基于智慧医疗的患者病房环境监测系统

技术领域

本发明涉及智慧医疗技术领域，具体是一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统。

背景技术

随着科技的不断发展，医疗水平也在不断的提高，对于各种疑难杂症也都可以利用手术的方式进行治疗，然而，手术虽然能够起到很好的治疗效果，但是，手术之后的康复也起到了至关重要的作用，如果术后没有一个很好的环境进行静养，会导致术后的并发症增多，延长患者的康复周期并给患者带来痛苦；

在当前人情社会的今天，手术之后留院观察时，亲朋好友们都会前去医院探望病情，但是，随着探望人数的增多，病房内部的环境也在变差，各种病菌被带入病房，并且会导致病房的空气环境变差，严重影响病人的康复，现有技术中，利用检测设备对病房内部的细菌含量进行检测，当检测的细菌含量大于设备阈值时，自动控制窗户打开，对病房进行通风处理，但是，一方面，对于细菌的检测只能够对病房的小范围进行检测，无法代表整个病房，随意的开窗通风也会给病人带来不适，另一方面，当病房内探望人员增多时，也不一定会导致细菌增多，然后，人们呼吸的气体排放在空气中，会导致房间空气环境变差，此时，检测设备就无法很好的控制窗户自动打开进行通风，所以，人们急需一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统及方法来接近上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统，该患者病房环境监测系统包括用于对病房内外环境数据进行采集的数据采集模块、用于将病房建立二维模型和坐标系的模型建立模块、用于对数据采集模块所采集的数据进行计算和处理的数据处理模块和根据患者病房环境监测结果执行相关操作的操作执行模块；

所述数据采集模块的输出端电性连接数据处理模块的输入端，所述模型建立模块的输出端电性连接数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端电性连接操作执行模块的输入端。

作为优选技术方案，所述模型建立模块包括二维建模单元和坐标系建立单元；

所述坐标系建立单元的输出端电性连接二维建模单元的输入端，所述二维建模单元的输出端电性连接数据处理模块的输入端；

所述二维建模单元用于对患者所在病房进行二维模型的建立，所述二维模型的建立通过向系统输入患者所在病房的参数进行建立，使得可以对患者病房内的各项参数进行详细的了解，所述坐标系建立单元用于在建立的二维模型上建立二维坐标系，所述二维坐标系用于对进入患者病房内的人员在病房内的活动轨迹进行确认，以此来判断探望患者的人员是否离开了病房，通过建立二维模型和二维坐标系而非三维模型和三维坐标系，降低了系统的数据运算量，使得整个系统更加的节能降耗，所述二维模型和二维坐标系建立完毕之后，由数据处理模块进行数据的处理和计算。

作为优选技术方案，所述数据采集模块包括第一摄像头、第二摄像头、距离传感器、噪声传感器、温度传感器和热释电传感器；

所述第一摄像头、第二摄像头、距离传感器、噪声传感器、温度传感器和热释电传感器的输出端均电性连接数据处理模块的输入端；

所述第一摄像头安装在患者病房外的走廊，用于对走廊上的人脸图像进行采集，用于后期的人脸特征调取和比对，以此来统计每天来医院进行患者探望的人员的数量，所述第二摄像头安装在患者病房，用于对进入病房的人员人脸图像数据进行采集，用于对第一摄像头所采集的人脸图像数据进行比对，比对匹配之后，第二摄像头采集的人脸图像数据将第一摄像头采集的人脸图像数据覆盖，所述第二摄像头每隔T时间刷新采集的人脸图像数据，用于对病房内人员的活动轨迹进行确认，所述距离传感器安装在病房天花板上，每隔L距离安装一个距离传感器，用于对病房内的人员的位置进行定位，使得可以将病房内的人员标记在二维坐标系上，所述噪声传感器用于对患者病房内的噪音值进行检测，判定患者病房内的噪音值是否超过设定阈值，所述温度传感器用于对患者病房室内外温度进行检测，判定患者病房室内外温度差值是否大于设定阈值，以此来作为是否进行开窗通风的标准，所述热释电传感器安装在患者病房室内门框上方，用于检测患者病房内部是否有人员离开病房，配合距离传感器实现双重定位，使得对于患者病房内的人员定位更加的精准。

