医院暴力预警系统研究

胡亮，汤国平，鲍旭强

浙江大学医学院附属第四医院 临床医学工程部，浙江 义乌 322000

引言

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[1]。中国医院协会于2012年12月～2013年8月，历时9个月，组织开展了《医院场所暴力伤医情况调查》。调查结果显示，医务人员躯体受到攻击、造成明显损伤事件的次数逐年增加，发生医院的比例从2008年的47.7%升至2012年的63.7%。每年发生次数为6次及以上，2012年（8.3%）是2008年(4.5%)的将近两倍。调查结果还表明，2008～2012年，因暴力伤医事件造成财产损失的医院比例由58.0%升至68.2%，损失金额在10万元以上的医院比例也由8.0%升至11.8%[2]。例如，2013年10月25日温岭市第一人民医院3名医生被患者连某某持刀捅伤；2016年10月3日，山东莱钢医院某儿科医生被家属砍成重伤，身中27刀，其中头部12刀，后经抢救无效离世。这样的例子举不胜举，发生在医疗场所的暴力行为是全球现象，并且呈逐年上升趋势，严重危及医护人员的人身安全[3]。

然而医院暴力并非不可预防和减少，大部分暴力事件在发生、发展前期暴力端倪和隐患已显露，只是多数人忽视了它们的存在，主要原因是缺乏对暴力先兆现象预警信号的有效分析以及对暴力事件发展的有效控制[4]。本文研制了一套医院暴力预警系统，通过无线Wi-Fi向医院安保中心发出求救信号，实时定位，有效地防止医院暴力事件的发生。

1 系统的基本原理

当出现医疗暴力预兆或刚发生时，医务人员按下胸牌卡上的报警按钮，启动医疗暴力预警系统，数据处理系统对接收到的信号通过信号强度法精确计算出报警人所在具体位置，通过可旋转摄像头查看现场情况，并对其进行实时追踪。监控中心及时通知最近的安保人员到达报警地点，对医疗暴力进行有效控制并维护现场秩序，定位系统主要由Wi-Fi双频定位标签、无线AP定位器和后端定位管理中心3部分组成，具体示意图，见图1。

1.1 Wi-Fi定位标签

将对人体无害的、智能Wi-Fi定位标签集成于医护人员胸牌上，系统通过对Wi-Fi标签的定位实现对人员的跟踪定位。为了保证员工的隐私，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定位标签卡发出2.4 GHz射频信号。Wi-Fi定位标签主要由：电池、微控制器和信号发射模块组成。微控制器用于控制芯片的工作模式和频段，同时产生标签的内码，传送给发射模块将信号发射出去[5]，Wi-Fi定位标签具备识别距离远、携带使用方便、免维护、可充电等特点。

图1 医疗暴力预警系统示意图

1.2 AP定位器

AP定位器采用2.4 GHz频段，支持802.11b/g/n模式，支持将扫描和采集标签的信息，传输到后端的管理中心，对定位标签进行控制管理。AP定位器是在原有的Wi-Fi无线接入点上增加了无线探针扫描功能，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，判断Wi-Fi终端距离的远近。AP定位器支持企业级无线数据传输功能，具有无线扫描成功率高、信号强度高等特点。

1.3 定位算法

在室外环境下，全球卫星定位系统（Global Positioming System，GPS）几乎达到了完美的地步。但在室内环境下，无线信号容易受到折射、反射和严重多径效应的影响，已经不能达到精确定位的要求，研究人员开始寻找新的室内定位解决方案，相关室内定位模型有：收信角度法、收信时间法、收信时间差法、信号强度法，相关研究显示信号强度法较适合于室内环境[6-7]。在覆盖无线局域网的地方，定位标签通过按钮主动地发出信号，无线局域网访问点接收到信号后，将信号传送给定位服务器。定位服务器根据信号的强弱判断出标签距离AP的位置，通过标签到至少3个AP的距离可以算出标签的位置，并通过电子地图显示具体位置[8]。

