 2米）、實時定位、視頻聯(lián)動等功能和特點，為防范醫(yī)院暴力、保證醫(yī)護人員的人身安全提供了新的思路和手段。

參考文獻

[1]席瑞，李玉軍，侯孟書.室內(nèi)定位方法綜述[J].計算機科學(xué)，2016，43（4）：16，32.

[2]周源，劉禹鑫，林富明.室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究[J].測繪與空間地理信息，2017，（6）：5457.

[3]朱明清，吳岡.室內(nèi)定位方法的分析和對比[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2017，36（8）：6163，80.

[4]黃吉羊，孟濬，張燃.基于特征光源的三維室內(nèi)定位技術(shù)[J].浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2016，50（7）：13931401.

[5]王文韜，謝陽群.室內(nèi)定位技術(shù)在高校圖書館中的應(yīng)用前景研究[J].圖書館建設(shè)，2016，（7）：96100.

[6]胡斌斌，倪曉軍.基于RSSI測距室內(nèi)定位改進質(zhì)心算法[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2017，27（9）：133136，140.

[7]汪健健，趙麗萍.醫(yī)院暴力事件現(xiàn)狀及對策研究進展[J].醫(yī)學(xué)與社會，2013，26（3）：1316.

[8]杜鋒，田世偉，李廣俠.無線局域網(wǎng)絡(luò)定位研究進展[J].導(dǎo)航定位學(xué)報，2014，2（3）：4954，57.

[9]黃華晉，秦建息.基于三角定位算法的WiFi室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[J].廣西科學(xué)院學(xué)報，2016，32（1）：5961.

[10]張靜，魏振鋼.WiFi室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)研究[J].中國科技信息，2017，（23）：109111，113.

[11]Pan Y， Yang X H， He J P， et al. To be or not to be a doctor， that is the question： a review of serious incidents of violence against doctors in China from 2003-2013[J]. Journal of Public Health， 2015，23（2）： 111116.endprint