CN115881286B

CN115881286B - 一种防疫管理调度系统

Info

Publication number: CN115881286B
Application number: CN202310141101.XA
Authority: CN
Inventors: 曹婷; 王震; 钟凯; 徐孟宇; 赵奎
Original assignee: Creative Information Technology Co ltd
Current assignee: Creative Information Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2043-02-21
Also published as: CN115881286A

Abstract

本发明公开了一种防疫管理调度系统，包括刷脸认证模块、重点区域门禁模块、监控调度中心、人员轨迹监管模块和门户管理模块；刷脸认证模块用于医护人员登录系统时进行刷脸身份认证；重点区域门禁模块用于对重点区域的人员流动情况进行监管和出入控制；人员轨迹监管模块用于对医院内出入的人员人脸图像进行实时抓拍，对重点人员的实时轨迹进行跟踪监控；门户管理模块用于对医院业务应用系统和管理类系统进行统一管理；监控调度中心用于以3D GIS地图为基础展示医院监控区域的事件信息和人员轨迹信息，并对全局资源进行统一管理和调度。本发明能抓取重点人群轨迹进行数据分析，实现全局资源的可视化展示、智能预警、统一管理和调度。

Description

一种防疫管理调度系统

技术领域

本发明涉及资源调度技术领域，尤其涉及一种防疫管理调度系统。

背景技术

伴随着医疗信息化应用而生的医疗安全防范体系在国内医院的建设与应用已经有十几年的历史了，一直以来，医疗安全管理的设计与应用重点是门诊大厅、病患人员聚集处、贵重医疗设备存放处、药品库、停车场等部位。随着医疗技术的发展，当前的医疗安防体系从设计到应用上，已经越来越不能满足医疗现代化对其的要求，新医疗安防体系建设的呼声也随之提到了一些重大医院的安全议事日程。在医疗行业中，视频监控的主要应用涉及领域包括防火、防盗以及防止人员纠纷以及暴力事件，目的是保护医护人员、病人及家属的生命财产安全。按照医院管理需求，医院的安防监控重点防护部位主要以人员流动性大的区域为主。不同的监控区域部位，其防范的目的也有所差异。比如，候诊大厅监控主要用来防范医患纠纷及盗窃，挂号收费处监控主要防范服务及钱款纠纷，外围监控主要防范外部人员非法入侵。

疫情形势复杂多变，医院则是疫情防控的关键防线。目前的医院安防监控系统不能对各个区域的监控情况进行可视化展现，且不能对医院重点人群进行轨迹追踪监控，缺乏对全局资源的统一管理调度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供通过可视化的技术手段，以3DGIS地图为基础，将医院各个监控区域做3D承现，联动其他系统，掌控人员、部件设施的定位轨迹、视频监控以及其他运行情况；抓取重点人群轨迹进行数据分析，实现全局资源的可视化展示、智能预警、统一管理和调度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种防疫管理调度系统，主要包括刷脸认证模块、重点区域门禁模块、监控调度中心、人员轨迹监管模块和门户管理模块；所述刷脸认证模块用于医护人员登录系统时进行刷脸身份认证；重点区域门禁模块用于对重点区域的人员流动情况进行监管和出入控制；人员轨迹监管模块用于对医院内出入的人员人脸图像进行实时抓拍，对重点人员的实时轨迹进行跟踪监控；门户管理模块用于对医院业务应用系统和管理类系统进行统一管理；监控调度中心用于以3D GIS地图为基础展示医院监控区域的事件信息和人员轨迹信息，并对全局资源进行统一管理和调度。

具体的，所述刷脸身份认证过程包括：医护人员登录系统，先进行登录验证，登录验证通过后，利用刷脸设备进行活体检测，采集人脸图像信息进行人脸比对，人脸比对通过后登录医院业务应用系统或管理类系统。

具体的，所述监控调度中心包括展示单元、视频单元和看板单元；展示单元采用GIS与大数据分析结合，通过3DGIS地图展示医院各设备位置、安保人员分布情况、医院热力图情况和医院人流趋势，并根据预设的事件类型及等级统计历史与今日突发事件；

视频单元用于接入并显示实时监控视频；看板单元用于动态加载并展示当日待处理的突发事件列表，并通过GIS地图展示告警事件轨迹，同时展示该告警事件中涉及的设备视频信息。

具体的，所述人员轨迹监管模块具体包括人员轨迹跟踪单元和行人轨迹预测单元；人员轨迹单元利用高清摄像头对监控区域内经过的人员自动抓拍人脸图像，并记录对应的结构化数据形成人脸抓拍库，结合GIS信息同时在电子地图上显示人员轨迹以及高清摄像头拍到的疑似目标人员图片，并可关联录像进行播放；行人轨迹预测单元先采集行人特征、区域环境特征和行人行走方向建立高匹配的预测机制，利用预测机制和人员轨迹预测人员轨迹路线。

