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(yīng)用的水平也在不斷提高，而新醫(yī)改方案中，也劃時(shí)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(gè)部門、各個(gè)地理位置的網(wǎng)絡(luò)，HIS、PACS等數(shù)據(jù)應(yīng)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(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域——多媒體應(yīng)用，卻一直處于邊緣狀態(tài)。作為多媒體應(yīng)用最廣泛的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，醫(yī)院在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中對(duì)其有極大的需求。
對(duì)于遠(yuǎn)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(yuǎn)程探視系統(tǒng)實(shí)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(jìn)一步完善和提高，使得醫(yī)療行業(yè)完全有條件、有能力應(yīng)用最新的高新科技成果，帶領(lǐng)全行業(yè)步入一個(gè)新的臺(tái)階，提供最先進(jìn)最及時(shí)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(jìn)醫(yī)院實(shí)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(jìn)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(fù)雜的公共場(chǎng)所，綜合考慮醫(yī)院本身的特點(diǎn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界掀起一股強(qiáng)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(duì)出入醫(yī)院的人員及病人的情況進(jìn)行監(jiān)控。醫(yī)院科室多,出入人員復(fù)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(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中有著廣闊的應(yīng)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(yuǎn)程專家會(huì)診和手術(shù)示教，對(duì)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(shí)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(jī)，將可以對(duì)手術(shù)細(xì)節(jié)一覽無遺，這對(duì)于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院學(xué)生和醫(yī)護(hù)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(huì)各部門、各行業(yè)及居民小區(qū)紛紛建立起了各自獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)或報(bào)警系統(tǒng)。建立和不斷完善安防系統(tǒng)，對(duì)保護(hù)人員和設(shè)備安全、提高生產(chǎn)和管理效率、預(yù)防和制止犯罪、維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jìn)醫(yī)院實(shí)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(jìn)技術(shù)，采用安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計(jì)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(shì)，而網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控的靈活性、開放性以及可擴(kuò)展性，也正在促進(jìn)醫(yī)院視頻監(jiān)控向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域延伸。除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的安防應(yīng)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(yuǎn)程探視、遠(yuǎn)程護(hù)理、遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診等拓展型應(yīng)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(gè)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(dān)負(fù)著城市醫(yī)療緊急救護(hù)、城市減災(zāi)系統(tǒng)的保障、遠(yuǎn)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(hù)和看護(hù)，此外還要對(duì)本院救護(hù)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(shí)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(diǎn)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(duì)本院的監(jiān)控，而擴(kuò)展到對(duì)城市范圍內(nèi)的監(jiān)控。
監(jiān)控等級(jí)高：隨著現(xiàn)代化醫(yī)院的監(jiān)控范圍的擴(kuò)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(diǎn)。
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(gè)難點(diǎn)：
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(xiàng)重要指標(biāo)，系統(tǒng)不能經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且故障后需要在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)。傳統(tǒng)的模擬錄像方式故障率高、維護(hù)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(qiáng)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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)上是多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3、復(fù)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(shí)傳輸視頻信號(hào)和其它數(shù)據(jù)信號(hào)。
4、與其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)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(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，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(jì)
3.1功能設(shè)計(jì)
現(xiàn)代化醫(yī)院數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足以下功能：
授權(quán)的管理人員可對(duì)任意監(jiān)控點(diǎn)（病房、手術(shù)室和其他科室）進(jìn)行監(jiān)看（鏡頭作全方位旋轉(zhuǎn)、變焦、變距、抓拍圖像）；
病房?jī)?nèi)除患者和醫(yī)護(hù)人員外,沒有其他攝制人員，整套工作是通過安裝在病房?jī)?nèi)的攝像機(jī)等完成的，病房?jī)?nèi)人員感覺不到任何干擾；
監(jiān)控中心采用集中管理、存儲(chǔ)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(tái)，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(dǎo)入醫(yī)院平面圖，可方便的將任一點(diǎn)攝像頭所拍攝內(nèi)容即時(shí)拉入屏幕；
手術(shù)室的監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用百萬高清攝像機(jī)，保證對(duì)手術(shù)室的情況進(jìn)行高清監(jiān)看，同時(shí)不影響該手術(shù)正常進(jìn)行，保證專家遠(yuǎn)程對(duì)手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)生更準(zhǔn)確的進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)；
對(duì)醫(yī)院各管理部門賦予相應(yīng)的權(quán)限（根據(jù)具體要求而定），實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理監(jiān)看；
