基于智能手機(jī)WIFI 的醫(yī)院室內(nèi)定位系統(tǒng)研究

孫國福

（南京師范大學(xué)泰州學(xué)院，江蘇 泰州225300）

1 概述

二孩放開人口不斷增長，人們對醫(yī)療管理和服務(wù)的需求不斷在增加，每天到醫(yī)院看診的病人絡(luò)繹不絕。高門診量中普遍存在的門診樓、病房樓、人流量無序流動，就診環(huán)境差，分散的科室、分散的檢查，會導(dǎo)致患者的就診過程非?；靵y，醫(yī)患溝通不暢，患者滿意度不高等問題突出。

本文提出通過WIFI 技術(shù)解決傳統(tǒng)就醫(yī)中的找不到門診科室、繳費(fèi)窗口、檢查窗口和藥房等位置的尷尬。通過信息化手段，打通患者和醫(yī)院之間的信息壁壘，引導(dǎo)患者按照有序規(guī)范的就診流程，節(jié)約看病時間，避免重復(fù)無效就診。不但可以減少大量的人工導(dǎo)診，還節(jié)約了醫(yī)院的人力資源，減輕了醫(yī)護(hù)工作人員的工作壓力，提升改善了當(dāng)前醫(yī)院服務(wù)現(xiàn)狀，構(gòu)建了和諧的醫(yī)患關(guān)系，符合現(xiàn)代化醫(yī)院的建設(shè)。

2 WIFI 定位技術(shù)

Wireless Fidelity，縮寫WIFI。是目前無線局域網(wǎng)組網(wǎng)的首選技術(shù)。WIFI 通過IEEE802.11b 協(xié)議，將具有WIFI 模塊的手機(jī)、PAD 等移動終端，連接起來組網(wǎng)。WIFI 在早期使用時，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)很容易被第三方篡改和截取，其安全性能是很差的，為了解決無線網(wǎng)絡(luò)的安全性問題，我國就自己制定了并且在國際標(biāo)準(zhǔn)組織獲得了認(rèn)可的WIFI 無線局域網(wǎng)WAP 安全協(xié)議。

目前，WIFI 技術(shù)的室內(nèi)定位方法主要分為兩種：一種是基于無線測距的室內(nèi)定位算法，另外一種是基于接收信號強(qiáng)度指示RSSI 指紋的室內(nèi)定位算法。這兩種定位算法在具體的系統(tǒng)部署實(shí)踐定位過程中也遇到了不少的問題，基于測距的室內(nèi)定位，由于建筑物內(nèi)部的環(huán)境可能會引起信號衰減，信號會有一定的波動，從而就會使得室內(nèi)定位的精確度會有所下降?；赗SSI指紋定位，數(shù)據(jù)需要前期的不斷采集，構(gòu)建精確的指紋數(shù)據(jù)。總體來說，位置指紋RSSI 定位的準(zhǔn)確度要比無線測距定位算法好。WIFI 定位的原理如圖1 所示。

圖1定位原理圖

3 定位系統(tǒng)分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

定位模塊、系統(tǒng)硬件和信息的交互三個部分組成了醫(yī)院樓宇、室內(nèi)定位系統(tǒng)。不同的用戶，不但可以在院內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位，而且還能相互發(fā)送信息，共享信息。系統(tǒng)的整體架構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 定位系統(tǒng)整體架構(gòu)

3.1 位置指紋庫建立功能模塊

3.1.1 定位區(qū)域以及AP 部署

醫(yī)院大樓內(nèi)的范圍主要的區(qū)域劃分和AP 全覆蓋地部署且定位的區(qū)域需要實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)。我們盡量用最少的AP 來完成所需覆蓋范圍的全覆蓋。這樣節(jié)省了數(shù)據(jù)采集的大量工作量。熱點(diǎn)的標(biāo)簽面一般有兩種，WIFI 標(biāo)簽和AP 標(biāo)簽。WIFI 標(biāo)簽有路由器的功能，覆蓋范圍約100 米，而AP 標(biāo)簽，覆蓋范圍相對較小，且容易受干擾信號不穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)對區(qū)域劃分和AP 的部署采用了一種較為高校的使用方法，在添加標(biāo)簽的過程中，先要考慮AP 后WIFI，WIFI 需要部署電源，不易全部部署，AP 覆蓋小，也不能大量使用。使用一個WIFI，在幾個AP 的盲區(qū)的地方，這樣是實(shí)現(xiàn)的了區(qū)域的全部覆蓋，如圖3。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫采集模塊

數(shù)據(jù)的測量對各個參考點(diǎn)主要是參考點(diǎn)處的RSSI 和物理位置，物理位置的測量是為了收集坐標(biāo)的，因?yàn)榄h(huán)境的原因，測出的結(jié)果相對穩(wěn)定，所以不需要多次測量，一般情況下，測量3次，取均值。RSSI 因?yàn)榄h(huán)境的原因，每次測的數(shù)據(jù)會有比較大的變化，一般都會測50 次。采集流程如圖4。

3.1.3 無線通信模塊設(shè)計(jì)

圖3 無盲區(qū)部署

圖4 采集流程

此模塊的主要功能通Socket 連接，將采集到的Client 數(shù)據(jù)傳輸給SERVER。Client 通過端口和Server 通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳遞的信息主要包括：終端到服務(wù)器端的WIFI 信息，服務(wù)器端到終端的定位信息。具體封裝代碼如下:

3.1.4 實(shí)時定位模塊設(shè)計(jì)

定時系統(tǒng)模塊是讀取指紋Data 和Wifi 所采集到的Data 在根據(jù)位置數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確定當(dāng)前移動終端做在的位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，主要包括：位置ID（標(biāo)記）、坐標(biāo)等。指紋表結(jié)構(gòu)（處理后），如表1 所示。

表1 指紋表結(jié)構(gòu)（處理后）

在線定位過程的核心代碼如下:

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選用Myqsl 數(shù)據(jù)庫。包括醫(yī)院室內(nèi)定位地圖數(shù)據(jù)、位置指紋數(shù)據(jù)，以及其他相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全存儲，Mysql 數(shù)據(jù)庫可以使用圖形工作界面的Navicat 進(jìn)行開發(fā)和管理，方便在數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中進(jìn)行相關(guān)的管理和查看。

位置指紋數(shù)據(jù)庫只要有：指紋信息、參考點(diǎn)等信息，如表2所示。地圖數(shù)據(jù)庫主要有參考點(diǎn)位置、參考點(diǎn)等信息，如表3 所示。

表2 位置指紋表結(jié)構(gòu)

表3 地圖數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

根據(jù)目前醫(yī)院的實(shí)際情況，對醫(yī)院室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)，為患者提供了精準(zhǔn)的室內(nèi)導(dǎo)航，使人流不在無序。系統(tǒng)的應(yīng)用，將會大大提高醫(yī)院服務(wù)和管理水平，改善醫(yī)患關(guān)系，是現(xiàn)代化醫(yī)院的重要組成部分。