汪清 胡曉娟 張湘星

摘? 要：本文以解決醫(yī)院日常關(guān)于位置和流程相關(guān)的巨量咨詢?yōu)榍腥肟?，向患者提供與就診流程相結(jié)合的導(dǎo)航、自主查詢導(dǎo)航以及位置分享等功能，構(gòu)建一個(gè)精細(xì)化、移動(dòng)化、自主化、智能化的醫(yī)院智能導(dǎo)診服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)而打造“移動(dòng)醫(yī)療+位置”的完整生態(tài)鏈。

關(guān)鍵詞：院內(nèi)三維地圖;藍(lán)牙定位技術(shù);診間導(dǎo)航

中圖分類號(hào)：TP311.52? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）09-0181-04

0? 引? 言

醫(yī)院尤其是三甲醫(yī)院門診具備就診人流集中、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜和指示牌離散等特點(diǎn)，病人在就診中會(huì)經(jīng)常面臨找不到目的地的情況，據(jù)統(tǒng)計(jì)每日門診患者中約有1/3的人會(huì)前往咨詢臺(tái)或找醫(yī)護(hù)人員咨詢求助，其中約42%的問(wèn)題與地點(diǎn)位置相關(guān)。

現(xiàn)有醫(yī)院室內(nèi)導(dǎo)診標(biāo)識(shí)，是靜態(tài)和離散的，只能告知就診人目的地的大概方位，并且這些標(biāo)識(shí)提供的信息是不連續(xù)的，導(dǎo)致患者在尋找目的地的時(shí)候需要不停地尋找醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行詢問(wèn)，使醫(yī)護(hù)人員也因此付出了相當(dāng)多的服務(wù)成本。

因此，我們需要利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航技術(shù)幫助患者在醫(yī)院內(nèi)獲得動(dòng)態(tài)連續(xù)的位置指引，順利找到目的地。

1? 對(duì)策分析與關(guān)鍵技術(shù)

為應(yīng)對(duì)上述突出的指引問(wèn)題，需要首先搭建室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)，地圖數(shù)據(jù)是患者診間導(dǎo)航的基礎(chǔ)。結(jié)合院內(nèi)引導(dǎo)需求，分層采集、制作室內(nèi)建筑物數(shù)據(jù)、室內(nèi)公共設(shè)施數(shù)據(jù)、室內(nèi)路網(wǎng)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)地圖展示、室內(nèi)POI搜索和路徑規(guī)劃等功能;其次隨著室內(nèi)定位技術(shù)的日漸成熟，尤其是室內(nèi)藍(lán)牙定位技術(shù)的不斷發(fā)展，從其定位的穩(wěn)定性、精度、適用性及成本等綜合進(jìn)行考慮，該技術(shù)目前是最具有可用性的定位技術(shù)方案。采用基于藍(lán)牙的綜合定位方案，以確保樞紐導(dǎo)航定位的產(chǎn)品的穩(wěn)定性和服務(wù)的可靠性。

1.1? 院內(nèi)空間測(cè)繪與三維室內(nèi)地圖發(fā)布技術(shù)

地圖數(shù)據(jù)測(cè)繪是院內(nèi)導(dǎo)航項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，目前室外地圖的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟和規(guī)范，對(duì)于室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)尤其是院內(nèi)的室內(nèi)測(cè)繪技術(shù)，目前沒(méi)有成熟的技術(shù)和規(guī)范，本項(xiàng)目在室外測(cè)繪技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸在實(shí)踐中總結(jié)室內(nèi)測(cè)繪規(guī)范和技術(shù)。在室內(nèi)測(cè)繪數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維GIS技術(shù)，制作三維室內(nèi)地圖并發(fā)布服務(wù)，提升室內(nèi)地圖的用戶體驗(yàn)。

1.2? 藍(lán)牙通訊定位技術(shù)

藍(lán)牙通訊是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，在區(qū)域范圍內(nèi)安裝藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式。這樣就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙定位主要應(yīng)用于小范圍定位。

1.3? TBT語(yǔ)音導(dǎo)航技術(shù)

室內(nèi)導(dǎo)航語(yǔ)音采用人工智能語(yǔ)音合成技術(shù)，以先進(jìn)的大語(yǔ)料庫(kù)和語(yǔ)音韻律描述體系為基礎(chǔ)，支持面向各種導(dǎo)航引導(dǎo)情況的連續(xù)語(yǔ)音合成，合成音質(zhì)可媲美真人發(fā)音。采用TBT級(jí)別的語(yǔ)音指引，在每個(gè)路口、轉(zhuǎn)彎、換層等位置都會(huì)自動(dòng)提示。

1.4? 實(shí)景路口放大圖技術(shù)

