基于数字视频监控的医用气体监测系统研究和探索

张恩浦 杨浩克

【摘要】目前医用气体监测系统已经较为普遍，在各大医院均有广泛的应用，但多数医用气体监测系统为传感器监测，其存在着后期系统升级改造难度大、成本高，远距离传输困难等问题，因此如何有效的弥补传感器型医用气体监测系统的劣势成为一个值得研究的问题。针对这一问题，提出基于数字视频监控的医用气体监测系统方案，利用5G技术实时采集影像，对影像进行AI人工智能分析，基于云计算平台实现医用气体 7×24 小时实时监测，让监测工作实时、准确、全面，保障医院业务的正常、安全运行。

【关键词】医用气体;监测系统;数字视频监控

医用气体是指医疗过程中使用的气体，用于治疗、麻醉患者或驱动医疗设备等，常用的医用气体有氧气、氮气、二氧化碳、压缩空气、真空吸引等。医用气体系统是指生产医用气体或抽排废气废液的一整套装置。医用气体系统建设关乎患者生命安危和医疗环境安全，作为生命支持系统，它是现代医疗体系的重要组成部分，具有广泛的应用。

1.现状分析

随着医疗卫生事业及科学技术的不断发展与提高，医院对医用气体的重要性有了更深刻的认识，同时对医用氣体的运行提出了更高的要求。医用气体系统是医院进行医疗救护的生命线，是现代化医院必不可少的重要组成部分。医用气体监测系统能够实时监测系统中各设备的运行状态，当系统出现异常时，发出声光报警信号，并执行保护措施。

近年来医用气体监测系统发展迅猛，各类型医用气体监测系统层出不穷。通过总结分析后发现，市面上医用气体监测系统主要分为两类。一是医用气体管道厂商配套的医用气体监控系统，此种系统多针对单一的气源管道，每种气源或每套供气系统都会有对应的监控系统，故其系统多且繁杂，使用率低，可扩展性差。同时不同厂商系统之间互通性差，每个系统各自数据独立，形成了一个个独立的信息孤岛。二是物联网医用气体监测方案，此种方案则针对第一种系统进行了改进，解决了第一种方案中系统多且繁杂、使用率低、可扩展性差及信息孤岛等问题，实现了以物联网技术为基础的医用气体监测平台，实现对医用气体系统全系统全区域的监测。但其仍然存在一系列问题，如扩展施工难度大、复杂度高、施工周期长等。

基于数字视频监控的医用气体监测系统则很好的解决以上问题，同时平台的云端部署也为数据远距离传输提供了便利的支持，很好的解决了医院院区扩展、分院区的增设引发的医用气体监管困难的问题。三种方案的具体分析如表1所示：

2.架构设计

为使系统的处理逻辑更清晰，提高代码的复用力度和系统的可维护性，当功能需求发生变更时，方便系统的完善和扩展，使用如图 1 所示的分层模块化架构。系统分为应用层、数据层、终端层，其中终端展示中心、结果可视化展示、应用分析、数据智能化分析、数据采集模块五大模块，各司其职，具有较强的内聚性，降低了层与层之间的耦合程度。同时将数据层布置与云端，以5G网络为传输介质，可以较好的实现远距离传输的效果。

3.功能设计

3.1异常情况报警

当视频采集到医用气体系统运行发生异常情况，系统将自动判断并触发异常报警。报警内容包括：监测时间、仪表名称、告警类型、告警开始时间、干预时间、影像数据、以及对报警状态的操作。

3.2历史报警查询

对之前产生的报警信息可按时间区间进行自定义查询，主要包括：仪表选择、时间选择、告警时间、恢复时间、持续时间、影像数据等。

3.3统计分析

为系统核心功能之一，支持按照类目（启动次数、异常次数、故障次数…）分别进行查询、统计、分析结果，以图表、曲线图、柱状图的形式展现。根据统计分析结果调整优化设备配置，形成完整闭环，从而达到最优的智慧管理。

3.4视频分析

视频分析功能为系统核心功能，主要包括仪表监测、设备异常状态监测、人员异常进入监测三个部分，具体功能需求及实现情况如下：

3.4.1仪表监测

仪表监控是系统视频监控的主体。其通过高清摄像机采集仪表影像，数据由5G传输至云平台，在提高传输速率的同时增加传输距离，并在云端使用智能算法进行AI人工智能分析，最终将分析结果推送至前端用户设备，实现对医用气体系统的全流程管控。

3.4.2设备异常状态监测

设备异常状态监测主要是针对压缩机异常情况的监测。压缩机组在医用气体系统中属于易损设备，经常会出现工作异常等情况，此时会触发机房内声光报警、主压力表显示异常等状态，前端的摄像装置则将主压力表的影像实时采集并上传至VAS平台，部署新的算法，识别异常信息，推送至值班室PC端、监测大屏和个人手机端进行报警提示。

3.4.3人员异常进入监控

人员异常进入监测则是通过在机房内或机房门口部署监测摄像头，采集进入机房人员的影像，并将影像实时上传云平台，利用边缘AI智能视频识别技术监测人员是否异常进入。从而减少和防止无关人员进入机房，同时也可作为对值班人员工作的考核依据。

4.结语

基于数字视频监控的医用气体监测系统利用5G、云计算以及AI智能等新技术在保证医用气体系统全系统、全区域实时监测的同时，为医院管理的数字化转型提供了良好的助力。采用视频分析技术对医用气体系统进行智能化改造，极大程度的降低了智能化改造的实施难度和复杂程度，避免因改造导致停气，对医院造成不必要的损失，节省人力支出，具有很大的经济效益;同时5G传输和云平台的使用为医院分院区医用气体的实时监管提供了良好的技术支持，降低了运维成本。相较于传统的医用气体监测系统有了明显的提升和优化。但如何进一步提高视频识别及分析的准确率，减少故障的误报;是否能够扩展更多功能模块，真正意义上的实现智能巡检代替人工巡检等均是未来深入研究的方向。

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