医疗设备及人员的定位与管控系统的制作方法

1.本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种医疗设备及人员的定位与管控系统。


背景技术：

2.随着技术的不断发展，各种室内定位技术正在被广泛使用于不同的场景，不同的定位方式具备不同的特点，不同定位技术的原理各不相同，定位精度也有很大的差别。
3.rfid射频识别定位技术作用距离较近，标识的体积比较小，造价比较低。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。
4.wi-fi定位可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务，总精度比较高，但是用于室内定位的精度只能达到2米左右，无法做到精准定位。wi-fi定位适用于对人或者车的定位导航，可以于医疗机构、主题公园、工厂、商场等各种需要定位导航的场合。
5.uwb定位技术是近年来新兴一项全新的通信无线新技术，超宽带室内定位系统包括uwb接收器、uwb参考标签和主动uwb标签。定位过程中由uwb接收器接收标签发射的uwb信号，采用双向测距技术，利用信号在两个异步收发机之间飞行时间来测量节点间的距离。可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，能提供十分精确的定位精度。
6.蓝牙定位技术通过测量信号强度进行定位，这是一种短距离低功耗的无线传输技术。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在pda、pc以及手机中，因此比较容易推广普及。
7.目前常见的室内定位技术中，单一的定位技术往往有着较大的局限性。rfid可以通过增加定位基站密度来获得更高的定位精度，但是无法实时追踪人员移动的位置变化等；蓝牙定位技术在室内定位精度一般，但是有不错的数据传输能力；uwb定位技术则能较好的实现精准定位。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的在于提供一种医疗设备及人员的定位与管控系统，可更加科学合理的设计基站和网关的硬件分布，满足医院复杂环境下对不同定位对象的定位需求，实现对医疗设备资产的状态管控。
9.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种医疗设备及人员的定位与管控系统，包括若干个设备定位及数据采集装置、若干个人员定位标签、多个融合基站、多个边缘网关和管控平台，所述融合基站用于分别获取设备定位及数据采集装置、人员定位标签的设备数据和定位信息，并通过蓝牙或wlan网络实现与边缘网关之间的数据传输，所述边缘网关用于通过wlan网络实现与管控平台之间的数据传输；安装于医疗设备上的所述设备定位及数据采集装置内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模
块、设备通讯模块和主控模块，所述主控模块分别通过串口与rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块连接，所述设备通讯模块通过串口与医疗设备连接，用于获取医疗设备的数据或向医疗设备发送行为指令；所述人员定位标签内置有rfid定位标签和uwb定位标签，所述rfid定位标签用于向融合基站发送带有识别标记的rfid信号，所述uwb定位标签用于向融合基站发送带有识别标记的uwb信号，且所述rfid定位标签和uwb定位标签交替发送信号；所述融合基站内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模块和主控模块；所述融合基站的rfid模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置、人员定位标签的rfid信号；所述融合基站的uwb模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置、人员定位标签的uwb信号；所述融合基站的蓝牙模块用于接收来自设备定位及数据采集装置的蓝牙模块发送的蓝牙信号；所述融合基站的主控模块用于根据接收到的信号的强度和稳定性，自动选择并切换定位和通讯方式，还用于通过蓝牙或wlan与边缘网关连接；通过wlan网络与管控平台连接的所述边缘网关将接收自多个融合基站的对某一定位标签的定位数据进行计算，获得定位标签的实时定位进行存储、管理、上传；所述管控平台用于接收并显示来自边缘网关的设备和人员定位数据、设备状态数据，还可以依据定位精度和频次要求配置不同的定位策略，通过向融合基站、设备定位及数据采集装置和医疗设备发送指令，实现对不同设备、人员的定位。
