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摘要：医院暴力事件频繁发生，不仅给医护人员的身心健康带来负面影响，同时严重妨碍了医院正常的就医秩序，已经成为一个严峻的社会公共卫生问题。为了有效预防医院暴力事件的发生，因此应用室内定位技术，开发研制了一套医院暴力预警系统，通过系统报警、实时定位和摄像系统，能够让安保人员第一时间采取保护措施，有效预防和阻止医院暴力事件的发生。
关键词：室内定位；医院暴力；提前干预
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.098
随着无线通信技术发展，基于全球卫星定位系统（GPS）在室外的定位几乎达到了完美的地步，其良好的定位精度解决了很多实际问题。然而在室内环境下，由于卫星信号受到噪声、障碍物的阻挡，折射、反射和严重多径效应等环境因素的影响，GPS的定位精度明显下降，而且室内建筑结构非常复杂，GPS定位已经不能满足室内定位的要求。近年来，研究人员开始寻找新的室内定位解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术（RFID）、超宽带技术、无线局域网络（Wi-Fi）、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等技术应运而生。其中，超宽带技术已经实现厘米级别的定位，且具有较强的抗干扰能力，但是由于实施成本较高，目前只应用于一些专业领域。随着IEEE802.11技术的不断成熟，Wi-Fi技术的普及，能够最大程度地利用已有的基础网络和不断普及的终端用户设备，从而显著降低了初始成本和长期支持成本。另外，基于Wi-Fi的定位系统还降低了射频（RF）干扰可能性，因此，Wi-Fi无线定位技术具有一定的优势，越来越受到室内定位学术界和产业界的关注。
医院暴力（即医院工作场所暴力）是指卫生人员在其工作场所受到辱骂、威胁和攻击，从而对其安全、幸福和健康造成明确或潜在的挑战。医院暴力事件的频繁发生，不仅给医护人员的身体和心理产生恶劣影响，降低了医护人员的职业幸福感，同时也严重影响了医院的就医秩序。本文应用Wi-Fi室内定位技术，研制了一套医院暴力预警系统，当出现医疗暴力预兆或刚发生时，医务人员按下随身携带的胸牌卡上的报警按钮，启动医疗暴力预警系统，向医院安保中心发出求救信号，安保中心收到求救信号后，立即启动对医护人员的实时定位，并通过摄像系统及时了解现场情况，准确出动保卫人员维护现场秩序，从而有效地防止医院暴力事件的发生。
1室内定位算法
为了获取精确的室内定位信息，国内外一些研究人员提出了许多定位算法，其中应用于Wi-Fi室内定位技术的算法主要有：基于时间到达算法（Time Of Arrival，TOA）、基于到达的角度算法（Angle Of Arrival，AOA）、到达的时间差算法（Time Difference Of Arrival，TDOA）和接收信号强度指示算法（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、无需额外硬件开销等特点，所以RSSI已经成为Wi-Fi室内定位技术的主要方法。
确定性定位技术是一种相对简单的位置指纹定位技术，该方法依赖于RSSI与物理位置的对应关系，具体分为：训练阶段和定位阶段。训练阶段的工作是进行数据采集并建立位置指纹数据库，定位阶段的工作是进行位置匹配工作，计算实时RSSI与对应位置指纹数据库中RSSI均值之间的欧式距离，最后找出欧式距离最小的一个参考位置或K个参考位置的平均值作为估计位置，整个过程如公式（1）所示：
min（D），D=∑ni=1（RSSIi-Pi）2
（1）
其中，i=1，…，n，RSSIi表示实时测量的第i个AP的RSSI，Pi表示位置指纹数据库中第i个AP的RSSI的均值。
确定性定位算法中最常用的算法是近邻近算法，近邻近算法包括最近邻法（NN）、K最近邻法（KNN）和WKNN最近邻法。在环境因素一定的情况下，能对KNN算法和WKNN算法结果产生影响的参数都取决于K值的选取，这里将主要讨论最近邻法（NN）和K最近邻法（KNN）：（1）最近邻法是寻找寻找欧式距离最小对应参考点位置，即最邻近参考点位置，直接将它最为测试点位置的估算，其定位精度具有随机性，依赖于测试点与最近邻指纹点的匹配情况；（2）K最近邻法是最近邻法的改进，将欧式距离进行排序，并取K（K≥2）个欧式距离最小的参考点，计算参考点位置坐标的平均值，将其作为测试点的位置坐标，如公式（2）所示：
（x，y）=-1K∑Ki=1（xi，yi）（2）
