關(guān)于醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案的性能分析

隨著醫(yī)療領(lǐng)域信息化20多年來的發(fā)展，醫(yī)院在信息化應用的水平也在不斷提高，而新醫(yī)改方案中，也劃時代的將信息化作為支撐新一輪醫(yī)療改革的支柱之一。目前，大部分醫(yī)院都已建成覆蓋各個部門、各個地理位置的網(wǎng)絡(luò)，HIS、PACS等數(shù)據(jù)應用也為醫(yī)院業(yè)務(wù)效率的提高帶來了翻天覆地的變化，而作為信息化應用的另一個重要領(lǐng)域——多媒體應用，卻一直處于邊緣狀態(tài)。作為多媒體應用最廣泛的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，醫(yī)院在實際應用環(huán)境中對其有極大的需求。
對于遠程探視我們并不陌生，2009年5月17日，國務(wù)院總理***專程到北京地壇醫(yī)院看望了北京市首例甲型H1N1流感患者。在地壇醫(yī)院，溫總理就是通過遠程探視系統(tǒng)實現(xiàn)了與這名患者的交流和慰問。
隨著安全防范體制和技術(shù)的進一步完善和提高，使得醫(yī)療行業(yè)完全有條件、有能力應用最新的高新科技成果，帶領(lǐng)全行業(yè)步入一個新的臺階，提供最先進最及時的醫(yī)療服務(wù)，樹立自己的行業(yè)形象，并能夠高效的為用戶服務(wù)。為促進醫(yī)院實現(xiàn)現(xiàn)代化、高效管理的具體要求，現(xiàn)提出結(jié)合現(xiàn)今行業(yè)發(fā)展水平，利用先進技術(shù)，采用安全可靠的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案，將監(jiān)控系統(tǒng)“集成化，網(wǎng)絡(luò)化”是符合醫(yī)院保衛(wèi)工作發(fā)展需要的。
一、系統(tǒng)概述
醫(yī)院是人員成分非常復雜的公共場所，綜合考慮醫(yī)院本身的特點，隨著計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界掀起一股強大的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化浪潮，醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)主要是對出入醫(yī)院的人員及病人的情況進行監(jiān)控。醫(yī)院科室多,出入人員復雜,為了保證醫(yī)院及病人的安全,為醫(yī)院建立一套智能數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的。同時監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中有著廣闊的應用前景，小到腸胃疾病的內(nèi)窺鏡成像檢查，大到疾病多種影像的綜合診斷，以及異地的遠程專家會診和手術(shù)示教，對手術(shù)室而言，由于受室內(nèi)面積限制和手術(shù)規(guī)程要求，不可能容納很多人員，特別是窄小的手術(shù)部位，此時通過專用攝像系統(tǒng)，在輔之以手術(shù)室四周墻面上多角度的攝像機，將可以對手術(shù)細節(jié)一覽無遺，這對于培養(yǎng)醫(yī)學院學生和醫(yī)護人員的技能均是非常有利的。所以“新型醫(yī)院安防數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)”其功能除傳統(tǒng)安防監(jiān)控外，還保障的是患者不受外界感染帶來的安全，因此是廣義上的保安。
隨著各種新型安保觀念的引入，社會各部門、各行業(yè)及居民小區(qū)紛紛建立起了各自獨立的監(jiān)控系統(tǒng)或報警系統(tǒng)。建立和不斷完善安防系統(tǒng)，對保護人員和設(shè)備安全、提高生產(chǎn)和管理效率、預防和制止犯罪、維護社會經(jīng)濟穩(wěn)定起到了重要作用。隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為醫(yī)院視頻監(jiān)控發(fā)展的主流方向。為促進醫(yī)院實現(xiàn)現(xiàn)代化、高效管理的具體要求，現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)今行業(yè)的發(fā)展水平，利用先進技術(shù)，采用安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計方案，將監(jiān)控系統(tǒng)“集成化，網(wǎng)絡(luò)化”是符合醫(yī)院保衛(wèi)工作發(fā)展需要的，也是未來監(jiān)控系統(tǒng)的趨勢，而網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控的靈活性、開放性以及可擴展性，也正在促進醫(yī)院視頻監(jiān)控向更廣闊的應用領(lǐng)域延伸。除了實現(xiàn)傳統(tǒng)的安防應用外，網(wǎng)絡(luò)化醫(yī)院監(jiān)控解決方案還以提供手術(shù)示教、遠程探視、遠程護理、遠程醫(yī)療會診等拓展型應用，從而全面提升醫(yī)院的管理效率和服務(wù)質(zhì)量。