进一步的，所述预测机制的建立过程具体包括以下步骤；

S101，行人特征提取，先将行人轨迹绘制成矩阵图，然后利用图卷积神经网络对矩阵图进行处理，得到行人轨迹特征图，在空间特征图的基础上扩展时间轴，将多幅行人轨迹特征图进行时间维度连接，得到同一行人在两个时间段之间的时间特征图，并将时间特征图与空间特征图组合成时空图卷积神经网络；

S102，区域特征提取，根据监控区域内的障碍物信息构建区域特征点，并对区域特征点进行加权处理获得区域特征图，然后将区域特征图添加到时空图卷积神经网络中；

S103，行人轨迹预测，将当前时间段的行人轨迹信息输入时空图卷积神经网络进行因果卷积处理，预测出下一时间段的行人轨迹，并记录行人轨迹的时间信息。

进一步的，系统还包括以图搜图模块，以图搜图模块具体包括人脸特征搜索单元和人脸图片检索单元；人脸特征搜索单元根据用户输入的文本信息、时间地点和结构化信息在人脸抓拍库中进行人脸特征搜索，并按照特征相似度从高到低的方式对人脸特征搜索结果中的人脸图片进行排序展示；人脸图片搜索单元根据用户选择或上传的待搜索人脸图片在人脸抓拍库中搜索超过预设相似度的人脸图片，并按照特征相似度从高到低的方式对人脸图片搜索结果进行排序展示。

本发明的有益效果：本发明以3D GIS地图为基础，将医院各个监控区域做3D承现，联动其他系统，掌控人员、部件设施的定位轨迹、视频监控以及其他运行情况；抓取重点人群轨迹进行数据分析，实现全局资源的可视化展示、智能预警、统一管理和调度。本发明还可根据当前人员轨迹和区域环境特征进行轨迹预测，适用于高度非线性和复杂的行人流场景。

附图说明

图1是本发明的系统架构图；

图2是刷脸认证流程图；

图3是人员轨迹监管流程图；

图4是人脸图像搜索流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本发明可实施范围的限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例中，如图1所示，一种防疫管理调度系统，主要包括刷脸认证模块、重点区域门禁模块、监控调度中心、人员轨迹监管模块和门户管理模块；所述刷脸认证模块用于医护人员登录系统时进行刷脸身份认证；重点区域门禁模块用于对重点区域的人员流动情况进行监管和出入控制；人员轨迹监管模块用于对医院内出入的人员人脸图像进行实时抓拍，对重点人员的实时轨迹进行跟踪监控；门户管理模块用于对医院业务应用系统和管理类系统进行统一管理；监控调度中心用于以3DGIS地图为基础展示医院监控区域的事件信息和人员轨迹信息，并对全局资源进行统一管理和调度。

本实施例中，门户管理模块对医院现有的医院信息系统(Hospital InformationSystem,HIS)、医学影像存档与通讯系统（picture archiving and communicationsystems,PACS)、放射学信息系统(Radiology Information System, RIS)、实验室信息系统（Laboratory Information System, LIS）、临床信息系统（Clinical InformationSystem, CIS）等B/S架构的业务应用系统和办公自动化系统（OA）、财务处理系统、薪酬管理系统、停车管理系统、视频融合平台等B/S架构的管理类系统进行梳理，建设一套统一门户系统，实现对各业务应用系统和管理类系统的统一管理。

用户通过统一门户系统能体会到数据带来的好处。统一门户系统可以提高用户的效率，即因忘记多个系统的登录地址而求助于系统运维人员的情况会减少。统一门户系统也可以解决医院内部业务系统和管理系统多，登录混乱的问题。

统一门户系统以支持业务管理为首要目的，能够解决业务管理中的主要业务问题，加快机构内部信息流通，提高工作效率。因此，设计的定位不仅仅是一个门户系统，同时还要将与业务管理相关的系统集成在一起，进一步满足当前业务的需要，适应新的业务要求。