其中，（x，y）表示测试坐标，（xi，yi）是前K个参考点中第i个参考点的坐标。
经过测试和实验，当K的取值为1、2、3时，平均定位误差、均方根误差、标准差以及误差最大值和最小值之间的差值，随K值的增大而减小；当K的取值为4、5时，定位误差的相关数据随着K值的增大几乎都增大了。因此，对于本实验来说K值为3是定位精度最好。
2系统的结构组成和基本功能
系统主要由Wi-Fi定位标签、低频触发定位器、AP定位器、移动端SDK、摄像系统和后端定位管理中心等六部分组成（如图1所示）。
基本工作原理为：低频触发定位器的天线产生125KHz的低频信号场，当我们的定位标签进入这个信号磁场并按下报警按钮后，会感应到这个磁场的ID，并会在数据包里加入这个磁场的ID，发出的2.4GHZ信号，这样AP收到的信号中不仅包含了信号强度还包括磁场ID，服务器收到这个信息，再结合RSSI三角定位算法，就可以得到一个比较精确的定位结果。
2.1Wi-Fi定位标签
将对人体无害的，双频定位电子标签（2.4GHz和125KHz）集成于医护人员胸牌上，如图2所示。为了保护医护人员的隐私，Wi-Fi定位标签卡在非报警状态下不发出信号，当遇到医疗暴力时，医务人员按下报警按钮后，Wi-Fi定位标签卡才发出报警信号。Wi-Fi定位标签由单片机、125K低频接收模块、24GHZ信号发射模块、陶瓷天线等部分组成。125K低频接受模块用于接受低频信号，在单片机的協调下发射24GHZ信号。 2.2低频触发定位器
触发定位器通过天线可以持续不间断的发射信号，每个天线的信号包含了唯一ID，记录位置信息，在天线覆盖的特定区域内能激活进入信号范围的低频标签。触发定位器安装方便，只需要接通电源即可，布线简单，触发定位器可以同时支持6个天线，每个天线覆盖范围从1米到6米可调。
2.3AP定位器
AP定位器采用2.4GHz频段，支持802.11b/g/n模式和无线探针扫描功能，能够识别周围存在的Wi-Fi设备，如AP、Wi-Fi标签、Wi-Fi手机、PDA、笔记本等；可转发Wi-Fi标签的报警功能，如按钮报警、低电压报警和拆卸报警等；可上报信号强度（RSSI），判断Wi-Fi终端距离的远近；支持企业级无线数据传输功能，具有无线扫描成功率高，信号强度的特点。
2.4移动端SDK
工作人员可以通过微信或APP随时随地查看和处理报警。支持跨平台（Android/iOS/微信/网页/PC）的一款定位导航开发包，能方便迅速地集成到第三方APP或HTML5应用中。
2.5摄像系统
在医护人员启动报警功能后，系统将根据定位信息自动启动定医护人员附近的摄像头。监控中心可实时查看摄像信息，并且根据设定条件弹出多个视频窗口，轨迹回放时也可以同时调取相应时间地点的录像。通过视频联动，使监控中心准确判断出医院暴力事件的类型和级别，使医院安保系统做出正确的判断和反应。
2.6后端定位管理中心
主要实现实时数据的分析处理，根据信号强度（RSSI）算法进行三角定位，计算出报警标签的位置，并通过电子地图进行查看。管理人员可锁定一个或多个定位标簽，按时间段播放，显示移动，地图切换。
3讨论
在过去的十年间 （2003-2013年），暴力伤医事件的数量和造成的危害是触目惊心的，共发生101 起严重暴力袭医事件，其中23 起杀医事件造成24名医护人员死亡，占整个医疗暴力事件的 23%。根据 2012 年中国医院协会公布的一组数据显示，2008 年平均医院发生医护被袭事件为 20.6 起，可到了2012 年，这个数据陡增到27.3起。仅在2013 年10 月17日到 27 日的十天时间内，就发生了6起暴力袭医事件，造成 2 名医生死亡，6 位医生受重伤。医院暴力事件已经是全球现象，并且呈逐年上升趋势，严重危及医护人员的人身安全。
然而，医院暴力不是一个偶发事件，其发生、发展必然经历一个过程，大部分医院暴力事件具有可预防、可干预性。本文应用室内定位技术研制的“医院暴力预警系统”具有报警方式隐蔽、定位精度高（定位精度 ≤ 2米）、实时定位、视频联动等功能和特点，为防范医院暴力、保证医护人员的人身安全提供了新的思路和手段。
参考文献
[1]席瑞，李玉军，侯孟书.室内定位方法综述[J].计算机科学，2016，43（4）：16，32.
[2]周源，刘禹鑫，林富明.室内定位技术发展与应用研究[J].测绘与空间地理信息，2017，（6）：5457.
[3]朱明清，吴冈.室内定位方法的分析和对比[J].自动化技术与应用，2017，36（8）：6163，80.
[4]黄吉羊，孟濬，张燃.基于特征光源的三维室内定位技术[J].浙江大学学报（工学版），2016，50（7）：13931401.