三維實(shí)景路口放大圖，在導(dǎo)航至樓梯、電梯、扶梯、大廳、交叉路口等環(huán)境時(shí)自動(dòng)彈出提示用戶，具有強(qiáng)烈的實(shí)景參照效果。并且采用三維矢量箭頭和門框進(jìn)行指示，使乘客能夠在換層、大廳及路口等復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中快速確定行走的方向。

2? 基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)診間導(dǎo)航的總體設(shè)計(jì)

2.1? 總體設(shè)計(jì)

基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航，需要建設(shè)院內(nèi)地圖數(shù)據(jù)并搭建室內(nèi)定位環(huán)境，同時(shí)與院內(nèi)移動(dòng)醫(yī)療對(duì)接，系統(tǒng)由應(yīng)用軟件系統(tǒng)、配套硬件和地圖數(shù)據(jù)構(gòu)成，系統(tǒng)由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

基礎(chǔ)層由在線云服務(wù)系統(tǒng)及藍(lán)牙定位設(shè)備組成，為地圖服務(wù)和人員定位搭建基礎(chǔ)硬件支撐環(huán)境。空間數(shù)據(jù)由地圖空間數(shù)據(jù)、藍(lán)牙定位數(shù)據(jù)組成。地圖空間數(shù)據(jù)包括三維數(shù)據(jù)、公共設(shè)施數(shù)據(jù)、室內(nèi)路網(wǎng)數(shù)據(jù)、樓層數(shù)據(jù)和全景VR數(shù)據(jù)等。其中，三維數(shù)據(jù)來(lái)源于院內(nèi)室內(nèi)地圖，需要通過(guò)室內(nèi)測(cè)繪和踏勘獲得平面圖數(shù)據(jù)。公共設(shè)施數(shù)據(jù)是室內(nèi)各種設(shè)備設(shè)施的位置點(diǎn)數(shù)據(jù)。地圖空間數(shù)據(jù)變更后需要及時(shí)更新。藍(lán)牙定位數(shù)據(jù)主要是室內(nèi)藍(lán)牙點(diǎn)室內(nèi)的位置數(shù)據(jù)。架構(gòu)于數(shù)據(jù)層之上，為應(yīng)用層和表現(xiàn)層提供基礎(chǔ)的地圖服務(wù)，包括地圖展示服務(wù)、POI搜索服務(wù)、室內(nèi)定位服務(wù)、室內(nèi)路算服務(wù)。應(yīng)用層是在線地圖服務(wù)及SDK，與院內(nèi)移動(dòng)醫(yī)療結(jié)合，為患者提供診間導(dǎo)航服務(wù)。系統(tǒng)面向的用戶主要是院內(nèi)患者。其中，患者通過(guò)手機(jī)系統(tǒng)或全景導(dǎo)航機(jī)獲取院內(nèi)導(dǎo)航引導(dǎo)信息。

在對(duì)基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮系統(tǒng)的功能需求，從患者、醫(yī)生等多用戶方面考慮。以B/S為平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式，整合多種技術(shù)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一接口，以體現(xiàn)平臺(tái)的保密性、權(quán)威性、快捷性、實(shí)時(shí)性和開(kāi)放性，真正滿足患者診間導(dǎo)航的需求。

2.2? 模塊設(shè)計(jì)

基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航，需要設(shè)計(jì)定位算法模塊和路徑算法來(lái)支撐。

2.2.1? 定位模塊

定位模塊通過(guò)客戶端程序定時(shí)掃描藍(lán)牙設(shè)備信號(hào)，并匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的藍(lán)牙指紋信息，通過(guò)定位算法計(jì)算出位置信息，并返回相應(yīng)的值，具體流程如圖2所示。

2.2.2? 導(dǎo)航模塊

導(dǎo)航模塊通過(guò)不斷匹配目的地址，當(dāng)前地址與目的地址重合時(shí)，結(jié)束算法，否則根據(jù)A*算法計(jì)算出引導(dǎo)路徑并進(jìn)行導(dǎo)航，具體流程如圖3所示。

2.3? 算法設(shè)計(jì)

導(dǎo)航中最重要的一步是根據(jù)出發(fā)地址及目的地址，規(guī)劃出合理的路徑并進(jìn)行導(dǎo)航，因此導(dǎo)航的關(guān)鍵就在于路徑選擇算法。最常用的路徑算法有：Dijkstra算法、A*算法等。

3? 基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)

基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)，需要分四個(gè)步驟完成。

3.1? 基于院內(nèi)CAD平面圖建設(shè)院內(nèi)三維地圖數(shù)據(jù)