本实施例中，如图2所示，刷脸身份认证过程包括：医护人员登录系统，先进行登录验证，登录验证通过后，利用刷脸设备进行活体检测，采集人脸图像信息进行人脸比对，并返回比对结果，人脸比对通过后登录医院业务应用系统或管理类系统。在医院的条件允许且相关基础设施建设完善的情况下，可实现医护人员刷脸认证系统。包含但不限于医院信息系统(Hospital Information System,HIS)、医学影像存档与通讯系统（picturearchiving and communication systems,PACS)、放射学信息系统(RadiologyInformation System, RIS)、实验室信息系统（LaboratoryInformation System, LIS）、临床信息系统（Clinical Information System, CIS）等B/S架构的业务应用系统及财务处理系统、薪酬管理系统等B/S架构的管理类系统进行操作的医生、护士及医院管理人员，可实现相关使用人员在登陆系统时的身份认证，各经办人在医嘱、病程记录、检验、存档等流程实现签名和时间确认。

本实施例中，重点区域门禁模块实现对重点区域人员的流动进行合理的监管和控制。在一般公共场所和非公共场所的交界处、病区进出通道、病区治疗室、重要场所进出通道等重点区域布点，安装门禁控制装置，进行身份识别，设置不同的权限，结合人脸识别、人脸对比、物联网等技术实现身份交叉验证，协助医院管理人员精确确认用户身份。由于人脸的直观性和不易被复制的特性，人脸识别门禁系统可以有效阻拦陌生人随意进出医院的重点区域，尽可能降低医院安全事故发生的频率，强化医院安防体系。

医院的人员出入情况复杂，既有医生护士等工作人员、看病人员、快递外卖人员，也有不知名的看病陪护等陌生人。由于人流量大，管理人员精力问题，医院出入口管理工作一直不大理想，不少非法分子或可疑人员趁机潜入，导致医院内安全事件发生。

随着人脸识别技术的飞速发展，人脸识别门禁的优化更进一步。目前人脸识别技术的识别率已不受化妆技术、人像照片、面具模型、白天黑夜等外在因素影响。陌生人想要凭借伪装进入医院重点区域难如登天。

与传统的指纹、磁卡等门禁系统管理相比，人脸识别门禁系统在管理应用上更加智能便捷。以往住院病人发生变动时，需要及时到相关工作人员处进行人工登记。人脸识别门禁投入应用之后，新入住的病患只需要在医院相关管理处登记人脸信息，即可自由进出，大大节省住院病人变动管理成本。

重点区域门禁模块所采用的人脸识别技术，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种高安全生物识别技术。用高清摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的特征提取、匹配、分析。成功的解决了卡片遗失、卡片被盗用、卡片失效等多种问题，大大提高了系统的实用性。

重点区域门禁模块还可以应用在内部员工的办公区域，采取人脸识别门禁认证，取代传统的刷卡门禁，提高便捷性和通行效率。同时加强对进出信息的记录，为事件溯源提供数据支撑。

本实施例中，监控调度中心包括展示单元、视频单元和看板单元；展示单元采用GIS与大数据分析结合，通过3D GIS地图展示医院各设备位置、安保人员分布情况、医院热力图情况和医院人流趋势，并根据预设的事件类型及等级统计历史与今日突发事件；

调度中心对院区的防疫工作进行综合展示，方便领导进行指挥调度，实现智慧决策。展示区基于GIS和2.5D地图的基础之上，展示事件信息、人员轨迹等基本信息。

监控调度中心是智能监控的核心模块，其通过可视化的技术手段，以3D GIS地图为基础，将医院做3D承现，联动其他系统，掌控车辆、人员、部件设施的定位轨迹、视频监控以及其他运行情况；抓取重点人群轨迹、数据分析的重点核心内容。实现全局资源的可视化展示、智能预警、统一管理和调度。

本实施例中，人员轨迹监管模块具体包括人员轨迹跟踪单元和行人轨迹预测单元；人员轨迹单元利用高清摄像头对监控区域内经过的人员自动抓拍人脸图像，并记录对应的结构化数据形成人脸抓拍库，结合GIS信息同时在电子地图上显示人员轨迹以及高清摄像头拍到的疑似目标人员图片，并可关联录像进行播放；行人轨迹预测单元先采集行人特征、区域环境特征和行人行走方向建立高匹配的预测机制，利用预测机制和人员轨迹预测人员轨迹路线。

进一步的，预测机制的建立过程具体包括以下步骤；

本实施例中，人员轨迹监管模块具体包括人员轨迹跟踪单元和行人轨迹预测单元。其中，如图3所示，人员轨迹跟踪单元进行人员轨迹跟踪时，利用摄像头对经过人脸进行实时抓拍，对人员的实时轨迹进行跟踪监控，并绘制行动路线图，并支持对历史轨迹查看，方便工作人员的管理。具体工作流程如下：