10.上述技术方案中进一步改进的方案如下：1. 上述方案中，所述管控平台为云管控平台。
11.2. 上述方案中，所述融合基站可以自动匹配或者根据管控平台的配置选择不同的定位和数据传输模式，具体包括：对固定设备，优选采用rfid标签定位，当融合基站检测到设备移动时，融合基站的主控模块切换采用uwb标签定位；根据融合基站接收到的不同定位信号的强度变化信息，融合基站的主控模块切换rfid、uwb或蓝牙定位模式；当在洁净通道、手术室入口、走廊出入口、设备间入口安置融合基站，采用rfid标签定位实现人员区域跟踪；在医疗设备或人员处于长距离移动环境中时，融合基站的主控模块切换uwb定位模式；当多个融合基站分别收到某一定位标签的rfid、uwb以及蓝牙的单一或多个定位数据，且单一信号源无法完成精确定位时，将收到的定位数据上传至边缘网关，由边缘网关的计算模块通过融合定位算法进行跨信号的定位数据比对和计算，获得最终定位数据。
12.3. 上述方案中，所述设备定位及数据采集装置通过串口获取的医疗设备运行状态或医疗检测数据，通过蓝牙或uwb模块传输至融合基站，再经边缘网关处理后上传至管控平台。
13.4. 上述方案中，所述管控平台手动或定期发出设备操作指令，此设备操作指令通过wlan网络传输至边缘网关，边缘网关确定指令的类型及对象，控制融合基站和设备定位
及数据采集装置对医疗设备发起位置主动上报指令。
14.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明医疗设备及人员的定位与管控系统，其通过多信号结合的定位方式，可有效实现不同区域、不同信号覆盖、不同定位精度的实际使用要求，更加科学合理的设计基站和网关的硬件分布，并有效打通了数据上下行双向通路，实现对终端设备的有效管控，满足医院复杂环境下对不同定位对象的定位需求，实现对医疗设备资产的状态管控。
附图说明
15.图1为本发明医疗设备及人员的定位与管控系统的架构示意图；图2为本发明医疗设备及人员的定位与管控系统在医院的场景实施示意图。
16.以上附图中：1、设备定位及数据采集装置；2、人员定位标签；3、融合基站；4、边缘网关；5、管控平台。
具体实施方式
17.实施例1：一种医疗设备及人员的定位与管控系统，包括若干个设备定位及数据采集装置1、若干个人员定位标签2、多个融合基站3、多个边缘网关4和管控平台5，所述融合基站3用于分别获取设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的设备数据和定位信息，并通过蓝牙或wlan网络实现与边缘网关4之间的数据传输，所述边缘网关4用于通过wlan网络实现与管控平台5之间的数据传输；安装于医疗设备上的所述设备定位及数据采集装置1内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块和主控模块，所述主控模块分别通过串口与rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块连接，所述设备通讯模块通过串口与医疗设备连接，用于获取医疗设备的数据，如检测数据、状态数据或向医疗设备发送行为指令，如异常警报指令、强制关机指令；所述人员定位标签2内置有rfid定位标签和uwb定位标签，所述rfid定位标签用于向融合基站3发送带有识别标记的rfid信号，所述uwb定位标签用于向融合基站3发送带有识别标记的uwb信号，且所述rfid定位标签和uwb定位标签交替发送信号，人员定位标签发送的信号被多个融合基站识别并进行定位；所述融合基站3内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模块和主控模块；所述融合基站3的rfid模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