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【摘要】 对于病患的智能监护系统是智慧医院建设的重点，如何获取病患在医院中的实时方位信息是目前监护过程中的难点。针对当前人员定位技术存在的问题以及医院对于重点病患位置信息的精度需求，本文提出了一种基于超宽带技术的精确人员定位系统，并详细介绍了系统的组成和功能。最终将基于超宽带技术的人员定位系统应用于智慧医院的监护体系中，在实际监控中获得了病患精准的位置信息，有效提高了医院的智能化监护水平。
【关键词】 人员定位 超宽带
一、研究背景
智慧医院是医院信息化发展的新阶段，是基于计算机网络技术发展，应用计算机、通讯、多媒体、网络等其他信息技术，实现疾病的预防、保健、诊疗、监护等业务管理和行政管理智能化运作[1]。老年病患和妇产及婴幼儿等重点医护对象，在医院的日程治疗、医护工作占有很大比重，同时也是医患关系复杂、医患纠纷的高发环节[2]。对重点医护对象的智能监护是智慧医院建设的重点，而针对患者在医院方位信息的人员定位技术则是智能监护体系建设的关键[3]。
目前，国内医院对老年病患和妇产及婴幼儿监护多是由专业的护工完成的，这种方式一方面增加了病人和医院的人力成本，另一方面也隐藏了一些隐患，如护工不能24小时监护、病人的位置不能实时掌握等。现在大多数医院选择使用的监护系统主要实现可移动设备追踪调度、医护人员智能监管、重症患者实时监护、患者及家属自助查找就医诊室和病房等，确定室内人员的位置是解决这些问题的根本[4]。
超宽带（UWB，Ultra Wide Band）作为一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能够实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率[5]。UWB抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大，发送功率非常小。低发射功率大大延长系统电源工作时间，而且电磁波辐射对人体的影响也很小。
如表1所示，与其它定位方式相比[6]，UWB具有系统结构的实现比较简单，数据传输速度快，功耗低，安全性高，多径分辨能力强，定位精确，工程简单造价便宜等特点。故以UWB为核心的定位系统，在智慧医院重点病患监护体系建设方面起着重要的作用。
二、基于UWB技术的监护服务系统
本文以老年病患和妇产及婴幼儿等重点医护对象的智能化现代医疗监护服务为研究对象和重点，研究基于人员定位技术的智慧医院重点病人监护服务体系。本文通过UWB技术对智慧医院进行室内实时精确定位及跟踪识别，协助医护人员对病人位置实时监护，掌握病患的生理、行为状态信息，为治疗、康复提供科学支持;病人如遇突发情况，定位追溯使医护人员第一时间了解现场情况，及时进行应急处理和救治，防止病人意外发生和伤害恶化扩大，有效提高医院智能化监护、管控水平。
2.1 UWB定位系统组成
UWB定位系统由硬件和软件组成，硬件组成如图下所示。
2.1.1硬件
1.定位标签：体积小，是移动目标节点，安装于需要定位的人员、设备上。含有传感器，可以提供反馈信息（例如振动警报，LCD显示等）。
2.主锚点（基站）：构造上与定位锚节点相同，主要负责配置实时定位系统网络。
3.定位锚节点：是已知地理位置坐标节点，具有传输和接收数据离功能。每一个锚节点测量标签的距离，并将结果发送给主锚点。
4.网络：主锚点直接和现有的以太网相连，将收集的距离信息传输至服务器。
2.1.2软件
1.定位引擎：根据接收到的距离信息，解析出标签位置坐标;
2.数据库：储存和共享信息，为用户提供统计和查询功能;
3.应用管理软件：显示标签的位置和轨迹，进行数据分析、统计管理、报警等。
