关于医院网络视频监控系统解决方案的性能分析

随着医疗领域信息化20多年来的发展，医院在信息化应用的水平也在不断提高，而新医改方案中，也划时代的将信息化作为支撑新一轮医疗改革的支柱之一。目前，大部分医院都已建成覆盖各个部门、各个地理位置的网络，HIS、PACS等数据应用也为医院业务效率的提高带来了翻天覆地的变化，而作为信息化应用的另一个重要领域——多媒体应用，却一直处于边缘状态。作为多媒体应用最广泛的视频监控系统，医院在实际应用环境中对其有极大的需求。
对于远程探视我们并不陌生，2009年5月17日，国务院总理***专程到北京地坛医院看望了北京市首例甲型H1N1流感患者。在地坛医院，温总理就是通过远程探视系统实现了与这名患者的交流和慰问。
随着安全防范体制和技术的进一步完善和提高，使得医疗行业完全有条件、有能力应用最新的高新科技成果，带领全行业步入一个新的台阶，提供最先进最及时的医疗服务，树立自己的行业形象，并能够高效的为用户服务。为促进医院实现现代化、高效管理的具体要求，现提出结合现今行业发展水平，利用先进技术，采用安全可靠的网络监控解决方案，将监控系统“集成化，网络化”是符合医院保卫工作发展需要的。
一、系统概述
医院是人员成分非常复杂的公共场所，综合考虑医院本身的特点，随着计算机技术及网络技术的迅猛发展，世界掀起一股强大的数字化、网络化浪潮，医院监控系统主要是对出入医院的人员及病人的情况进行监控。医院科室多,出入人员复杂,为了保证医院及病人的安全,为医院建立一套智能数字监控系统是必不可少的。同时监控系统在医院中有着广阔的应用前景，小到肠胃疾病的内窥镜成像检查，大到疾病多种影像的综合诊断，以及异地的远程专家会诊和手术示教，对手术室而言，由于受室内面积限制和手术规程要求，不可能容纳很多人员，特别是窄小的手术部位，此时通过专用摄像系统，在辅之以手术室四周墙面上多角度的摄像机，将可以对手术细节一览无遗，这对于培养医学院学生和医护人员的技能均是非常有利的。所以“新型医院安防数字网络监控系统”其功能除传统安防监控外，还保障的是患者不受外界感染带来的安全，因此是广义上的保安。
随着各种新型安保观念的引入，社会各部门、各行业及居民小区纷纷建立起了各自独立的监控系统或报警系统。建立和不断完善安防系统，对保护人员和设备安全、提高生产和管理效率、预防和制止犯罪、维护社会经济稳定起到了重要作用。随着医院信息化建设的不断完善，网络化已经成为医院视频监控发展的主流方向。为促进医院实现现代化、高效管理的具体要求，现结合现今行业的发展水平，利用先进技术，采用安全、可靠的网络监控设计方案，将监控系统“集成化，网络化”是符合医院保卫工作发展需要的，也是未来监控系统的趋势，而网络化视频监控的灵活性、开放性以及可扩展性，也正在促进医院视频监控向更广阔的应用领域延伸。除了实现传统的安防应用外，网络化医院监控解决方案还以提供手术示教、远程探视、远程护理、远程医疗会诊等拓展型应用，从而全面提升医院的管理效率和服务质量。
二、系统分析
一个现代化的医院是城市医疗保障系统的一部分，除了具有为来院治疗的病人服务以外，还担负着城市医疗紧急救护、城市减灾系统的保障、远程医疗服务、医院之间的协作医疗、VIP病人的紧急救护和看护，此外还要对本院救护车的监管，这些功能是目前一般电视监控系统所不具备的，其中的主要原因是现代化的医院实现上述增值或附加的服务需要更新跟高的网络技术和数字技术，其中主要特点为：
监控范围大：现代化医院的监控范围已经不局限于对本院的监控，而扩展到对城市范围内的监控。
监控等级高：随着现代化医院的监控范围的扩充，现代化医院网络视频系统呈现出层次化、阶梯化的特点。
技术难度大
医院网络型数字电视监控系统的监控系统有4个难点：
1、高可靠性的嵌入式系统
医院监控系统的可靠性是一项重要指标，系统不能经常出现故障，而且故障后需要在短时间内修复。传统的模拟录像方式故障率高、维护工作量大、网络功能不足，不能满足医院的基本要求，因此必须要有高可靠性、强大的网络功能。
2、多重网络结构
现代化的监控系统要求管理人员在不同的位置能够监控整个系统的运行和事故的处理，由于医院监控的区域大，因此在网络拓扑结构上是多重网络结构。
3、复用技术
由于通讯资源和网络综合布线，需要通过一条网线或者光纤同时传输视频信号和其它数据信号。
4、与其他系统的联动控制
现代化医院数字视频监控系统需要与医院的控制系统、消防系统、报警系统联动，需要有专用的设备完成通信协议的转换。

三、系统设计
3.1功能设计
现代化医院数字视频监控系统应满足以下功能：
授权的管理人员可对任意监控点（病房、手术室和其他科室）进行监看（镜头作全方位旋转、变焦、变距、抓拍图像）；
病房内除患者和医护人员外,没有其他摄制人员，整套工作是通过安装在病房内的摄像机等完成的，病房内人员感觉不到任何干扰；
监控中心采用集中管理、存储及流媒体转发等功能于一体的网络视频管理平台，显示系统采用拼接液晶电视墙高清显示；
通过电子地图服务器导入医院平面图，可方便的将任一点摄像头所拍摄内容即时拉入屏幕；
手术室的监控摄像机采用百万高清摄像机，保证对手术室的情况进行高清监看，同时不影响该手术正常进行，保证专家远程对手术室内的医生更准确的进行技术指导；