的rfid信号，完成区域定位；所述融合基站3的uwb模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的uwb信号，完成精准定位和数据传输；所述融合基站3的蓝牙模块用于接收来自设备定位及数据采集装置1的蓝牙模块发送的蓝牙信号，完成定位和数据传输；所述融合基站3的主控模块用于根据接收到的不同通讯方式的信号的强度和稳定性，自动选择并切换定位和通讯方式，还用于通过蓝牙或wlan与边缘网关4连接；通过wlan网络与管控平台5连接的所述边缘网关4将接收自多个融合基站3的对某一定位标签的定位数据进行计算，获得定位标签的实时定位进行存储、管理、上传；所述管控平台5用于接收并显示来自边缘网关4的设备和人员定位数据、设备状态数
据，还可以依据定位精度和频次要求配置不同的定位策略，比如基础定位模式（低功耗、低精度、低频次）、高精度定位模式（优选uwb定位，高频次采集定位数据，融合算法综合计算等）、主动定位模式等，通过向融合基站3、设备定位及数据采集装置1和医疗设备发送指令，如定位模式切换指令、定位频次设定指令，实现对不同设备、人员的定位。
18.上述管控平台5为云管控平台；上述设备定位及数据采集装置1通过串口获取的医疗设备运行状态或医疗检测数据，通过蓝牙或uwb模块传输至融合基站3，再经边缘网关4处理后上传至管控平台5；上述管控平台5手动或定期发出设备操作指令，此设备操作指令通过wlan网络传输至边缘网关4，边缘网关4确定指令的类型及对象，控制融合基站3和设备定位及数据采集装置1对医疗设备发起位置主动上报指令，或实现医疗设备的数据上报以及其他控制指令。
19.实施例2：一种医疗设备及人员的定位与管控系统，包括若干个设备定位及数据采集装置1、若干个人员定位标签2、多个融合基站3、多个边缘网关4和管控平台5，所述融合基站3用于分别获取设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的设备数据和定位信息，并通过蓝牙或wlan网络实现与边缘网关4之间的数据传输，所述边缘网关4用于通过wlan网络实现与管控平台5之间的数据传输；安装于医疗设备上的所述设备定位及数据采集装置1内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块和主控模块，所述主控模块分别通过串口与rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块连接，所述设备通讯模块通过串口与医疗设备连接，用于获取医疗设备的数据，如检测数据、状态数据或向医疗设备发送行为指令，如异常警报指令、强制关机指令；所述人员定位标签2内置有rfid定位标签和uwb定位标签，所述rfid定位标签用于向融合基站3发送带有识别标记的rfid信号，所述uwb定位标签用于向融合基站3发送带有识别标记的uwb信号，且所述rfid定位标签和uwb定位标签交替发送信号，人员定位标签发送的信号被多个融合基站识别并进行定位；所述融合基站3内置有rfid模块、uwb模块、蓝牙模块和主控模块；所述融合基站3的rfid模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的rfid信号，完成区域定位；所述融合基站3的uwb模块用于接收分别来自于设备定位及数据采集装置1、人员定位标签2的uwb信号，完成精准定位和数据传输；所述融合基站3的蓝牙模块用于接收来自设备定位及数据采集装置1的蓝牙模块发送的蓝牙信号，完成定位和数据传输；所述融合基站3的主控模块用于根据接收到的不同通讯方式的信号的强度和稳定性，自动选择并切换定位和通讯方式，还用于通过蓝牙或wlan与边缘网关4连接；通过wlan网络与管控平台5连接的所述边缘网关4将接收自多个融合基站3的对某一定位标签的定位数据进行计算，获得定位标签的实时定位进行存储、管理、上传；所述管控平台5用于接收并显示来自边缘网关4的设备和人员定位数据、设备状态数据，还可以依据定位精度和频次要求配置不同的定位策略，比如基础定位模式（低功耗、低精度、低频次）、高精度定位模式（优选uwb定位，高频次采集定位数据，融合算法综合计算等）、主动定位模式等，通过向融合基站3、设备定位及数据采集装置1和医疗设备发送指令，如定位模式切换指令、定位频次设定指令，实现对不同设备、人员的定位。