作为优选技术方案，所述数据处理模块包括处理器、数据比对单元、数字编码单元和数据库；

所述处理器与数据库电性连接，所述数据比对单元与数据库电性连接，所述数据比对单元与第二摄像头电性连接，所述数字编码单元与第二摄像头电性连接，所述处理器与数据采集模块电性连接；

所述处理器用于对数据采集模块采集的各项数据进行计算和处理，还用于对第一摄像头和第二摄像头所采集的人脸图像数据进行特征数据的提取，所述数据库用于对处理器处理之后的各项数据进行存储和记录，所述数据比对单元用于将第二摄像头采集的人脸图像数据的特征数据与数据库中存储的第一摄像头采集的人脸图像数据的特征数据进行比对，寻找与第一摄像头采集的相同的人脸特征数据，所述数字编码单元用于对比对之后的第二摄像头采集的人脸图像数据的特征数据进行数字编码，一天中第i个进入患者病房的人员，该数据编号固定为i。

作为优选技术方案，所述操作执行模块包括语音提醒单元和通风执行机构；

所述处理器的输出端电性连接语音提醒单元的输入端，所述处理器的输出端电性连接通风执行机构的输入端；

所述语音提醒单元用于当患者病房环境出现异常时进行语音提醒，减轻了看护医生和护士的工作量；

所述通风执行机构用于对患者病房窗户进行打开和关闭，所述通风执行机构包括马达和丝杠，所述马达的输出轴与丝杠键连接，所述丝杠与窗户之间通过螺纹滑动连接，所述马达的转动带动丝杠转动，所述丝杠转动实现对窗户的开合。

作为优选技术方案，一种基于智慧医疗的患者病房环境监测方法，该患者病房环境监测方法包括以下步骤：

S1、利用摄像头进行人脸识别；

S2、进行患者病房模型和坐标系的建立；

S3、对进出入病房的人员进行编码和定位；

S4、对病房内人员的活动轨迹进行确认；

S5、对患者病房室内外环境进行检测；

S6、执行处理器指令操作。

作为优选技术方案，所述步骤S1-S2中，所述摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头对患者病房外走廊人员的人脸图像数据进行采集，并将采集的人脸图像数据传输至处理器，所述处理器对第一摄像头采集的人脸图像数据进行人脸特征数据的提取，所述处理器将提取的人脸特征数据存储进入数据库中，所述第二摄像头对进入患者病房的人员的人脸图像数据进行采集，并将采集的人脸图像数据传输至处理器，所述处理器对第二摄像头采集的人脸图像数据进行人脸特征数据的提取，所述处理器利用数据比对单元将第二摄像头采集并提取的人脸特征数据与数据库中存储的第一摄像头采集的人脸特征数据进行比对，当比对匹配时，所述第二摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据对数据库中原有的第一摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据进行覆盖；

病房模型和坐标系的建立利用二维建模单元和坐标系建立单元进行建立，所述二维建模单元根据输入系统的患者病房的建造数据并利用处理器进行二维模型的建立，所述坐标系建立单元在建立的二维模型中以患者病房的门框为原点建立二维坐标系，以此来对患者病房的各个点进行二维坐标系的定位处理。

作为优选技术方案，所述步骤S3-S4中，对于人员的编码和定位采用数字编码单元、距离传感器和热释电传感器进行，所述数字编码单元对第二摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据进行编号，所述编号为i，所述i为一天中进入患者病房的人员的数量，其中不包括反复进入患者病房的人员，即一个人员一天中只有一个进入病房的编号，所述距离传感器的安装在患者病房天花板上，每隔L距离安装一个距离传感器，无人情况下，所述距离传感器测量的数据为（l-k,l）m，所述距离传感器完成对地面L

