5G+捐血站数智化建设与应用探索

卢亮 张艳艳 邬旭群 王宋兴

[摘要]持续提升献血者的献血体验和满意度是采供血机构始终追求的目标。以深圳市血液中心观澜湖捐血站为试点，充分发挥5G专网高速率、低时延、大连接等特点，融合射频识别、人脸识别、自动采血、电子标签等技术，在协同工作模式下建立了SG+捐血站数智化应用。这减轻了采供血人员的工作压力，提高了工作效率，提升了采血服务质量，血液安全管理水平得以提升，促进了无偿献血的发展。

[关键词]5G；捐血站；射频识别技术；人脸识别技术；电子标签技术；数智化

中图分类号：R197.6-R331.1 文献标识码：B

1956年夏，美国达特茅斯学院举行了历史上第一次人工智能研讨会，会上，麦肯锡首次提出“人工智能”概念，这被认为是人工智能诞生的标志。自此，各式各样的智能化应用不断出现并刷新着人类的认知。2022年，ChatGPT问世，这意味着人工智能达到了全新高度，人工智能取代部分人类工种已经成为现实。近年来，在血液领域从业人员的不断努力下，采供血机构在血液采集、制备、存储和血站管理等方面研发了各类智慧化软硬件工具，建立了各具特色的智慧血液管理系统。但与智能制造、现代物流、电子商务等行业相比，采供血行业在数字化、智能化方面仍存在一定差距。多年来，深圳市血液中心积极尝试新技术、新模式，为行业发展积极探索新路径。2021年，该中心主持申报的“5G+智慧采供血管理模式”获得国家工信部和国家卫生健康委联合确定的首批试点项目。截至2022年6月，深圳市累计超过500万人次参与无偿献血，捐献血液超过500万单位，采供血工作处于全国领先行列。本研究总结了该中心“5G+智慧采供血管理模式”下的5G+捐血站数智化建设与应用方案。

15G+捐血站数智化建设需求分析

建设与深圳特区形象相匹配的5G+捐血站，不仅要满足市民就近献血需求，而且要方便市民了解献血知识。在捐血站中，献血者和医护工作者分别执行各自的工作流程。献血者执行流程为：献血征询-健康检查-献血前体测-献血-休息-领证。医护工作者执行流程为：查验征询信息-执行健康检查-献血前检测-采血-将试管和血袋存入冰箱。这些具体的工作可视为一个个具体的对象，在实际应用中需要转化为一个个数智化应用。对此，该中心以观澜湖捐血站为试点，在5G专网支持下，采用面向服务的架构（Service-Ori-ented Architecture，SOA）进行全流程设计和创建，旨在使捐血站数智化应用实现跨地域、跨平台兼容异构，开发一系列与场景、设备、系统深度融合的基于射频识别技术的智能化设备，实现采供血工作全流程、全要素、全实时数智化，真正达到资源共享的目的。

25G+捐血站数智化建设功能模块设计

5G+捐血站数智化建设在设计时需遵循适度超前原则，以人工智能和5G技术为基础，采用B/S、C/S混合模式，充分发挥SOA优势，统一管理多家研发公司的设备，注重先进性、安全性、可维护性，制订适应性强的接口标准和文档，以便不同研发公司间的设备能够协同工作。5G+捐血站数智化建设系统架构如图1所示。

整个系统由5G专网模块、可定制射频组件、血站信息系统（Blood Establishment Information System，BIS）、智能采血系统组件、智能健康征询系统组件等组成。为便于描述，本研究中“系统”特指捐血站系统，其余设备统称“组件”。图2是系统中组件相互间关系的描述。

（1）5G+物联网应用。捐血站5G专网模块充分考虑设备种类繁多、数据量大的特点，预留足够的端口和带宽。5G路由器为温湿度传感器、射频读写器、音视频监控、专用设备、灯光、电源、冰箱、空调等设备分配IPv6地址，以便实时获取信息，确保捐血站安全、高速运行。