[5]王文韬，谢阳群.室内定位技术在高校图书馆中的应用前景研究[J].图书馆建设，2016，（7）：96100.
[6]胡斌斌，倪晓军.基于RSSI测距室内定位改进质心算法[J].计算机技术与发展，2017，27（9）：133136，140.
[7]汪健健，赵丽萍.医院暴力事件现状及对策研究进展[J].医学与社会，2013，26（3）：1316.
[8]杜锋，田世伟，李广侠.无线局域网络定位研究进展[J].导航定位学报，2014，2（3）：4954，57.
[9]黄华晋，秦建息.基于三角定位算法的WiFi室内定位系统设计[J].广西科学院学报，2016，32（1）：5961.
[10]张静，魏振钢.WiFi室内定位相关技术研究[J].中国科技信息，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.
关键词：室内定位；医院暴力；提前干预
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.098
随着无线通信技术发展，基于全球卫星定位系统（GPS）在室外的定位几乎达到了完美的地步，其良好的定位精度解决了很多实际问题。然而在室内环境下，由于卫星信号受到噪声、障碍物的阻挡，折射、反射和严重多径效应等环境因素的影响，GPS的定位精度明显下降，而且室内建筑结构非常复杂，GPS定位已经不能满足室内定位的要求。近年来，研究人员开始寻找新的室内定位解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术（RFID）、超宽带技术、无线局域网络（Wi-Fi）、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等技术应运而生。其中，超宽带技术已经实现厘米级别的定位，且具有较强的抗干扰能力，但是由于实施成本较高，目前只应用于一些专业领域。随着IEEE802.11技术的不断成熟，Wi-Fi技术的普及，能够最大程度地利用已有的基础网络和不断普及的终端用户设备，从而显著降低了初始成本和长期支持成本。另外，基于Wi-Fi的定位系统还降低了射频（RF）干扰可能性，因此，Wi-Fi无线定位技术具有一定的优势，越来越受到室内定位学术界和产业界的关注。
医院暴力（即医院工作场所暴力）是指卫生人员在其工作场所受到辱骂、威胁和攻击，从而对其安全、幸福和健康造成明确或潜在的挑战。医院暴力事件的频繁发生，不仅给医护人员的身体和心理产生恶劣影响，降低了医护人员的职业幸福感，同时也严重影响了医院的就医秩序。本文应用Wi-Fi室内定位技术，研制了一套医院暴力预警系统，当出现医疗暴力预兆或刚发生时，医务人员按下随身携带的胸牌卡上的报警按钮，启动医疗暴力预警系统，向医院安保中心发出求救信号，安保中心收到求救信号后，立即启动对医护人员的实时定位，并通过摄像系统及时了解现场情况，准确出动保卫人员维护现场秩序，从而有效地防止医院暴力事件的发生。
1室内定位算法
为了获取精确的室内定位信息，国内外一些研究人员提出了许多定位算法，其中应用于Wi-Fi室内定位技术的算法主要有：基于时间到达算法（Time Of Arrival，TOA）、基于到达的角度算法（Angle Of Arrival，AOA）、到达的时间差算法（Time Difference Of Arrival，TDOA）和接收信号强度指示算法（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、无需额外硬件开销等特点，所以RSSI已经成为Wi-Fi室内定位技术的主要方法。
确定性定位技术是一种相对简单的位置指纹定位技术，该方法依赖于RSSI与物理位置的对应关系，具体分为：训练阶段和定位阶段。训练阶段的工作是进行数据采集并建立位置指纹数据库，定位阶段的工作是进行位置匹配工作，计算实时RSSI与对应位置指纹数据库中RSSI均值之间的欧式距离，最后找出欧式距离最小的一个参考位置或K个参考位置的平均值作为估计位置，整个过程如公式（1）所示：
min（D），D=∑ni=1（RSSIi-Pi）2
（1）
其中，i=1，…，n，RSSIi表示实时测量的第i个AP的RSSI，Pi表示位置指纹数据库中第i个AP的RSSI的均值。
确定性定位算法中最常用的算法是近邻近算法，近邻近算法包括最近邻法（NN）、K最近邻法（KNN）和WKNN最近邻法。在环境因素一定的情况下，能对KNN算法和WKNN算法结果产生影响的参数都取决于K值的选取，这里将主要讨论最近邻法（NN）和K最近邻法（KNN）：（1）最近邻法是寻找寻找欧式距离最小对应参考点位置，即最邻近参考点位置，直接将它最为测试点位置的估算，其定位精度具有随机性，依赖于测试点与最近邻指纹点的匹配情况；（2）K最近邻法是最近邻法的改进，将欧式距离进行排序，并取K（K≥2）个欧式距离最小的参考点，计算参考点位置坐标的平均值，将其作为测试点的位置坐标，如公式（2）所示：