1.4 监控中心（数据处理中心）

后端管理中心主要实现实时数据的分析和处理，通过分析管理标签数据，获取医护人员的基本身份信息，通过管理中心的电子地图和摄像管理系统及时显示各现场医护人员的位置和状态，监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询人员的实时位置信息、报警信息以及某段时间内的移动轨迹等。

2 系统的功能模块

2.1 基本信息管理

基本信息管理主要包括人员管理、报警设置、统计报表等一些基本信息管理：① 人员管理，通过与医院HRP系统对接获取医院员工的基本信息，为员工分配唯一编号的Wi-Fi定位标签；② 报警设置，Wi-Fi定位标签出厂设置最低电量值，一旦标签电量低于这个界限将发出报警信息，提醒标签需要充电或者更换电池；③ 统计报表，随时查看标签的报警记录，按地点、人员类别分别统计标签报警的各项指标，为医院管理人员提供医院暴力重点防范的地点和人员。

2.2 电子地图

由于本研究属于室内定位，首先需绘制室内CAD图（Computer Aided Design，CAD），系统支持CAD图形的直接导入。导入后的电子地图支持地图缩放、地图切换、地图区域显示、地图AP位置显示和摄像头显示调用等功能，具体功能，见表1。

表1 电子地图相关功能表

2.3 实时定位

对按下报警按钮标签的医护人员进行实时定位，监控中心的电子地图上可实时显示医护人员的运动轨迹，并可以调动附近摄像头辅助判断现场的实际情况，以便安保部门准确地启动医院暴力紧急预案。轨迹回放功能回顾暴力事件中医护人员的运动轨迹，为医院暴力事件的分析和预防提供宝贵的资料信息。

3 项目的实施

基于信号强度的三角定位容易受到墙壁阻隔的影响，仅通过信号强度的三角定位，通过实验测试，结果显示定位精度在5米以上，无法精确定位到每个诊间,不能很好地满足室内实时定位的精度要求。

相关研究显示，高低频配合的双频定位技术可明显提高室内实时定位的精度，降低电子标签的功耗[9-11]。本研究在信号强度的三角定位的基础上，增加了低频触发定位器，实现了双频定位技术：每个触发器包含6个天线，每个天线都有唯一的ID，产生一个125 kHz的低频信号场。当我们的Wi-Fi定位标签进出这个信号场时，会感应到此信号场，报警时发出的2.4 GHz信号，会在数据包里加入这个信号场的ID，这样AP收到的信号中也就包含了报警标签附近信号场的ID，服务器对收到这个信息，再结合三角定位的结果，就可以得到一个比较精确的定位结果，通过实验测试，结果显示定位精度在2 m以内，能准确定位到每个诊间，满足医院暴力预警的要求。项目实施以医院某个眼科诊区为例，在上下左右4个方向安装4个AP定位器，用于接收人员定位标签发出的报警信号；2个低频触发器，每个低频触发器连接6根天线，12个低频触发器天线安装于诊间和走廊，用于产生125 kHz的低频信号场，见图2。

图2 医院暴力预警系统项目实施图

4 讨论

医院暴力不是一个独立事件，大部分医院暴力事件的发生、发展通常经历3个阶段：① 相对平静期，这个阶段人正常神态变的不安；② 攻击前的作战行动状态，这个阶段人的语言和非语言行为表现出暴力的潜在威胁；③ 攻击状态，这个阶段的人及其兴奋和暴躁，出现语言和肢体的攻击行为[12-13]。医院应加强医护人员对医院暴力的教育、培训和演练，让医护人员准确识别出潜在的医院暴力，当医院暴力在第二个阶段停留超过一定时间时应立刻启动医院暴力预警系统[14-16]。

本研究的医院暴力预警系统作为医院安保体系的有机部分，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方法：① 基于Wi-Fi的医疗暴力预警系统通过医护人员随身携带的胸卡来实现报警功能，报警方式具有极强的隐蔽性，避免激化医患关系，最大限度预防暴力事件的发生或将其发生后的破坏力降低到最小；② 实现了报警人员位置精确定位（实时定位精度≤2 m）和实时追踪，通过摄像头实时查看现场的实际情况，有利于安保人员第一时间做出正确的判断。

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