二、系統(tǒng)分析
一個現(xiàn)代化的醫(yī)院是城市醫(yī)療保障系統(tǒng)的一部分，除了具有為來院治療的病人服務(wù)以外，還擔負著城市醫(yī)療緊急救護、城市減災系統(tǒng)的保障、遠程醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)院之間的協(xié)作醫(yī)療、VIP病人的緊急救護和看護，此外還要對本院救護車的監(jiān)管，這些功能是目前一般電視監(jiān)控系統(tǒng)所不具備的，其中的主要原因是現(xiàn)代化的醫(yī)院實現(xiàn)上述增值或附加的服務(wù)需要更新跟高的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，其中主要特點為：
監(jiān)控范圍大：現(xiàn)代化醫(yī)院的監(jiān)控范圍已經(jīng)不局限于對本院的監(jiān)控，而擴展到對城市范圍內(nèi)的監(jiān)控。
監(jiān)控等級高：隨著現(xiàn)代化醫(yī)院的監(jiān)控范圍的擴充，現(xiàn)代化醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)呈現(xiàn)出層次化、階梯化的特點。
技術(shù)難度大
醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)型數(shù)字電視監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)有4個難點：
1、高可靠性的嵌入式系統(tǒng)
醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性是一項重要指標，系統(tǒng)不能經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且故障后需要在短時間內(nèi)修復。傳統(tǒng)的模擬錄像方式故障率高、維護工作量大、網(wǎng)絡(luò)功能不足，不能滿足醫(yī)院的基本要求，因此必須要有高可靠性、強大的網(wǎng)絡(luò)功能。
2、多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)要求管理人員在不同的位置能夠監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行和事故的處理，由于醫(yī)院監(jiān)控的區(qū)域大，因此在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)上是多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3、復用技術(shù)
由于通訊資源和網(wǎng)絡(luò)綜合布線，需要通過一條網(wǎng)線或者光纖同時傳輸視頻信號和其它數(shù)據(jù)信號。
4、與其他系統(tǒng)的聯(lián)動控制
現(xiàn)代化醫(yī)院數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要與醫(yī)院的控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、報警系統(tǒng)聯(lián)動，需要有專用的設(shè)備完成通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

三、系統(tǒng)設(shè)計
3.1功能設(shè)計
現(xiàn)代化醫(yī)院數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)應滿足以下功能：
授權(quán)的管理人員可對任意監(jiān)控點（病房、手術(shù)室和其他科室）進行監(jiān)看（鏡頭作全方位旋轉(zhuǎn)、變焦、變距、抓拍圖像）；
病房內(nèi)除患者和醫(yī)護人員外,沒有其他攝制人員，整套工作是通過安裝在病房內(nèi)的攝像機等完成的，病房內(nèi)人員感覺不到任何干擾；