3.1.1? 地圖數(shù)據(jù)采集的原則及規(guī)范

院內(nèi)建筑物除中空區(qū)域、非開(kāi)發(fā)區(qū)域、空鋪、輔助面、洗手間輔助面外，其他要素均采集為專名。院內(nèi)處、取藥處、收費(fèi)處需要分別采集室內(nèi)形狀（包含其所屬的全部窗口）。名稱按照醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)志命名，若標(biāo)牌采集后名稱存在多個(gè)重復(fù)，在名稱后增加序號(hào)，如院內(nèi)處1、院內(nèi)處2、院內(nèi)處3。對(duì)于專家院內(nèi)窗口，需要獨(dú)立采集面形狀;多個(gè)并排的專家院內(nèi)窗口采集一個(gè)面形狀即可。抽血、CT等獨(dú)立醫(yī)療功能的區(qū)域按照功能范圍分別采集單獨(dú)形狀。更衣室、開(kāi)水間等不為患者服務(wù)的區(qū)域采集為非開(kāi)放區(qū)域。

各科診療室的名稱按照現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)牌命名，名稱中需包含其所屬的科室名稱，若沒(méi)有標(biāo)牌科室的名稱，需要詢問(wèn)、判斷并添加。導(dǎo)醫(yī)臺(tái)、分診臺(tái)、護(hù)士臺(tái)的名稱按照現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)牌命名，名稱中需要包含其所屬的科室名，若現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有標(biāo)牌，需要詢問(wèn)、判斷并添加。醫(yī)療服務(wù)機(jī)：名稱需要按照現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)牌或者服務(wù)機(jī)屏幕上的名稱進(jìn)行采集，例如打印化驗(yàn)報(bào)告自助機(jī)、繳費(fèi)自助機(jī)、院內(nèi)自助機(jī)等，若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法獲取到具體名稱，命名為“醫(yī)療服務(wù)機(jī)”，若兩個(gè)及兩個(gè)以上名稱完全相同的醫(yī)療服務(wù)機(jī)并排放置，只采集一個(gè)點(diǎn)，繪制在中心位置。同時(shí)繪制包含所有醫(yī)療服務(wù)機(jī)的外輪廓作為輔助面，需要在面對(duì)用戶的方向制作門要素。

供患者通行的室內(nèi)道路都需要采集路網(wǎng)線。路網(wǎng)線采集在道路的中心位置，且需沿道路兩邊的科室或商鋪的輪廓繪制，對(duì)于大面積空曠區(qū)域，如門診大廳，路網(wǎng)線需要沿周邊的科室繪制。所有的建筑物大門、正門、公共設(shè)施、通行設(shè)施，均需映射在路網(wǎng)數(shù)據(jù)上，且不可以穿過(guò)其他商鋪或設(shè)施。

3.1.2? 底圖數(shù)據(jù)制作技術(shù)

獲取院內(nèi)CAD圖，具體數(shù)據(jù)需要到醫(yī)院進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，依據(jù)CAD進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)繪制，具體制作方法：繪制軸線，橫縱向五米為單位，軸線繪制完成后，用測(cè)距儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圖紙的繪制。使用CAD繪制好地形圖對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)網(wǎng)格圖框，使用圖像TATCH將柵格圖像插入CAD，然后使用相關(guān)命令，依次拾取四點(diǎn)源坐標(biāo)（柵格圖像坐標(biāo)）和目標(biāo)坐標(biāo)（圖框?qū)嶋H坐標(biāo)），將柵格圖像的坐標(biāo)方格與CAD繪制的實(shí)際坐標(biāo)方格對(duì)齊。以校正正確的柵格圖像為底圖，使用CAD工具，將底圖中的各種地物、地貌和注記符號(hào)繪制出來(lái)，即可完成CAD平面圖矢量化工作?；谠悍教峁┑腃AD平面圖，對(duì)CAD底圖進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，基于項(xiàng)目建設(shè)范圍，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)。采集前須與院方接口人聯(lián)系確定。

3.2? 基于院內(nèi)地圖數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)并部署藍(lán)牙定位設(shè)備

根據(jù)藍(lán)牙定位原理及藍(lán)牙設(shè)備通訊頻率，藍(lán)牙定位設(shè)備的部署原則說(shuō)明如下：室內(nèi)部署在天花板、墻或者柱子上;室外部署在地面。藍(lán)牙設(shè)備的部署間隔為5米-7米。部署位置周圍1.5米內(nèi)不允許有遮擋。根據(jù)路網(wǎng)數(shù)據(jù)，將藍(lán)牙設(shè)備部署在人流量最大的位置。設(shè)備的信號(hào)可以覆蓋所有可通行區(qū)域，不能有盲區(qū)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定設(shè)備部署的間隔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定設(shè)備的信號(hào)發(fā)射參數(shù)。在一定范圍內(nèi)，部署在道路中心線，并且藍(lán)牙設(shè)備方向一致，整齊美觀。藍(lán)牙定位設(shè)備最關(guān)鍵的部件是定位芯片，芯片質(zhì)量的高低直接決定設(shè)備定位的精度，本項(xiàng)目藍(lán)牙定位設(shè)備芯片采用nRF51822，其是功能強(qiáng)大、高靈活性的多協(xié)議SoC，非常適用于Bluetooth?低功耗和2.4GHz超低功耗無(wú)線應(yīng)用。nRF51822配備256kB flash+16kB RAM的32位元ARM? CortexTM M0 CPU而建構(gòu)。嵌入式2.4GHz收發(fā)器支援藍(lán)牙低功耗及2.4GHz運(yùn)作，其中2.4GHz模式與Nordic Semiconductor的nRF24L系列產(chǎn)品無(wú)縫相容。