对医院各管理部门赋予相应的权限（根据具体要求而定），实现对整个监控网络的管理监看；
对讲功能：病房内或其他监控点人员可以手动触发报警按钮，控制中心实时收到报警信息，设备支持自动开启对讲功能，与触发报警者通话，并弹出相应报警点图像；
对录像数据进行长期存储以备日后调用，同时也可以远程实时教学；
远程探视功能：患者亲属可通过互联网远程视频探视亲友。
3.2系统结构
根据客户的要求及实际的环境情况，该系统从结构上划分为：前端监控点（百万高清摄像机）、网络视频传输（医院的内网、接入外网Internet和监控专网）、后端监控中心（存储、管理、显示等）、网络客户端（上级监控中心远程监看、回放，患者亲属可通过互联网远程视频探视亲友）等,如下图:
3.2.1前端监控点
前端监控点位于整个监控系统的最前端，重点防护部位主要包括医疗区、医技区、后勤区、报警区、门禁区以及行政区，根据监控的区域部位不同，其防范的目的也有所差异，本方案主要分成室外、室内、手术室、重症监护病房（ICU）等监控点。室外的监控点考虑夜间监控需求，可根据现场实际情况选择配置网络红外枪机、网络红外半球、感红外的网络球机以及可选的音频及告警设备等组成。室内的监控点考虑夜间监控、安装美观，某些地方24小时光照极低至无光照等特殊环境的监控需求，可根据现场实际情况选择配置海螺型网络红外半球、网络高速球机等。手术室的监控点考虑图像的清晰、远程控制变倍等的监控需求，可根据现场实际情况选择配置百万像素网络枪型摄像机、百万像素网络高速球机及可选的音频及告警设备等组成。每一个监控点的视频、音频以及告警信号通过以太网将各数字信号接入到各监控点的局域网络，局域网络再接入外网Internet和监控专网及管理平台。所有前端设备通过网络和监控中心相连，实现各种信息数据的传送。
3.2.2信号传输
视频数据的传输是前端监控点与监控中心进行相互通信过程，进行通信的方式有双绞线、光纤传输、无线传输等，本方案考虑到监控中心和监控点都在本医院内且监控点多、医院内网已建设、尽可能降低网络架设的成本和难度，在监控点和监控中心间的通信传输采用网线+光纤传输相结合的方式进行布线传输，距离近的（400米以内）通过网线和交换机级，距离较远的通过网线和交换机级联再加主干光纤和光纤收发器进入监控中心。同时医院局域网通过带宽接入外网Internet，实现视频探视亲友、远程教学、远程手术技术指导等功能。
3.3监控中心
监控中心是整个系统的核心，汇接各类监控资源，并进行相应的管理、存储、调用与显示，主要目的是监看部门、业务部门和各级领导决策、指挥调度、取证提供集中应用场所。该方案的监控中心的网络采用千兆网络搭建，保证足够的带宽进行所有视频同时在现监看，并在监控中心配置一定数量的嵌入式视频信息集中服务器、管理主机和一套数字高清拼接电视墙系统，实现真正的数字化监控。
常规数字系统的存储构架包括分布式存储和集中中心存储两种方式。在设备前端进行存储可以减小网络中实时传输数据的数据量，减小网络的压力。本系统采用DVR主机分布式存储，录像资料保存在每台DVR主机中，根据录像时间需要挂载不同大小的硬盘或是磁盘柜。为用户摆脱了存储容量上的限制，保障了长时间大容量数据存储的连续性和可靠性。监控中心所有的操作通过管理主机来实现，包括图像预览、画面切换上墙、查看主机录像，还可以根据需要实现报警联动的功能。监控中心的每台DVR主机通过交换机接入Internet，远程用户（例如上级领导）可通过客户端进行图像预览、抓拍、调用录像等操作（根据不同用户设置不同的权限）。
在实际情况中，根据各个监控点的点数和无人值守机房的大小，合理选择适合本监控系统的后端设备配置，保证实现所要达到的效果的基础上，尽可能的减少成本。
四、系统优势及特点
数字百万高清监控系统不仅功能强大，在性能上也超过常规的模拟视频监控系统。本系统优势主要表现在以下几方面：
高品质的图像质量：所有摄像机均是百万高清数字摄像机，分辨率达到1280×720，每秒25帧数全实时，图像清晰自然，网络延时短（平均在0.2秒以内），且低照性能优越（0.05Lux），提供丰富的曝光模式选择，以适用于各种复杂的监控环境；
施工维护低难度、低成本：不需敷设大量的视频电缆、电源线和采用特定的传输设备（例如光端机），本系统采用总线分布式的组网方式，施工简单，所需传输设备成本低（例如交换机、光纤收发器），且利于日后的维护；
系统结构灵活，可扩容性、升级性强：采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能。采用模块化设计，无论前端扩容和中心扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。前端摄像机和中心管理软件均支持本地升级，无需硬件改动便可实现系统功能的升级。
易操作性：监控中心系统管理软件的操作平台是Windows XP中文版，控制界面为图形方式，界面友好，用户可以非常迅速地熟悉操作软件。
自主开发：系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做。