對(duì)講功能：病房?jī)?nèi)或其他監(jiān)控點(diǎn)人員可以手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警按鈕，控制中心實(shí)時(shí)收到報(bào)警信息，設(shè)備支持自動(dòng)開啟對(duì)講功能，與觸發(fā)報(bào)警者通話，并彈出相應(yīng)報(bào)警點(diǎn)圖像；
對(duì)錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)以備日后調(diào)用，同時(shí)也可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)教學(xué)；
遠(yuǎn)程探視功能：患者親屬可通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)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(shí)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(diǎn)（百萬高清攝像機(jī)）、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(chǔ)、管理、顯示等）、網(wǎng)絡(luò)客戶端（上級(jí)監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)看、回放，患者親屬可通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻探視親友）等,如下圖:
3.2.1前端監(jiān)控點(diǎn)
前端監(jiān)控點(diǎn)位于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的最前端，重點(diǎn)防護(hù)部位主要包括醫(yī)療區(qū)、醫(yī)技區(qū)、后勤區(qū)、報(bào)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(hù)病房（ICU）等監(jiān)控點(diǎn)。室外的監(jiān)控點(diǎn)考慮夜間監(jiān)控需求，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇配置網(wǎng)絡(luò)紅外槍機(jī)、網(wǎng)絡(luò)紅外半球、感紅外的網(wǎng)絡(luò)球機(jī)以及可選的音頻及告警設(shè)備等組成。室內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)考慮夜間監(jiān)控、安裝美觀，某些地方24小時(shí)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(chǎng)實(shí)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(jī)等。手術(shù)室的監(jiān)控點(diǎn)考慮圖像的清晰、遠(yuǎn)程控制變倍等的監(jiān)控需求，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇配置百萬像素網(wǎng)絡(luò)槍型攝像機(jī)、百萬像素網(wǎng)絡(luò)高速球機(jī)及可選的音頻及告警設(shè)備等組成。每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的視頻、音頻以及告警信號(hào)通過以太網(wǎng)將各數(shù)字信號(hào)接入到各監(jiān)控點(diǎn)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(tái)。所有前端設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心相連，實(shí)現(xiàn)各種信息數(shù)據(jù)的傳送。
3.2.2信號(hào)傳輸
視頻數(shù)據(jù)的傳輸是前端監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心進(jìn)行相互通信過程，進(jìn)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(diǎn)都在本醫(yī)院內(nèi)且監(jiān)控點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行布線傳輸，距離近的（400米以內(nèi)）通過網(wǎng)線和交換機(jī)級(jí)，距離較遠(yuǎn)的通過網(wǎng)線和交換機(jī)級(jí)聯(lián)再加主干光纖和光纖收發(fā)器進(jìn)入監(jiān)控中心。同時(shí)醫(yī)院局域網(wǎng)通過帶寬接入外網(wǎng)Internet，實(shí)現(xiàn)視頻探視親友、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程手術(shù)技術(shù)指導(dǎo)等功能。
3.3監(jiān)控中心
監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心，匯接各類監(jiān)控資源，并進(jìn)行相應(yīng)的管理、存儲(chǔ)、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(jí)領(lǐng)導(dǎo)決策、指揮調(diào)度、取證提供集中應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行所有視頻同時(shí)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(jī)和一套數(shù)字高清拼接電視墻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字化監(jiān)控。
常規(guī)數(shù)字系統(tǒng)的存儲(chǔ)構(gòu)架包括分布式存儲(chǔ)和集中中心存儲(chǔ)兩種方式。在設(shè)備前端進(jìn)行存儲(chǔ)可以減小網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)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(jī)分布式存儲(chǔ)，錄像資料保存在每臺(tái)DVR主機(jī)中，根據(jù)錄像時(shí)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(chǔ)容量上的限制，保障了長(zhǎng)時(shí)間大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)來實(shí)現(xiàn)，包括圖像預(yù)覽、畫面切換上墻、查看主機(jī)錄像，還可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)的功能。監(jiān)控中心的每臺(tái)DVR主機(jī)通過交換機(jī)接入Internet，遠(yuǎn)程用戶（例如上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)）可通過客戶端進(jìn)行圖像預(yù)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(shí)際情況中，根據(jù)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)和無人值守機(jī)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(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的效果的基礎(chǔ)上，盡可能的減少成本。
四、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)
數(shù)字百萬高清監(jiān)控系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)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(shì)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(jī)均是百萬高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，分辨率達(dá)到1280×720，每秒25幀數(shù)全實(shí)時(shí)，圖像清晰自然，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)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(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境；
施工維護(hù)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(jī)），本系統(tǒng)采用總線分布式的組網(wǎng)方式，施工簡(jiǎn)單，所需傳輸設(shè)備成本低（例如交換機(jī)、光纖收發(fā)器），且利于日后的維護(hù)；
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，可擴(kuò)容性、升級(jí)性強(qiáng)：采用標(biāo)準(zhǔn)的組網(wǎng)方式，支持IP單播、組播功能。采用模塊化設(shè)計(jì)，無論前端擴(kuò)容和中心擴(kuò)容都可以充分利用前期資源，降低擴(kuò)容投入成本。前端攝像機(jī)和中心管理軟件均支持本地升級(jí)，無需硬件改動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的升級(jí)。
易操作性：監(jiān)控中心系統(tǒng)管理軟件的操作平臺(tái)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(shí)提供良好的售后服務(wù)，響應(yīng)用戶的特殊需求，針對(duì)用戶的要求進(jìn)行功能方面的量身定做。