20.上述融合基站3可以自动匹配或者根据管控平台5的配置选择不同的定位和数据传输模式，具体包括：对固定设备，优选采用rfid标签定位，当融合基站3检测到设备移动时，融合基站3的主控模块切换采用uwb标签定位；根据融合基站3接收到的不同定位信号的强度变化信息，融合基站3的主控模块切换rfid、uwb或蓝牙定位模式，实现位移监控云端警报；当在洁净通道、手术室入口、走廊出入口、设备间入口安置融合基站3，采用rfid标签定位实现人员区域跟踪；在医疗设备或人员处于长距离移动环境，如走廊，开阔区域中时，融合基站3的主控模块切换uwb定位模式；由于不同信号的衰减程度不同，当多个融合基站3分别收到某一定位标签的rfid、uwb以及蓝牙的单一或多个定位数据，且单一信号源无法完成精确定位时，将收到的定位数据上传至边缘网关4，由边缘网关4的计算模块通过融合定位算法进行跨信号的定位数据比对和计算，获得最终定位数据。
21.对上述实施例的进一步解释如下：总体框架如图1所示，包括若干个设备定位及数据采集装置1、若干个人员定位标签2、多个融合基站3、多个边缘网关4和管控平台5，所述设备定位及数据采集装置1安装于医疗设备上，基于不同的医疗设备，其定位模块和数据采集模块各有差异，一般而言，包括rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块以及主控模块；其中，主控模块分别通过串口连接rfid模块、uwb模块、蓝牙模块、设备通讯模块，根据现场情况，采用电源或电池供电；设备通讯模块通过串口连接医疗设备，根据医疗设备开放接及协议不同，实现数据传输或发送行为指令功能；安装有设备定位及数据采集装置1的医疗设备包括：手术室设备、病房护理设备；人员定位标签2内置rfid以及uwb定位标签，人员定位标签可用于人员和部分设备定位；融合基站3内置rfid模块、uwb模块、蓝牙模块，以及主控模块；rfid模块用于接收定位及数据采集装置以及人员定位标签的rfid标签信号，完成区域定位；uwb模块用于接收定位及数据采集装置以及人员定位标签的uwb信号，完成精准定位和数据传输；蓝牙模块用于接收定位及数据采集装置的蓝牙信号，完成定位和数据传输；主控模块用于选择并切换定位和通讯方式；融合基站3被安置于手术室、洁净通道、走廊、病房、办公室等地，依据信号强度以及定位精度要求，合理设置基站分布；根据信号分布安装边缘网关，配置数据管理、通讯管理、运算管理功能，并通过wlan网络与云管控平台连接，或连接至本地控制中心服务器。
22.通过本地控制中心或云管控平台实现以下功能：1）设备定位及数据传输，接入设备定位及数据采集装置，配置设备信息，实现设备定位功能，实现设备移动监控及电子围栏示警功能，定位模式自动切换，实现设备数据远程看板功能，实现定位、状态主动发起上报，实现远程指令发送功能（视设备串口及开放协议）；2）人员定位，不同区域以及不同定位精度要求时，根据基站设置自动切换不同定位模
式，如在洁净通道、出入口等采用rfid标签定位实现人员区域跟踪，在走廊，开阔区域等长距离移动环境时，切换uwb定位实现精准移动追踪；3）融合定位，由于不同信号的衰减程度不同，当a、b、c、d四个融合基站分别收到某一定位标签的rfid、uwb以及蓝牙的单一或多个定位数据，且单一信号源无法完成精确定位时，上传至边缘网关，由边缘网关计算模块通过融合定位算法来实现最终定位。
23.进一步的，基于电子地图及建筑三维模型，可以实现可视化的人员、设备分布及流动效果。
24.采用上述医疗设备及人员的定位与管控系统时，其采用多种定位技术，利用融合定位算法，覆盖不同定位精度要求，可以实现单一信号源定位以及多信号源融合定位；满足固定式医疗设备的区域、低频定位需要；在设备移动触及关键节点的基站时，通过更高精度的定位模式来实时跟踪设备移动轨迹；人员定位采用rfid追踪人员区域移动数据；比如进出手术室区域，可进一步通过uwb技术实现关键人员的实时、准确追踪和导航功能；利用蓝牙设备和基站信号对比指纹数据，获得进一步的定位信息，并通过蓝牙实现较远距离的医疗设备状态数据、检测数据传输，实现对医疗设备的进一步管控。
25.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。