UWB定位流程：定位标签进入区域，进行同步，锚点给标签发送一个信号，标签接收后给锚点反馈一个信号，锚点接收信号并通过时间差计算距离;锚点将距离信息传输至主锚点，再由主锚点传输至服务器，服务器通过定位引擎计算出标签的坐标信息。
2.2定位电子地图设计
地图以3D形式呈现，采用WebGL和HTML5技术实现地图三维模型的创建，可完美实现医院室内布局的三维可视化，其特点有：
1.跨平台支持手机APP、微信、浏览器，可在PC、手机、大屏上地图展示。
2.高效率渲染，采用2D、3D一體化矢量地图展示。
2.3人员定位集成方案
1.定位方式：超宽频高精度定位，通过无线脉冲时间测量技术精确获得15厘米级精度定位数据，定位系统由基站、标签、API接口与显示软件组成，直接输出坐标。
2.定位特点：精度高，定位基站内置全向天线，定向系统简易无需同步机。
3.定位系统构成：由定位基站、定位标签、解算引擎、定位解算服务器、网络设备构成。
4.部署方式：在通道，建议每隔25米部署一个超宽频高精度基站，如25×25米建置4个，25×50建置6个，具体部署位置可依据现场环境适当调整。5.基站的固定有两种模式，一种是吸顶式安装，如果施工条件允许则可固定在天花板上;另一种是使用安装支架将基站固定在墙壁的侧壁上。
6.技术优点：设备安装简单、稳定性良好，地图展示直观形象，一目了然。
7.标签方式：手环式及卡片式定位标签。
三、监护系统功能
针对目前医院老年科的现状，本系统采用名片式个人定位器，即将标签做成名片大小，固定在医院的病服上，不需要额外的设备，轻巧方便，提高了经济性和舒适性。
1.老人位置实时监护，活动轨迹随时查看。定位装置使定位精度达到厘米级，监护到的老人活动轨迹更加准确，有利于医护人员查看其真实活动轨迹，从根本上提高了实时监控的准确性。 2.精确电子围栏。传统的电子围栏常常会因为定位装置的精度差造成错误报警，例如阳台、楼梯口等特殊环境。厘米级的定位精度则避免了上述情况，实现了精确的电子围栏。同时，定位标签兼容具有原门禁及闸机系统的进出刷卡识别功能，内置门禁卡芯片，可实现人员门禁进出管理的“一卡通”功能，方便医护人员和院方的管理和监护。
3.一体化个人信息。在电子标签中植入更多的个人医疗信息，如老人性别、年龄、过敏源、病史等，使得老人医疗信息一体化，方便了医院对老人的信息管理。
4.实现一键报警，视频联动监护，及时了解现场情况。一旦老人感到不适或者突发意外，按下一键报警按钮，管理后台立即弹出现场视频监控，方便医护人员第一时间了解现场情况。
四、结束语
本文研究成果可协助医护人员对病人位置实时监护，掌握病患的生理、行为状态信息，为治疗、康复提供科学支持;病人如遇突发情况，安防报警、定位追溯、应急救援、抢救等多系统协同联动，使医护人员第一时间了解现场情况，及时进行应急处理和救治，防止病人意外发生和伤害恶化扩大，有效提高医院智能化监护、管控水平。通过本项目的实施在技术上解决智慧医院建设的共性关键技术难题，可有效推进智慧医院建设，提升科技惠民的能力和水平，为经济社会发展及生态文明建设提供有效支撑，具有重要的社会经济效益和意义。
参 考 文 献
[1]徐安琪，韩娇嬌，徐一涵，范春.智慧医院建设与规划研究[J].医学信息学杂志，2021，42（05）：56-60+78.
[2]王雅娟，王燕，赵素娟，王芳.护理专业医学生医患沟通技能及其心理影响因素研究[J].现代预防医学，2021，48（09）：1564-1567.
[3]赵浩宇，胡川，汪鹏，吴昊.基于就诊流程的智能导航系统设计与应用[J].医疗卫生装备，2020，41（03）：51-54+59.
[4]熊超，刘宗毅，卢传芳，乌萌.国外卫星导航系统发展现状与趋势[J].导航定位学报，2021，9（03）：13-19.
[5]崔振杰，杨晴.煤矿井下无线通信及人员精准定位系统的融合应用[J].山东煤炭科技，2021，39（06）：176-178+181.