（x，y）=-1K∑Ki=1（xi，yi）（2）
其中，（x，y）表示测试坐标，（xi，yi）是前K个参考点中第i个参考点的坐标。
经过测试和实验，当K的取值为1、2、3时，平均定位误差、均方根误差、标准差以及误差最大值和最小值之间的差值，随K值的增大而减小；当K的取值为4、5时，定位误差的相关数据随着K值的增大几乎都增大了。因此，对于本实验来说K值为3是定位精度最好。
2系统的结构组成和基本功能
系统主要由Wi-Fi定位标签、低频触发定位器、AP定位器、移动端SDK、摄像系统和后端定位管理中心等六部分组成（如图1所示）。
基本工作原理为：低频触发定位器的天线产生125KHz的低频信号场，当我们的定位标签进入这个信号磁场并按下报警按钮后，会感应到这个磁场的ID，并会在数据包里加入这个磁场的ID，发出的2.4GHZ信号，这样AP收到的信号中不仅包含了信号强度还包括磁场ID，服务器收到这个信息，再结合RSSI三角定位算法，就可以得到一个比较精确的定位结果。
2.1Wi-Fi定位标签
将对人体无害的，双频定位电子标签（2.4GHz和125KHz）集成于医护人员胸牌上，如图2所示。为了保护医护人员的隐私，Wi-Fi定位标签卡在非报警状态下不发出信号，当遇到医疗暴力时，医务人员按下报警按钮后，Wi-Fi定位标签卡才发出报警信号。Wi-Fi定位标签由单片机、125K低频接收模块、24GHZ信号发射模块、陶瓷天线等部分组成。125K低频接受模块用于接受低频信号，在单片机的協调下发射24GHZ信号。 2.2低频触发定位器
触发定位器通过天线可以持续不间断的发射信号，每个天线的信号包含了唯一ID，记录位置信息，在天线覆盖的特定区域内能激活进入信号范围的低频标签。触发定位器安装方便，只需要接通电源即可，布线简单，触发定位器可以同时支持6个天线，每个天线覆盖范围从1米到6米可调。
2.3AP定位器
AP定位器采用2.4GHz频段，支持802.11b/g/n模式和无线探针扫描功能，能够识别周围存在的Wi-Fi设备，如AP、Wi-Fi标签、Wi-Fi手机、PDA、笔记本等；可转发Wi-Fi标签的报警功能，如按钮报警、低电压报警和拆卸报警等；可上报信号强度（RSSI），判断Wi-Fi终端距离的远近；支持企业级无线数据传输功能，具有无线扫描成功率高，信号强度的特点。
2.4移动端SDK
工作人员可以通过微信或APP随时随地查看和处理报警。支持跨平台（Android/iOS/微信/网页/PC）的一款定位导航开发包，能方便迅速地集成到第三方APP或HTML5应用中。
2.5摄像系统
在医护人员启动报警功能后，系统将根据定位信息自动启动定医护人员附近的摄像头。监控中心可实时查看摄像信息，并且根据设定条件弹出多个视频窗口，轨迹回放时也可以同时调取相应时间地点的录像。通过视频联动，使监控中心准确判断出医院暴力事件的类型和级别，使医院安保系统做出正确的判断和反应。
2.6后端定位管理中心
主要实现实时数据的分析处理，根据信号强度（RSSI）算法进行三角定位，计算出报警标签的位置，并通过电子地图进行查看。管理人员可锁定一个或多个定位标簽，按时间段播放，显示移动，地图切换。
3讨论
在过去的十年间 （2003-2013年），暴力伤医事件的数量和造成的危害是触目惊心的，共发生101 起严重暴力袭医事件，其中23 起杀医事件造成24名医护人员死亡，占整个医疗暴力事件的 23%。根据 2012 年中国医院协会公布的一组数据显示，2008 年平均医院发生医护被袭事件为 20.6 起，可到了2012 年，这个数据陡增到27.3起。仅在2013 年10 月17日到 27 日的十天时间内，就发生了6起暴力袭医事件，造成 2 名医生死亡，6 位医生受重伤。医院暴力事件已经是全球现象，并且呈逐年上升趋势，严重危及医护人员的人身安全。
然而，医院暴力不是一个偶发事件，其发生、发展必然经历一个过程，大部分医院暴力事件具有可预防、可干预性。本文应用室内定位技术研制的“医院暴力预警系统”具有报警方式隐蔽、定位精度高（定位精度 ≤ 2米）、实时定位、视频联动等功能和特点，为防范医院暴力、保证医护人员的人身安全提供了新的思路和手段。
参考文献
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[9]黄华晋，秦建息.基于三角定位算法的WiFi室内定位系统设计[J].广西科学院学报，2016，32（1）：5961.
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[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.