1）人脸抓拍：通过在医院住院病房、医院公共关键区域、医院主要出入口部署高清摄像头，当行人经过时会自动抓拍人脸照，并记录对应的结构化数据，如抓拍地点（摄像头编号）、抓拍时间等。人脸抓拍系统会把所有经过摄像头的人进行抓拍并形成完整的过人抓拍库。

2）轨迹还原：系统结合GIS信息同时在地图上显示轨迹以及摄像头拍到的疑似目标人员图片，并可关联录像进行播放。

3）摄像头设备自身带有人脸识别功能，具体应用过程如下：

（1）在医院机房部署平台，通过平台完成住院病人、员工等的入库工作，并将人员布控起来。

（2）在医院公共区域部署摄像头或者人脸抓拍机，完成医院经过人员的实时抓拍并和库中人员比对确认身份。

（3）重点防疫人员出现，护士及安保人员可以快速查询重点防疫人员轨迹。

行人轨迹预测单元基于医院行人进行轨迹预测，系统产生告警列表后，选择告警可查看告警归归集跟踪数据，点击告警可展示人员轨迹预测路线及动态归集。人员轨迹预测是一个重要而复杂的问题，因为其不仅存在高度非线性和复杂的行人流，传统的预测方法经常忽视了时间和空间上的依赖。

医院人员轨迹预测研究中，通常选择行人特征、医院环境特征和行人行走方向来建立高匹配的预测机制。

将行人轨迹绘制成图,然后利用图卷积神经网络对矩阵图进行处理,得到行人轨迹特征图。以此为基础,在空间特征图的基础上扩展时间轴,将多幅行人轨迹特征图进行时间维度连接﹐得到同一行人在两个时间段之间的时间特征图,并将时间特征图与空间特征图组合成时空图卷积神经网络。

2)医院园区特征提取

在获取了行人特征图之后,为了提升准确度，在时空图卷积神经网络中添加了医院园区特征图。园区中不同区域的障碍物会在不同方向上对行人的运动产生阻力﹐从而产生了行人绕道的效果。

本实施例中，随着医院业务发展，各设备上报的信息需要我们进行研究及了解历史信息。各设备抓拍信息包含了多个标签，比如：抓拍人姓名、发生时间、设备编号、抓拍地点，抓拍人员性别，年龄等，除了图片的各种特征，还需要和抓拍库中的人像图片进行对比。因此，系统的以图搜图模块具体包括人脸特征搜索单元和人脸图片检索单元。

其中，如图4所示，人脸特征搜索和人脸图片搜索的具体流程如下：

1）输入姓名等特性可对动态抓拍库的人脸查询；

2）支持按照时间地点以及结构化信息（年龄段、性别、戴眼镜、微笑、高危人员）查询；界面显示查询是否成功或提示失败信息；

3）比对结果，按照相似度高低来排序，展示相似度超过90%,且排名前10的照片；

4）在搜索图片结果中可以一键选择任意一张图片，点击人脸查看历史轨迹轨迹、还可以进行经过摄像头抓拍视频的查看，视频打包下载。

人脸图片检索单元进行人脸图片检索时，用户可以选择某张人像图片，在抓拍库中寻找相似度超过90%,且排名前10的照片的人像图片，系统根据相似度高低来排序。选择的图片可以是本地上传的图片，也可以是抓拍图片或者是静态图片。

本系统采用深度卷积神经网络提取数据库中保存的医院抓拍人脸图像及待检索人脸图像的深度特征，构建人脸图像的深度特征向量描述﹐并将其与数据库中保存的人脸图像的深度特征向量描述进行相似度度量比较得到初始的检索结果列表；同时，为了进一步提高检索性能，系统采用查询扩展方法将初始检索结果列表中排序前N个人脸图像的深度特征向量描述符与待检索人脸图像的深度特征向量描述符进行均值融合后再次执行检索。具体的人脸图像检索过程如下：

1.人脸特征提取：

用户人脸上传照片后，系统后台计算图片像素大小W× H，每个卷积层都利用前一层的输出作为本层的输入,定义为：

，

其中，

和/>

分别为l层的第m个输出通道和l一1层的第n个输入通道。

和/>

分别为相应的的卷积核滤波器和偏置项。

2.人脸特征相似度度量：

人脸图像特征向量基于聚合人脸图像Ⅰ未经过处理的深度特征，从深度卷积神经网络的全连接层提取人脸图像Ⅰ的稀疏特征向量：

，x_i表示人脸图像第i 维度。

将人脸图像Ⅰ的特征向量进行l2正则化得到最终用以人脸图像检索任务的深度特征向量：

；

根据人脸图像深度特征向量计算结果的大小进行排序即可得到人脸图像检索初始排序结果列表:

，其中，

为经过深度特征向量处理后的第i张人脸图像，

表示经过深度特征向量处理后的第N张人脸图像。

排序结果列表中人脸图像Ⅰ表示在数据库中保存的人脸图像数据集中与待检索人脸图像最相似、检索结果最匹配的人脸图像。相反,人脸图像Ⅰ则表示与待检索人脸图像最不相似、检索结果最不匹配的抓拍人脸图像。

本实施例中，系统在运行时设有两个运行模式，分别为正常模式和告警模式。系统当日若没有告警事件，用户登录后则进入正常模式，采用GIS与大数据分析结合技术，通过GIS地图展示医院各设备位置，展示医院人流趋势，根据类型及等级统计历史与今日突发事件，方便领导层和管理层快速了解事件分布、地理位置、事件等级和事件类型，方便告警事件的快速定位。

系统支持设备实时视频接入，提升应急响应速度，提高指挥调度效率。方案整合跨部门、跨区域的应急调度和服务，实现统一的报警响应、指挥调度。

当抓拍到重点人员进入园区后，系统自动提醒监管人员，由监管人员对安全人员进行综合调度，其可通过语音、短信及视频等多种调度方式开展调度，让安保人员能够第一时间出现在可能出现隐患的位置现场，保障医院的有效运转。监控调度中心可以显示各类型今日告警与历史告警数量统计，以及医院今日入院人次及入院人流趋势。

监控调度中心可以选中在线实时视频播放、展现物联网设备的打点分布（门禁和摄像头）、GIS地图正面背面切换，还可以显示安保人员分布情况，同时配合视频监控，从各个角度全面掌握现场状况；依靠视频和对讲进行可视化调度。

监控调度中心还能实时展示医院热力图情况，在展示界面中以特殊高亮可视化的形式显示医院人员所在的区域聚焦。

告警模式。系统当日产生了告警事件，用户登录后则直接进入告警模式，在看版区展示当日待处理事件列表，通过GIS地图展示告警事件轨迹，同时还展示该告警事件经过设备视频信息，方便领导层和管理层快速快速定位，并了解告警事件详细情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种防疫管理调度系统，其特征在于，包括刷脸认证模块、重点区域门禁模块、监控调度中心、人员轨迹监管模块和门户管理模块；所述刷脸认证模块用于医护人员登录系统时进行刷脸身份认证；重点区域门禁模块用于对重点区域的人员流动情况进行监管和出入控制；人员轨迹监管模块用于对医院内出入的人员人脸图像进行实时抓拍，对重点人员的实时轨迹进行跟踪监控；门户管理模块用于对医院业务应用系统和管理类系统进行统一管理；监控调度中心用于以GIS地图为基础展示医院监控区域的事件信息和人员轨迹信息，并对全局资源进行统一管理和调度；所述人员轨迹监管模块具体包括人员轨迹跟踪单元和行人轨迹预测单元；人员轨迹单元利用高清摄像头对监控区域内经过的人员自动抓拍人脸图像，并记录对应的结构化数据形成人脸抓拍库，结合GIS信息同时在电子地图上显示人员轨迹以及高清摄像头拍到的疑似目标人员图片，并可关联录像进行播放；行人轨迹预测单元先采集行人特征、区域环境特征和行人行走方向建立高匹配的预测机制，利用预测机制和人员轨迹预测人员轨迹路线；所述预测机制的建立过程具体包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种防疫管理调度系统，其特征在于，所述刷脸身份认证过程包括：医护人员登录系统，先进行登录验证，登录验证通过后，利用刷脸设备进行活体检测，采集人脸图像信息进行人脸比对，人脸比对通过后登录医院业务应用系统或管理类系统。

3.根据权利要求1所述的一种防疫管理调度系统，其特征在于，所述监控调度中心包括展示单元、视频单元和看板单元；展示单元采用GIS与大数据分析结合，通过3D GIS地图展示医院各设备位置、安保人员分布情况、医院热力图情况和医院人流趋势，并根据预设的事件类型及等级统计历史与今日突发事件；

4.根据权利要求1所述的一种防疫管理调度系统，其特征在于，还包括以图搜图模块，以图搜图模块具体包括人脸特征搜索单元和人脸图片检索单元；人脸特征搜索单元根据用户输入的文本信息、时间地点和结构化信息在人脸抓拍库中进行人脸特征搜索，并按照特征相似度从高到低的方式对人脸特征搜索结果中的人脸图片进行排序展示；人脸图片搜索单元根据用户选择或上传的待搜索人脸图片在人脸抓拍库中搜索超过预设相似度的人脸图片，并按照特征相似度从高到低的方式对人脸图片搜索结果进行排序展示。