[6]秘金钟，周宁，吴文坛，徐浩，李得海.室内位置服务智慧化应用研究[J].测绘科学，2021，46（06）：1-8.
郝天然（1985.04），女，汉族，江苏徐州，2009年毕业于江苏大学，通信工程专业，工学学士，工程师，研究方向为系统集成。
【关键词】 人员定位 超宽带
一、研究背景
智慧医院是医院信息化发展的新阶段，是基于计算机网络技术发展，应用计算机、通讯、多媒体、网络等其他信息技术，实现疾病的预防、保健、诊疗、监护等业务管理和行政管理智能化运作[1]。老年病患和妇产及婴幼儿等重点医护对象，在医院的日程治疗、医护工作占有很大比重，同时也是医患关系复杂、医患纠纷的高发环节[2]。对重点医护对象的智能监护是智慧医院建设的重点，而针对患者在医院方位信息的人员定位技术则是智能监护体系建设的关键[3]。
目前，国内医院对老年病患和妇产及婴幼儿监护多是由专业的护工完成的，这种方式一方面增加了病人和医院的人力成本，另一方面也隐藏了一些隐患，如护工不能24小时监护、病人的位置不能实时掌握等。现在大多数医院选择使用的监护系统主要实现可移动设备追踪调度、医护人员智能监管、重症患者实时监护、患者及家属自助查找就医诊室和病房等，确定室内人员的位置是解决这些问题的根本[4]。
超宽带（UWB，Ultra Wide Band）作为一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能够实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率[5]。UWB抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大，发送功率非常小。低发射功率大大延长系统电源工作时间，而且电磁波辐射对人体的影响也很小。
如表1所示，与其它定位方式相比[6]，UWB具有系统结构的实现比较简单，数据传输速度快，功耗低，安全性高，多径分辨能力强，定位精确，工程简单造价便宜等特点。故以UWB为核心的定位系统，在智慧医院重点病患监护体系建设方面起着重要的作用。
二、基于UWB技术的监护服务系统
本文以老年病患和妇产及婴幼儿等重点医护对象的智能化现代医疗监护服务为研究对象和重点，研究基于人员定位技术的智慧医院重点病人监护服务体系。本文通过UWB技术对智慧医院进行室内实时精确定位及跟踪识别，协助医护人员对病人位置实时监护，掌握病患的生理、行为状态信息，为治疗、康复提供科学支持;病人如遇突发情况，定位追溯使医护人员第一时间了解现场情况，及时进行应急处理和救治，防止病人意外发生和伤害恶化扩大，有效提高医院智能化监护、管控水平。
2.1 UWB定位系统组成
UWB定位系统由硬件和软件组成，硬件组成如图下所示。
2.1.1硬件
1.定位标签：体积小，是移动目标节点，安装于需要定位的人员、设备上。含有传感器，可以提供反馈信息（例如振动警报，LCD显示等）。
2.主锚点（基站）：构造上与定位锚节点相同，主要负责配置实时定位系统网络。
3.定位锚节点：是已知地理位置坐标节点，具有传输和接收数据离功能。每一个锚节点测量标签的距离，并将结果发送给主锚点。
4.网络：主锚点直接和现有的以太网相连，将收集的距离信息传输至服务器。
2.1.2软件
1.定位引擎：根据接收到的距离信息，解析出标签位置坐标;
2.数据库：储存和共享信息，为用户提供统计和查询功能;
3.应用管理软件：显示标签的位置和轨迹，进行数据分析、统计管理、报警等。
UWB定位流程：定位标签进入区域，进行同步，锚点给标签发送一个信号，标签接收后给锚点反馈一个信号，锚点接收信号并通过时间差计算距离;锚点将距离信息传输至主锚点，再由主锚点传输至服务器，服务器通过定位引擎计算出标签的坐标信息。
2.2定位电子地图设计
