摘要：本研究針對(duì)醫(yī)院醫(yī)療廢棄物管理的復(fù)雜性與挑戰(zhàn)，基于物聯(lián)網(wǎng)和AI人工智能技術(shù)，提出一種全新的智能醫(yī)廢管理系統(tǒng)構(gòu)建方案。該系統(tǒng)通過(guò)集成藍(lán)牙定位信標(biāo)、LoRa通信基站、高精度定位和地圖引擎等先進(jìn)技術(shù)，建立了一個(gè)全面覆蓋醫(yī)療廢棄物全生命周期管理的無(wú)線物聯(lián)平臺(tái)。其中，智能醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車作為核心設(shè)備，利用4G/5G模塊、藍(lán)牙定位終端和電子稱重技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與院內(nèi)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的深度集成，結(jié)合人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢棄物的信息化、智能化、可視化管理。本研究不僅為醫(yī)院智能醫(yī)廢管理提供了高效、可靠的解決方案，也為基于IOT和AI的智慧醫(yī)療建設(shè)提供了重要的實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：智能醫(yī)廢；物聯(lián)網(wǎng)；人工智能

一、引言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)在醫(yī)療廢棄物管理方面普遍采用傳統(tǒng)的手工登記模式，存在記錄繁瑣、交接效率低下、人為錯(cuò)誤多等問(wèn)題[1]。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，2020年國(guó)家多部門(mén)聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)醫(yī)療機(jī)構(gòu)廢棄物綜合治理工作方案的通知》，明確提出醫(yī)療機(jī)構(gòu)需建立廢棄物分類投放、收集、貯存、交接、轉(zhuǎn)運(yùn)的管理系統(tǒng)，并利用先進(jìn)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)廢的精細(xì)化、全程跟蹤管理，確保廢棄物得到科學(xué)分類和有效追溯[2]。

為響應(yīng)國(guó)家政策號(hào)召，近年來(lái)，部分省份積極推進(jìn)智能醫(yī)廢管理系統(tǒng)的建設(shè)，試點(diǎn)醫(yī)院先行示范，旨在通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)廢處理全過(guò)程的動(dòng)態(tài)在線監(jiān)管，構(gòu)建醫(yī)廢可追溯、可跟蹤、可預(yù)警的閉環(huán)管理新模式[3]。這一轉(zhuǎn)變對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)廢信息化建設(shè)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，也為物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)在醫(yī)療廢棄物管理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的空間。

二、面對(duì)的挑戰(zhàn)

（一）管理難題

長(zhǎng)期以來(lái)，醫(yī)院后勤物業(yè)管理就是各個(gè)醫(yī)院管理的薄弱環(huán)節(jié)，而主要負(fù)責(zé)醫(yī)療廢棄物處理的人員更是構(gòu)成復(fù)雜、年齡偏大、文化程度較低、崗位意識(shí)淡薄。以某大型三甲醫(yī)院為例，其醫(yī)療廢棄物處理人員共計(jì)16人，其中1人為院方管理人員，其余均為第三方臨聘，且年齡均超過(guò)50歲，只有2個(gè)是高中及以上學(xué)歷。薄弱的人員構(gòu)成導(dǎo)致雖然各類制度培訓(xùn)、檢查督導(dǎo)頻繁，但效果不佳等現(xiàn)象，加大了醫(yī)療廢棄物的管理難度。

（二）技術(shù)難題

根據(jù)“三位一體”的智慧醫(yī)院建設(shè)要求，國(guó)內(nèi)大型三甲醫(yī)院基本部署完成無(wú)線局域內(nèi)網(wǎng)。而醫(yī)療廢物管理因其業(yè)務(wù)的獨(dú)特性，需要建立支持高精度定位和數(shù)據(jù)傳輸、能夠滿足圖像監(jiān)控需求的獨(dú)立智能物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)。平臺(tái)技術(shù)選型和實(shí)現(xiàn)方式需要多個(gè)專業(yè)人員結(jié)合醫(yī)院實(shí)際情況進(jìn)行綜合對(duì)比后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，工作難度大、投入高。因此，設(shè)計(jì)一款易用且符合醫(yī)院普遍推廣的智能化醫(yī)療廢棄物全流程管理系統(tǒng)迫在眉睫。