監(jiān)控中心采用集中管理、存儲及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺，顯示系統(tǒng)采用拼接液晶電視墻高清顯示；
通過電子地圖服務(wù)器導入醫(yī)院平面圖，可方便的將任一點攝像頭所拍攝內(nèi)容即時拉入屏幕；
手術(shù)室的監(jiān)控攝像機采用百萬高清攝像機，保證對手術(shù)室的情況進行高清監(jiān)看，同時不影響該手術(shù)正常進行，保證專家遠程對手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)生更準確的進行技術(shù)指導；
對醫(yī)院各管理部門賦予相應的權(quán)限（根據(jù)具體要求而定），實現(xiàn)對整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理監(jiān)看；
對講功能：病房內(nèi)或其他監(jiān)控點人員可以手動觸發(fā)報警按鈕，控制中心實時收到報警信息，設(shè)備支持自動開啟對講功能，與觸發(fā)報警者通話，并彈出相應報警點圖像；
對錄像數(shù)據(jù)進行長期存儲以備日后調(diào)用，同時也可以遠程實時教學；
遠程探視功能：患者親屬可通過互聯(lián)網(wǎng)遠程視頻探視親友。
3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)客戶的要求及實際的環(huán)境情況，該系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分為：前端監(jiān)控點（百萬高清攝像機）、網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸（醫(yī)院的內(nèi)網(wǎng)、接入外網(wǎng)Internet和監(jiān)控專網(wǎng)）、后端監(jiān)控中心（存儲、管理、顯示等）、網(wǎng)絡(luò)客戶端（上級監(jiān)控中心遠程監(jiān)看、回放，患者親屬可通過互聯(lián)網(wǎng)遠程視頻探視親友）等,如下圖:
3.2.1前端監(jiān)控點
前端監(jiān)控點位于整個監(jiān)控系統(tǒng)的最前端，重點防護部位主要包括醫(yī)療區(qū)、醫(yī)技區(qū)、后勤區(qū)、報警區(qū)、門禁區(qū)以及行政區(qū)，根據(jù)監(jiān)控的區(qū)域部位不同，其防范的目的也有所差異，本方案主要分成室外、室內(nèi)、手術(shù)室、重癥監(jiān)護病房（ICU）等監(jiān)控點。室外的監(jiān)控點考慮夜間監(jiān)控需求，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇配置網(wǎng)絡(luò)紅外槍機、網(wǎng)絡(luò)紅外半球、感紅外的網(wǎng)絡(luò)球機以及可選的音頻及告警設(shè)備等組成。室內(nèi)的監(jiān)控點考慮夜間監(jiān)控、安裝美觀，某些地方24小時光照極低至無光照等特殊環(huán)境的監(jiān)控需求，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇配置海螺型網(wǎng)絡(luò)紅外半球、網(wǎng)絡(luò)高速球機等。手術(shù)室的監(jiān)控點考慮圖像的清晰、遠程控制變倍等的監(jiān)控需求，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇配置百萬像素網(wǎng)絡(luò)槍型攝像機、百萬像素網(wǎng)絡(luò)高速球機及可選的音頻及告警設(shè)備等組成。每一個監(jiān)控點的視頻、音頻以及告警信號通過以太網(wǎng)將各數(shù)字信號接入到各監(jiān)控點的局域網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)絡(luò)再接入外網(wǎng)Internet和監(jiān)控專網(wǎng)及管理平臺。所有前端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心相連，實現(xiàn)各種信息數(shù)據(jù)的傳送。
3.2.2信號傳輸