根据公式：

当Q≥N时，表明活动轨迹较长，会影响患者休息，语音提醒单元提醒病房内人员注意保持安静；其中，Q表示活动轨迹长度，N表示设定的轨迹长度阈值。

作为优选技术方案，所述步骤S5中，患者病房室内外环境的监测包括噪声传感器对病房内噪音的检测和温度传感器对室内外温度的检测；

所述噪声传感器检测的噪音分贝值为D，所述温度传感器检测的同一时间室外温度为T

当D≥M时，语音提醒单元提醒患者病房内的人员注意保持病房安静，其中，M表示设定的噪音分贝值阈值。

作为优选技术方案，所述步骤S6中，每天晚上十二点，所述热释电传感器利用红外传感技术对患者病房内的总人数进行统计，人数为a人，某一个时间段进入患者病房的人数为b，离开患者病房的人数为c；

Z=a+b-c为当前患者病房的总人数；

当Z=a+b-c≥G，且T

当Z=a+b-c≥G，且T

当Z=a+b-c＜G时，所述窗户不打开；

所述窗户每隔C时间内打开一次进行通风处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用二维建模单元和坐标系建立单元以及距离传感器、热释电传感器和第二摄像头，可以对患者病房内的人员原始总数进行统计，可以对进出入病房的人数进行统计，以及对患者病房内的人员活动轨迹进行查看，进而实现对患者病房内部总人数的统计，当某一个时间段患者病房内的总人数增多，并且，活动轨迹频繁时，可以及时的控制病房窗户打开，可以对病房内部环境进行通风处理，可以有效的改善病房的空气环境，可以在众多人探望的情况下，给患者提供一个良好的康复环境。

2、利用第一摄像头对走廊人员人脸图像数据进行采集，利用第二摄像头对病房内部人员人脸图像进行采集，利用数据比对单元对第一摄像头与第二摄像头采集的人脸图像数据和第二摄像头与第二摄像头的人脸图像数据进行采集，并且对进入病房的人员进行编号，可以有效的实现对病房内部人员的精准掌握，避免了恶意妨碍患者康复的人员进入患者病房，可以有效的规避意外事故的发生，同时，可以提供强大的数据支撑，为后期的人员调查提供基础，对于曾经扰乱患者病房，影响患者休息和康复的人员可以及时的得知，再次检测到相关人脸图像数据时，及时的通知医护人员对其进行警告和看管。

3、利用二维建模单元和二维坐标系对病房内部建立二维模型，可以减小系统对于数据的处理量，减小系统的运算负荷，更加的节能降耗。

附图说明

图1为本发明一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统的模块组成结构示意图；

图2为本发明一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统的模块连接结构示意图；

图3为本发明一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统及方法的模型和坐标系分布示意图；

图4为本发明一种基于智慧医疗的患者病房环境监测方法的步骤示意图；

图5为本发明一种基于智慧医疗的患者病房环境监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～3所示，一种基于智慧医疗的患者病房环境监测系统，该患者病房环境监测系统包括用于对病房内外环境数据进行采集的数据采集模块、用于将病房建立二维模型和坐标系的模型建立模块、用于对数据采集模块所采集的数据进行计算和处理的数据处理模块和根据患者病房环境监测结果执行相关操作的操作执行模块；

数据采集模块的输出端电性连接数据处理模块的输入端，模型建立模块的输出端电性连接数据处理模块的输入端，数据处理模块的输出端电性连接操作执行模块的输入端。

模型建立模块包括二维建模单元和坐标系建立单元；

坐标系建立单元的输出端电性连接二维建模单元的输入端，二维建模单元的输出端电性连接数据处理模块的输入端；

二维建模单元：用于对患者所在病房进行二维模型的建立，二维模型的建立通过向系统输入患者所在病房的参数进行建立，使得可以对患者病房内的各项参数进行详细的了解；

坐标系建立单元：用于在建立的二维模型上建立二维坐标系，二维坐标系用于对进入患者病房内的人员在病房内的活动轨迹进行确认，以此来判断探望患者的人员是否离开了病房，通过建立二维模型和二维坐标系而非三维模型和三维坐标系，降低了系统的数据运算量，使得整个系统更加的节能降耗，二维模型和二维坐标系建立完毕之后，由数据处理模块进行数据的处理和计算。