（2）智能健康征询系统组件。其主要功能是完成献血表填写。通过献血者身份证，结合人脸识别技术，快速获取献血者基本信息；通过人像信息计算献血者身高，自动测量体温、血压；信息采集完毕，自动传输到BIS中。

（3）智能采血系统组件。其主要有人脸识别、自动限制血液留样速度、自动核对献血码、标本自动摇匀留样、献血条码现场打印、防止医疗废弃物污染设备、主针头自动热熔断等功能。

（4）应用射频组件的BIS。BIS结合射频组件，实现系统前移、业务融合，在终端App同步完成业务操作與数据采集。

（5）储血冰箱的射频升级。在传统储血冰箱上安装射频组件，工作人员取出或存储血液时，射频组件能够自动记录所有操作的具体信息。冰箱每次开关门，射频组件都能够完成一次库存血液的自动盘点。

35G+捐血站数智化应用

3.1智能健康征询系统组件

献血者进入捐血站，血站工作人员明确告知有关人脸识别技术应用的条件（已经过血站内部伦理审核，且献血者有权拒绝）以及人脸信息的处理规则（目的、方式，范围等），经献血者同意，采用身份证十人脸识别技术登记基本信息。针对未熟练掌控电脑操作的献血者，可在志愿者帮助下完成问询，录入基本信息。已授权人脸识别的多次献血者，可通过人脸识别系统自动完成信息录入。

献血者使用智能健康征询系统组件时，只需站立在智能设备的脚踏板上，根据提示放置身份证，摄像头自动抓取人脸信息，组件通过设备自动获取身高、血压、体温等基础数据。医护人员完成征询后，经献血者审核，信息无误自动上传到捐血站BIS中。

3.2智能采血系统组件

智能采血系统组件以7英寸触控屏为操作中心，配置摄像头进行人脸识别，主要识别对象包括医护人员、献血者、试管标签、血袋标签等。采血时，血液通过导管流人血袋，组件持续读取血袋重量，计算采血流量，根据设定标准调整采血速度，实现智能限流。为避免溶血和凝块，血袋在接收血液时持续自动摇晃（可自定义摇晃角度和次数），以保证血液质量。在采集到设定血液量时，组件提示医护人员拔针，机械手自动抓取主针头并丢弃，降低医护人员被针头误伤的风险。随后，组件自动将血液导人检测试管，封装血袋和试管，放入储血冰箱。

3.3与射频组件融合的BIS

采用3D打印技术，实现可定制的射频组件。通过射频读写器，实现血液管理的自动化、无感化等功能，为BIS血液管理提供更加高效的数据获取渠道，大幅度提高了工作效率。同时，通过智能化射频识别设备，实现信息系统与业务操作的深度融合。例如，在全血交接中，由于血液交接汇总时需要显示较完整的血液信息和自定义预警功能，BIS通过接口将需要交接的全血信息同步到射频组件中，此时数据包含献血码、血型、RH（D）、血量、不足量标识、采血点等。由射频组件执行实物全血交接操作，将全血批量自动扫描核对结束后，射频组件通过接口方式可将全血信息同步至BIS中，无需医护人员操作，既减少了操作步骤，节约了操作时间，又增加了献血码、接收人、接收时间等数据。再如，在成品标签制作环节，BIS可通过接口方式，将需要打印的射频血袋标签信息、合格血液制品信息同步至射频组件，从而完成射频血袋标签打印。

3.4基于射频组件的血液管理

在可定制射频组件中秉承“三融合”（即与设备深度融合、与场景深度融合、与BIS深度融合），实现全过程、全要素、全实时信息采集，为数字化升级提供支撑。应用射频组件后，整个血液管理流程转化为射频读写器对电子标签的读写，识别速度、准确性大幅度提升。以血液交接为例，针对整箱血液，开箱查验为常规操作，不可避免地造成人与血液的接触，从而对血液安全产生一定风险，而射频组件能够穿透储血箱，不开箱即可清晰扫描血袋上的电子标签，在几秒钟内即可完成整箱血液信息的读取与核对工作。