視頻數(shù)據(jù)的傳輸是前端監(jiān)控點與監(jiān)控中心進行相互通信過程，進行通信的方式有雙絞線、光纖傳輸、無線傳輸?shù)?，本方案考慮到監(jiān)控中心和監(jiān)控點都在本醫(yī)院內(nèi)且監(jiān)控點多、醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)已建設(shè)、盡可能降低網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的成本和難度，在監(jiān)控點和監(jiān)控中心間的通信傳輸采用網(wǎng)線+光纖傳輸相結(jié)合的方式進行布線傳輸，距離近的（400米以內(nèi)）通過網(wǎng)線和交換機級，距離較遠的通過網(wǎng)線和交換機級聯(lián)再加主干光纖和光纖收發(fā)器進入監(jiān)控中心。同時醫(yī)院局域網(wǎng)通過帶寬接入外網(wǎng)Internet，實現(xiàn)視頻探視親友、遠程教學、遠程手術(shù)技術(shù)指導等功能。
3.3監(jiān)控中心
監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的核心，匯接各類監(jiān)控資源，并進行相應的管理、存儲、調(diào)用與顯示，主要目的是監(jiān)看部門、業(yè)務(wù)部門和各級領(lǐng)導決策、指揮調(diào)度、取證提供集中應用場所。該方案的監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)采用千兆網(wǎng)絡(luò)搭建，保證足夠的帶寬進行所有視頻同時在現(xiàn)監(jiān)看，并在監(jiān)控中心配置一定數(shù)量的嵌入式視頻信息集中服務(wù)器、管理主機和一套數(shù)字高清拼接電視墻系統(tǒng)，實現(xiàn)真正的數(shù)字化監(jiān)控。
常規(guī)數(shù)字系統(tǒng)的存儲構(gòu)架包括分布式存儲和集中中心存儲兩種方式。在設(shè)備前端進行存儲可以減小網(wǎng)絡(luò)中實時傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，減小網(wǎng)絡(luò)的壓力。本系統(tǒng)采用DVR主機分布式存儲，錄像資料保存在每臺DVR主機中，根據(jù)錄像時間需要掛載不同大小的硬盤或是磁盤柜。為用戶擺脫了存儲容量上的限制，保障了長時間大容量數(shù)據(jù)存儲的連續(xù)性和可靠性。監(jiān)控中心所有的操作通過管理主機來實現(xiàn)，包括圖像預覽、畫面切換上墻、查看主機錄像，還可以根據(jù)需要實現(xiàn)報警聯(lián)動的功能。監(jiān)控中心的每臺DVR主機通過交換機接入Internet，遠程用戶（例如上級領(lǐng)導）可通過客戶端進行圖像預覽、抓拍、調(diào)用錄像等操作（根據(jù)不同用戶設(shè)置不同的權(quán)限）。
在實際情況中，根據(jù)各個監(jiān)控點的點數(shù)和無人值守機房的大小，合理選擇適合本監(jiān)控系統(tǒng)的后端設(shè)備配置，保證實現(xiàn)所要達到的效果的基礎(chǔ)上，盡可能的減少成本。
四、系統(tǒng)優(yōu)勢及特點
數(shù)字百萬高清監(jiān)控系統(tǒng)不僅功能強大，在性能上也超過常規(guī)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾方面：
高品質(zhì)的圖像質(zhì)量：所有攝像機均是百萬高清數(shù)字攝像機，分辨率達到1280×720，每秒25幀數(shù)全實時，圖像清晰自然，網(wǎng)絡(luò)延時短（平均在0.2秒以內(nèi)），且低照性能優(yōu)越（0.05Lux），提供豐富的曝光模式選擇，以適用于各種復雜的監(jiān)控環(huán)境；
施工維護低難度、低成本：不需敷設(shè)大量的視頻電纜、電源線和采用特定的傳輸設(shè)備（例如光端機），本系統(tǒng)采用總線分布式的組網(wǎng)方式，施工簡單，所需傳輸設(shè)備成本低（例如交換機、光纖收發(fā)器），且利于日后的維護；
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，可擴容性、升級性強：采用標準的組網(wǎng)方式，支持IP單播、組播功能。采用模塊化設(shè)計，無論前端擴容和中心擴容都可以充分利用前期資源，降低擴容投入成本。前端攝像機和中心管理軟件均支持本地升級，無需硬件改動便可實現(xiàn)系統(tǒng)功能的升級。
易操作性：監(jiān)控中心系統(tǒng)管理軟件的操作平臺是Windows XP中文版，控制界面為圖形方式，界面友好，用戶可以非常迅速地熟悉操作軟件。
自主開發(fā)：系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備和管理軟件均屬自主開發(fā)，能夠及時提供良好的售后服務(wù)，響應用戶的特殊需求，針對用戶的要求進行功能方面的量身定做。