地图以3D形式呈现，采用WebGL和HTML5技术实现地图三维模型的创建，可完美实现医院室内布局的三维可视化，其特点有：
1.跨平台支持手机APP、微信、浏览器，可在PC、手机、大屏上地图展示。
2.高效率渲染，采用2D、3D一體化矢量地图展示。
2.3人员定位集成方案
1.定位方式：超宽频高精度定位，通过无线脉冲时间测量技术精确获得15厘米级精度定位数据，定位系统由基站、标签、API接口与显示软件组成，直接输出坐标。
2.定位特点：精度高，定位基站内置全向天线，定向系统简易无需同步机。
3.定位系统构成：由定位基站、定位标签、解算引擎、定位解算服务器、网络设备构成。
4.部署方式：在通道，建议每隔25米部署一个超宽频高精度基站，如25×25米建置4个，25×50建置6个，具体部署位置可依据现场环境适当调整。5.基站的固定有两种模式，一种是吸顶式安装，如果施工条件允许则可固定在天花板上;另一种是使用安装支架将基站固定在墙壁的侧壁上。
6.技术优点：设备安装简单、稳定性良好，地图展示直观形象，一目了然。
7.标签方式：手环式及卡片式定位标签。
三、监护系统功能
针对目前医院老年科的现状，本系统采用名片式个人定位器，即将标签做成名片大小，固定在医院的病服上，不需要额外的设备，轻巧方便，提高了经济性和舒适性。
1.老人位置实时监护，活动轨迹随时查看。定位装置使定位精度达到厘米级，监护到的老人活动轨迹更加准确，有利于医护人员查看其真实活动轨迹，从根本上提高了实时监控的准确性。 2.精确电子围栏。传统的电子围栏常常会因为定位装置的精度差造成错误报警，例如阳台、楼梯口等特殊环境。厘米级的定位精度则避免了上述情况，实现了精确的电子围栏。同时，定位标签兼容具有原门禁及闸机系统的进出刷卡识别功能，内置门禁卡芯片，可实现人员门禁进出管理的“一卡通”功能，方便医护人员和院方的管理和监护。
3.一体化个人信息。在电子标签中植入更多的个人医疗信息，如老人性别、年龄、过敏源、病史等，使得老人医疗信息一体化，方便了医院对老人的信息管理。
4.实现一键报警，视频联动监护，及时了解现场情况。一旦老人感到不适或者突发意外，按下一键报警按钮，管理后台立即弹出现场视频监控，方便医护人员第一时间了解现场情况。
四、结束语
本文研究成果可协助医护人员对病人位置实时监护，掌握病患的生理、行为状态信息，为治疗、康复提供科学支持;病人如遇突发情况，安防报警、定位追溯、应急救援、抢救等多系统协同联动，使医护人员第一时间了解现场情况，及时进行应急处理和救治，防止病人意外发生和伤害恶化扩大，有效提高医院智能化监护、管控水平。通过本项目的实施在技术上解决智慧医院建设的共性关键技术难题，可有效推进智慧医院建设，提升科技惠民的能力和水平，为经济社会发展及生态文明建设提供有效支撑，具有重要的社会经济效益和意义。
参 考 文 献
[1]徐安琪，韩娇嬌，徐一涵，范春.智慧医院建设与规划研究[J].医学信息学杂志，2021，42（05）：56-60+78.
[2]王雅娟，王燕，赵素娟，王芳.护理专业医学生医患沟通技能及其心理影响因素研究[J].现代预防医学，2021，48（09）：1564-1567.
[3]赵浩宇，胡川，汪鹏，吴昊.基于就诊流程的智能导航系统设计与应用[J].医疗卫生装备，2020，41（03）：51-54+59.
[4]熊超，刘宗毅，卢传芳，乌萌.国外卫星导航系统发展现状与趋势[J].导航定位学报，2021，9（03）：13-19.
[5]崔振杰，杨晴.煤矿井下无线通信及人员精准定位系统的融合应用[J].山东煤炭科技，2021，39（06）：176-178+181.
[6]秘金钟，周宁，吴文坛，徐浩，李得海.室内位置服务智慧化应用研究[J].测绘科学，2021，46（06）：1-8.
郝天然（1985.04），女，汉族，江苏徐州，2009年毕业于江苏大学，通信工程专业，工学学士，工程师，研究方向为系统集成。