三、主要技術(shù)方案與架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)對(duì)比，某醫(yī)院通過(guò)藍(lán)牙定位技術(shù)結(jié)合應(yīng)用低功耗遠(yuǎn)距離的LoRa傳輸技術(shù)，采用融合、開(kāi)放、無(wú)線的部署策略，搭建醫(yī)療機(jī)構(gòu)高效、高精度、低投入、低維護(hù)成本的智慧物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)[4]，在具有電子稱重、自動(dòng)計(jì)數(shù)、人臉識(shí)別攝像頭、二維碼掃描等功能的智能醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車上安裝藍(lán)牙定位終端和傳感終端，通過(guò)室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線內(nèi)網(wǎng)、院內(nèi)監(jiān)控等[5]，建立智慧物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、智能醫(yī)廢車、院內(nèi)監(jiān)控、醫(yī)廢管理系統(tǒng)四位一體的醫(yī)院智能醫(yī)廢管理系統(tǒng)。結(jié)合微信小程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)醫(yī)療廢棄物、人、車、軌跡、處置等的全方位智能化管理[6]。

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

面對(duì)復(fù)雜的醫(yī)院環(huán)境，本文通過(guò)技術(shù)對(duì)比，在室內(nèi)管廊部署iBeacon藍(lán)牙信標(biāo)定位節(jié)點(diǎn)，發(fā)射藍(lán)牙信號(hào)，作為定位基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，該改造的優(yōu)勢(shì)主要是投入少、工作量小、效果好，符合醫(yī)院復(fù)雜的地理環(huán)境和醫(yī)廢工作需求。同時(shí)，在智能醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車安裝藍(lán)牙定位終端標(biāo)簽，接收iBeacon信號(hào)，將信號(hào)測(cè)量結(jié)果通過(guò)專有技術(shù)與LoRa通信基站進(jìn)行通信回傳數(shù)據(jù)[7]。LoRa通信基站接收藍(lán)牙終端標(biāo)簽回傳的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)回傳到定位與地圖引擎服務(wù)器，通過(guò)計(jì)算藍(lán)牙終端標(biāo)簽的坐標(biāo)位置，提供室內(nèi)地圖信息，為智能醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車提供路線巡檢、室內(nèi)導(dǎo)航等服務(wù)。

（二）智慧物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

主要采用iBeacon藍(lán)牙定位信標(biāo)、藍(lán)牙定位終端、LoRa通信基站、定位和地圖引擎、部署巡檢+POI信息管理和微信小程序、服務(wù)端軟件等部分組成，其中，LoRa通信基站、智慧物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)軟件服務(wù)器設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線與POE通信交換機(jī)直接連接，應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互通過(guò)POE通信交換機(jī)完成，整個(gè)系統(tǒng)只有LoRa通信基站需要極少量的布線，其余設(shè)備只要連接電源即可工作，架構(gòu)簡(jiǎn)單、醫(yī)療機(jī)構(gòu)改造實(shí)施難度小、可擴(kuò)展性強(qiáng)。

四、實(shí)現(xiàn)的效果

（一）人員培訓(xùn)

為了全面推廣智能醫(yī)院管理系統(tǒng)的應(yīng)用，提高全體職工對(duì)醫(yī)療廢棄物相關(guān)制度和要求的知曉率，醫(yī)院專門(mén)組織對(duì)全院醫(yī)療、護(hù)理、保潔、醫(yī)療廢物回收人員，以及各行政職能部門(mén)進(jìn)行分批次、有針對(duì)性的培訓(xùn)和考核。培訓(xùn)內(nèi)容覆蓋《醫(yī)療廢物分類目錄（2021年版）》，醫(yī)療廢物管理相關(guān)組織架構(gòu)、制度及流程，醫(yī)療廢物分類及規(guī)范封扎方法，以及各智能終端的使用方法等內(nèi)容。同時(shí)，為提高培訓(xùn)效率，采用線上、線下等多種方式進(jìn)行考核，確保所有管理、監(jiān)督、運(yùn)營(yíng)人員能夠熟練掌握各類醫(yī)療廢物處置管理制度和要求，保障醫(yī)療廢物分類、收集、暫存及轉(zhuǎn)運(yùn)各環(huán)節(jié)人員能夠熟練掌握相關(guān)操作應(yīng)用技能。