3.55G与物联网结合

IPv6有静态和动态两种分配地址方式。5G专网路由器中的DHCPv6对捐血站中的固定设备采用静态地址，对移动或不常用设备采用动态地址分配，以保证设备连接的灵活性。对温湿度传感器、音视频监控、灯光、电源、冰箱、空调等设备的管理，凸显了5G专网与物联网技术结合的优势。例如，捐血站对温湿度要求较为严格，通过5G与物联网结合，可从传感器中获取数据，由系统自动判断是否需要开启空调、除湿器等，从而保障捐血站安全运作。

4应用效果

5G+捐血站数智化已经在该中心观澜湖捐血站全面运行，其中，智能健康征询系统组件、智能采血系统组件、基于射频组件的血液管理、5G与物联网结合等功能受到了献血者和工作人员的广泛好评。数据统计表明，因受新冠疫情影响，2022年7月-2023年6月深圳市龙华区大浪捐血车、龙华天虹捐血站、龙华美丽AAA捐血站全血采集量均下降5%～10%，但观澜湖捐血站自2022年6月启用以来，采血量稳步上升，每月采集全血约400人次、机采血小板约200人次，这说明5G+捐血站数智化应用试点工作取得了初步成效。下一步，该中心将以点带面，依托新技术开发更多功能，不断拓展捐血站數智化应用范围，实现血液安全和献血服务水平的持续优化。

5讨论

建立精准预约、精准招募、精准采集以及精准输注的全流程精准采供血管理体系，以高效率和高质量保障血液安全为服务宗旨，建设高度信息化、自动化、智能化的血站，对全面提高我国采供血行业智慧化管理水平具有重要意义。数智化，简单理解即数字化与智能化两个层面的有机融合。数字化汇聚了大量数据，形成了物理世界到虚拟世界的映射；智能化基于大量数据的智能分析，提供面向问题解决和决策支持的智慧应用服务。5G+捐血站数智化建设与应用整体方案符合《血站管理办法》《血站基本标准》《血站质量管理规范》《血站技术操作规程》《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》《移动智能终端应用软件预置和分发管理暂行规定》《国家健康医疗大数据标准、安全和服务管理办法（试行）》等法规要求，给国内智慧采供血树立了行业标杆。

5G+捐血站数智化建设与应用中，硬件是基础，软件是灵魂，管理者则拥有决策权，只有通过不断创新，打破陈规，持续超越，才能不断创造出更高水平的数智化应用。在5G+捐血站数智化建设与应用项目中，深圳市血液中心勇于创新，大胆借鉴先进技术，不拘泥于现有产品，智能采血系统组件开创了多项国内第一，智能健康征询系统组件给献血者带来了全新体验，可定制化的射频组件打破了设备固化模式，通过多维度深度融合实现了全过程、全要素、全实时信息采集与数据呈现。目前，该项目已完成既定目标和相关建设任务，主要包括5G+智慧采供血专网构建，并在此基础上完成了5G+人脸识别采血系统、5G+RFID全流程跟踪系统、5G+血液大数据分析与利用等既定业务应用场景的构建，实现了基于5G组网背景下的采供血“四快一准一安全”总体目标（“四快”即身份识别快、数据联动快、信息溯源快、应急响应快，“一准”即精准采供血管理，“一安全”即血液安全与保障）。

下一步，该中心将持续推广5G+捐血站数智化建设与应用方案，重点关注5G+智慧采供血平台的大数据分析，以深圳市30年采供血数据为基础，将采集到的Hadoop文件存储于集群，利用Spark计算引擎进行数据挖掘与清洗，完成大数据多维分析，实现精准化献血招募，以期破解季节性缺血和血液库存偏型难题。