3.3? 基于院內(nèi)三維地圖數(shù)據(jù)和藍(lán)牙定位設(shè)備提供院內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)

院內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)，需要為患者提供院內(nèi)地圖展示、POI搜索、室內(nèi)定位、路徑規(guī)劃及TBT語(yǔ)音導(dǎo)航功能。

地圖展示：室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)加載到用戶智能手機(jī)側(cè)，需要實(shí)時(shí)下載并渲染，自動(dòng)化的室內(nèi)數(shù)據(jù)生產(chǎn)能力，采用高效的算法，使得云平臺(tái)的室內(nèi)模型數(shù)據(jù)變小，占用帶寬資源也很少，從而提高了室內(nèi)地圖的訪問(wèn)速度。提供室內(nèi)三維地圖發(fā)布展示功能，并能實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、縮放、平移、換層等基礎(chǔ)地圖操作，支持蘋果、安卓和微信端的地圖發(fā)布功能。

POI搜索：醫(yī)院科室和周邊設(shè)施查詢，如分診臺(tái)、繳費(fèi)窗口、出入口、衛(wèi)生間、自助查詢機(jī)等，對(duì)查詢結(jié)果可以進(jìn)行語(yǔ)音指引，為醫(yī)院患者提供門診科室、室內(nèi)公共設(shè)施等信息列表及圖上定位功能;搜索支持中文信息分詞系統(tǒng)、模糊搜索、按距離排序等方式，同時(shí)，支持同義詞搜索。

室內(nèi)定位：使用手機(jī)側(cè)導(dǎo)航軟件結(jié)合室內(nèi)三維地圖及室內(nèi)藍(lán)牙定位設(shè)備，便可完成手機(jī)端的室內(nèi)定位，采用以藍(lán)牙定位為主的，融合手機(jī)慣導(dǎo)、地磁等多源的定位方式實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

路徑規(guī)劃：提供院內(nèi)三維室內(nèi)導(dǎo)航，提供點(diǎn)到點(diǎn)的精確語(yǔ)音引導(dǎo)，不僅具備路徑規(guī)劃指引功能，還提供室內(nèi)導(dǎo)航語(yǔ)音指引、箭頭文字描述功能，并能夠在關(guān)鍵路口提供放大圖，實(shí)時(shí)引導(dǎo)患者前往目的地，同時(shí)支持多個(gè)目的地的多點(diǎn)間路徑規(guī)劃功能，并提供直梯、扶梯、樓梯分組屬性數(shù)據(jù)，支持不同換層方案的選擇。

TBT語(yǔ)音導(dǎo)航：三維室內(nèi)導(dǎo)航將語(yǔ)音引導(dǎo)、室內(nèi)定位應(yīng)用于室內(nèi)三維地圖上，實(shí)現(xiàn)三維室內(nèi)TBT指引，將進(jìn)一步降低患者的使用成本，用戶只需使用智能手機(jī)的語(yǔ)音提示、箭頭引導(dǎo)和路口放大圖提醒即可前往目的地。

3.4? 結(jié)合院內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)及移動(dòng)醫(yī)療為患者提供診間導(dǎo)航服務(wù)

接口數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)由患者就診科室數(shù)據(jù)和院內(nèi)地圖數(shù)據(jù)組成，HIS部分需要包含科室ID和科室名稱，院內(nèi)地圖數(shù)據(jù)部分包括科室對(duì)應(yīng)的地理位置ID，如圖4所示。

圖4? 診間導(dǎo)航信息圖

4? 結(jié)? 論

基于院內(nèi)三維地圖及藍(lán)牙定位技術(shù)的診間導(dǎo)航的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，極大地提升了患者就診的效率和便捷性，促進(jìn)醫(yī)療信息建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步提高醫(yī)療服務(wù)水平，降低醫(yī)院服務(wù)成本，使患者自主性選擇最佳就醫(yī)路徑。同時(shí)，也能讓醫(yī)院管理人員更加專注于病人的治療，更好地為病人服務(wù)，帶來(lái)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：汪清（1987-），男，漢族，安徽桐城人，科員，助理工程師，碩士，研究方向：院內(nèi)導(dǎo)航、大數(shù)據(jù)。