数据采集模块包括第一摄像头、第二摄像头、距离传感器、噪声传感器、温度传感器和热释电传感器；

第一摄像头、第二摄像头、距离传感器、噪声传感器、温度传感器和热释电传感器的输出端均电性连接数据处理模块的输入端；

第一摄像头：安装在患者病房外的走廊，用于对走廊上的人脸图像进行采集，用于后期的人脸特征调取和比对，以此来统计每天来医院进行患者探望的人员的数量；

第二摄像头：安装在患者病房，用于对进入病房的人员人脸图像数据进行采集，用于对第一摄像头所采集的人脸图像数据进行比对，比对匹配之后，第二摄像头采集的人脸图像数据将第一摄像头采集的人脸图像数据覆盖，第二摄像头每隔T时间刷新采集的人脸图像数据，用于对病房内人员的活动轨迹进行确认；

距离传感器：安装在病房天花板上，每隔L距离安装一个距离传感器，用于对病房内的人员的位置进行定位，使得可以将病房内的人员标记在二维坐标系上；

噪声传感器：用于对患者病房内的噪音值进行检测，判定患者病房内的噪音值是否超过设定阈值；

温度传感器：用于对患者病房室内外温度进行检测，判定患者病房室内外温度差值是否大于设定阈值，以此来作为是否进行开窗通风的标准；

热释电传感器：安装在患者病房室内门框上方，用于检测患者病房内部是否有人员离开病房，配合距离传感器实现双重定位，使得对于患者病房内的人员定位更加的精准。

数据处理模块包括处理器、数据比对单元、数字编码单元和数据库；

处理器与数据库电性连接，数据比对单元与数据库电性连接，数据比对单元与第二摄像头电性连接，数字编码单元与第二摄像头电性连接，处理器与数据采集模块电性连接；

处理器：用于对数据采集模块采集的各项数据进行计算和处理，还用于对第一摄像头和第二摄像头所采集的人脸图像数据进行特征数据的提取；

数据库：用于对处理器处理之后的各项数据进行存储和记录；

数据比对单元：用于将第二摄像头采集的人脸图像数据的特征数据与数据库中存储的第一摄像头采集的人脸图像数据的特征数据进行比对，寻找与第一摄像头采集的相同的人脸特征数据；

数字编码单元：用于对比对之后的第二摄像头采集的人脸图像数据的特征数据进行数字编码，一天中第i个进入患者病房的人员，该数据编号固定为i。

操作执行模块包括语音提醒单元和通风执行机构；

处理器的输出端电性连接语音提醒单元的输入端，处理器的输出端电性连接通风执行机构的输入端；

语音提醒单元：用于当患者病房环境出现异常时进行语音提醒，减轻了看护医生和护士的工作量；

通风执行机构：用于对患者病房窗户进行打开和关闭，通风执行机构包括马达和丝杠，马达的输出轴与丝杠键连接，丝杠与窗户之间通过螺纹滑动连接，马达的转动带动丝杠转动，丝杠转动实现对窗户的开合。