（二）技術(shù)實(shí)現(xiàn)效果和運(yùn)行分析

智能醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車通過(guò)接入院內(nèi)智慧物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢物收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、處置的全閉環(huán)管理體系[8]，主要優(yōu)勢(shì)效果體現(xiàn)在操作的易用性和管理的智能化兩個(gè)方面。

1.操作簡(jiǎn)單

系統(tǒng)主要面向工作繁重的醫(yī)護(hù)人員和組成復(fù)雜的醫(yī)廢收集處置人員，因此，其智能化和易操作性尤為重要。改造過(guò)的智能醫(yī)廢主要流程優(yōu)化為護(hù)理人員登錄各自微信小程序、選擇醫(yī)廢類型、確認(rèn)包裝完整性后進(jìn)行包扎、自動(dòng)稱重、生成二維碼，收集人員登錄醫(yī)廢車PAD賬號(hào)、掃碼、錄入醫(yī)廢類型、醫(yī)廢車自動(dòng)核對(duì)重量，收集完成后點(diǎn)擊整車入庫(kù)或者分包入庫(kù)，最終進(jìn)行整車出庫(kù)即可。同時(shí)，增加了醫(yī)廢車清洗消毒記錄等功能。整個(gè)醫(yī)廢收集、處置流程操作簡(jiǎn)單、快捷且無(wú)紙化。

2.智能化管理

（1）實(shí)時(shí)定位和軌跡偏離告警

院內(nèi)建立預(yù)警和消息提醒機(jī)制，通過(guò)醫(yī)療廢棄物收集轉(zhuǎn)運(yùn)車藍(lán)牙信標(biāo)實(shí)時(shí)定位功能，管理人員可以在小程序或者終端電腦上進(jìn)行可視化監(jiān)控，從而隨時(shí)了解和查詢所有醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車的實(shí)時(shí)位置。如果醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車轉(zhuǎn)運(yùn)路線偏離，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行告警，并定位實(shí)時(shí)位置，從而滿足監(jiān)管人員對(duì)醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車的實(shí)時(shí)定位監(jiān)控需求，避免醫(yī)廢人員未按指定軌跡運(yùn)行。同時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)路線偏離告警也能夠追蹤醫(yī)療廢物的狀態(tài)及數(shù)量變化，有助于管理人員動(dòng)態(tài)監(jiān)控院內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的分裝外流，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并溯源，從而有效控制醫(yī)療廢物的非法外流。這項(xiàng)功能能夠填補(bǔ)院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和暫存點(diǎn)的監(jiān)管空白。

（2）實(shí)時(shí)追蹤、視頻聯(lián)動(dòng)

通過(guò)與醫(yī)院內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接，如果需要對(duì)指定收集轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，可選擇指定的醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車，室內(nèi)電子地圖將采用高亮色彩標(biāo)識(shí)和顯示。如果需要查看離醫(yī)廢指定收集轉(zhuǎn)運(yùn)車位置最近的攝像頭的實(shí)時(shí)影像，系統(tǒng)可與該攝像頭實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，并將影像實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞覂?nèi)電子地圖界面，在幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車狀態(tài)視頻監(jiān)控的同時(shí)，也能滿足政府監(jiān)管部門(mén)對(duì)醫(yī)療廢棄物處置操作的飛檢需求。