如图3～5，一种基于智慧医疗的患者病房环境监测方法，该患者病房环境监测方法包括以下步骤：

S1、利用摄像头进行人脸识别；

S2、进行患者病房模型和坐标系的建立；

S3、对进出入病房的人员进行编码和定位；

S4、对病房内人员的活动轨迹进行确认；

S5、对患者病房室内外环境进行检测；

S6、执行处理器指令操作。

步骤S1-S2中，摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头对患者病房外走廊人员的人脸图像数据进行采集，并将采集的人脸图像数据传输至处理器，处理器对第一摄像头采集的人脸图像数据进行人脸特征数据的提取，处理器将提取的人脸特征数据存储进入数据库中，第二摄像头对进入患者病房的人员的人脸图像数据进行采集，并将采集的人脸图像数据传输至处理器，处理器对第二摄像头采集的人脸图像数据进行人脸特征数据的提取，处理器利用数据比对单元将第二摄像头采集并提取的人脸特征数据与数据库中存储的第一摄像头采集的人脸特征数据进行比对，当比对匹配时，第二摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据对数据库中原有的第一摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据进行覆盖；

病房模型和坐标系的建立利用二维建模单元和坐标系建立单元进行建立，二维建模单元根据输入系统的患者病房的建造数据并利用处理器进行二维模型的建立，坐标系建立单元在建立的二维模型中以患者病房的门框为原点建立二维坐标系，以此来对患者病房的各个点进行二维坐标系的定位处理。

步骤S3-S4中，对于人员的编码和定位采用数字编码单元、距离传感器和热释电传感器进行，数字编码单元对第二摄像头采集并通过处理器处理的人脸特征数据进行编号，编号为i，i为一天中进入患者病房的人员的数量，其中不包括反复进入患者病房的人员，即一个人员一天中只有一个进入病房的编号，距离传感器的安装在患者病房天花板上，每隔L距离安装一个距离传感器，无人情况下，距离传感器测量的数据为（l-k,l）m，距离传感器完成对地面L

根据公式：

当Q≥N时，表明活动轨迹较长，会影响患者休息，语音提醒单元提醒病房内人员注意保持安静。

步骤S5中，患者病房室内外环境的监测包括噪声传感器对病房内噪音的检测和温度传感器对室内外温度的检测；

噪声传感器检测的噪音分贝值为D，温度传感器检测的同一时间室外温度为T

当D≥M时，语音提醒单元提醒患者病房内的人员注意保持病房安静。

步骤S6中，每天晚上十二点，热释电传感器利用红外传感技术对患者病房内的总人数进行统计，人数为a人，某一个时间段进入患者病房的人数为b，离开患者病房的人数为c；

Z=a+b-c为当前患者病房的总人数；

当Z=a+b-c≥G，且T

当Z=a+b-c≥G，且T

当Z=a+b-c＜G时，窗户不打开；

窗户每隔C时间内打开一次进行通风处理。

实施例一：

患者病房室内外环境的监测包括噪声传感器对病房内噪音的检测和温度传感器对室内外温度的检测；

噪声传感器检测的噪音分贝值为D=75dB，温度传感器检测的同一时间室外温度为T

D=75DB≥M=60dB，语音提醒单元提醒患者病房内的人员注意保持病房安静。

晚上十二点，热释电传感器利用红外传感技术对患者病房内的总人数进行统计，人数为a=6人，某一个时间段进入患者病房的人数为b=12人，离开患者病房的人数为c=2人；

Z=a+b-c=6+12-2=16人为当前患者病房的总人数；

Z=a+b-c=16≥G=12，且T

窗户每隔C=2小时时间内打开一次进行通风处理。

实施例二：

患者病房室内外环境的监测包括噪声传感器对病房内噪音的检测和温度传感器对室内外温度的检测；

噪声传感器检测的噪音分贝值为D=50dB，温度传感器检测的同一时间室外温度为T

D=50dB＜M=60dB，语音提醒单元不发声。

晚上十二点，热释电传感器利用红外传感技术对患者病房内的总人数进行统计，人数为a=6人，某一个时间段进入患者病房的人数为b=12人，离开患者病房的人数为c=2人；

Z=a+b-c=16人为当前患者病房的总人数；

Z=a+b-c=16≥G=12，且T

窗户每隔C=2小时时间内打开一次进行通风处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。