（3）軌跡回放

通過(guò)實(shí)時(shí)回傳至定位與地圖引擎的數(shù)據(jù)，能夠?qū)χ付ǖ尼t(yī)療廢棄物垃圾和收集轉(zhuǎn)運(yùn)車進(jìn)行某天某個(gè)時(shí)間段內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)路線經(jīng)過(guò)和停留區(qū)域進(jìn)行室內(nèi)電子地圖的軌跡回放，準(zhǔn)確還原之前的轉(zhuǎn)運(yùn)路線、停留時(shí)間等，幫助醫(yī)療廢棄物管理人員通過(guò)軌跡回放功能快速分析醫(yī)療廢棄物垃圾在收集轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是否出現(xiàn)未按規(guī)定轉(zhuǎn)運(yùn)路線行駛從而導(dǎo)致醫(yī)療廢棄物外泄的問(wèn)題。

（4） AI智能預(yù)警

AI預(yù)警通過(guò)DataX、MapReduce、Weka、流處理等技術(shù)手段，對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的醫(yī)廢數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向管理人員發(fā)送預(yù)警信息，幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)提前發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題（如泄露、滯留等）和風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)進(jìn)行督導(dǎo)溯源。目前，該醫(yī)院的AI預(yù)警主要內(nèi)容包括：醫(yī)廢交接超時(shí)預(yù)警、醫(yī)廢出庫(kù)超時(shí)預(yù)警、院內(nèi)醫(yī)廢流失預(yù)警、醫(yī)廢重量異常預(yù)警、醫(yī)廢泄露預(yù)警、醫(yī)廢產(chǎn)廢過(guò)少預(yù)警、醫(yī)廢流程不規(guī)范預(yù)警、醫(yī)廢數(shù)據(jù)不合理預(yù)警等多種類型。

3.運(yùn)行分析

醫(yī)院智能醫(yī)廢管理系統(tǒng)詳細(xì)記錄了各病區(qū)產(chǎn)廢情況、醫(yī)廢交接人和各崗位人員的工作情況，能夠發(fā)現(xiàn)醫(yī)廢收集是否及時(shí)、轉(zhuǎn)運(yùn)醫(yī)廢是否按照規(guī)定路線進(jìn)行，以及是否發(fā)生醫(yī)廢泄露丟失等情況。同時(shí)，根據(jù)人工智能設(shè)置相應(yīng)規(guī)則，及時(shí)向管理人員進(jìn)行預(yù)警提示，在醫(yī)廢分類投放、收集、貯存、交接、轉(zhuǎn)運(yùn)各個(gè)環(huán)節(jié)幫助管理人員進(jìn)行問(wèn)題溯源并及時(shí)糾偏督導(dǎo)。結(jié)合醫(yī)院HIS系統(tǒng)能夠分析各病區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，能夠有效分析各類醫(yī)廢的產(chǎn)生量是否合理，從而對(duì)醫(yī)院的醫(yī)廢動(dòng)態(tài)管理提供有力的信息化支撐。

五、結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)療機(jī)構(gòu)通過(guò)建立符合醫(yī)療廢棄物業(yè)務(wù)需求的先進(jìn)的醫(yī)院智慧物聯(lián)網(wǎng)，利用人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)，結(jié)合醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療廢物處置流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療廢物流轉(zhuǎn)的信息化、智能化管理，使每袋廢棄物和醫(yī)廢收集轉(zhuǎn)運(yùn)車都有自己唯一的標(biāo)識(shí)碼，讓廢棄物從產(chǎn)生到處理結(jié)束全流程透明化、規(guī)范化，所有數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)記錄保存和上傳，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療廢物收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處置的智能化操作、全流程監(jiān)控、閉環(huán)式管理，做到醫(yī)療廢物的源頭分類，規(guī)范醫(yī)療廢物的流程監(jiān)管，建立可追溯、可追責(zé)的醫(yī)療廢物監(jiān)管大閉環(huán)[9]。尤其是在后疫情時(shí)代，醫(yī)院醫(yī)療廢棄物智能化管理可以顯著提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)療廢物精細(xì)化管理水平，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療廢物的全面安全管控，從而為聯(lián)防聯(lián)控和打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)做出積極貢獻(xiàn)。

作者單位：牛牧青 郝曉偉 許鋒波 趙治遠(yuǎn) 董平栓

河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院 河南科技大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 河南省醫(yī)療信創(chuàng)應(yīng)用創(chuàng)新中心

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