5G+捐血站數(shù)智化建設與應用探索

盧亮 張艷艷 鄔旭群 王宋興

[摘要]持續(xù)提升獻血者的獻血體驗和滿意度是采供血機構(gòu)始終追求的目標。以深圳市血液中心觀瀾湖捐血站為試點，充分發(fā)揮5G專網(wǎng)高速率、低時延、大連接等特點，融合射頻識別、人臉識別、自動采血、電子標簽等技術(shù)，在協(xié)同工作模式下建立了SG+捐血站數(shù)智化應用。這減輕了采供血人員的工作壓力，提高了工作效率，提升了采血服務質(zhì)量，血液安全管理水平得以提升，促進了無償獻血的發(fā)展。

[關鍵詞]5G；捐血站；射頻識別技術(shù)；人臉識別技術(shù)；電子標簽技術(shù)；數(shù)智化

中圖分類號：R197.6-R331.1 文獻標識碼：B

1956年夏，美國達特茅斯學院舉行了歷史上第一次人工智能研討會，會上，麥肯錫首次提出“人工智能”概念，這被認為是人工智能誕生的標志。自此，各式各樣的智能化應用不斷出現(xiàn)并刷新著人類的認知。2022年，ChatGPT問世，這意味著人工智能達到了全新高度，人工智能取代部分人類工種已經(jīng)成為現(xiàn)實。近年來，在血液領域從業(yè)人員的不斷努力下，采供血機構(gòu)在血液采集、制備、存儲和血站管理等方面研發(fā)了各類智慧化軟硬件工具，建立了各具特色的智慧血液管理系統(tǒng)。但與智能制造、現(xiàn)代物流、電子商務等行業(yè)相比，采供血行業(yè)在數(shù)字化、智能化方面仍存在一定差距。多年來，深圳市血液中心積極嘗試新技術(shù)、新模式，為行業(yè)發(fā)展積極探索新路徑。2021年，該中心主持申報的“5G+智慧采供血管理模式”獲得國家工信部和國家衛(wèi)生健康委聯(lián)合確定的首批試點項目。截至2022年6月，深圳市累計超過500萬人次參與無償獻血，捐獻血液超過500萬單位，采供血工作處于全國領先行列。本研究總結(jié)了該中心“5G+智慧采供血管理模式”下的5G+捐血站數(shù)智化建設與應用方案。

15G+捐血站數(shù)智化建設需求分析

建設與深圳特區(qū)形象相匹配的5G+捐血站，不僅要滿足市民就近獻血需求，而且要方便市民了解獻血知識。在捐血站中，獻血者和醫(yī)護工作者分別執(zhí)行各自的工作流程。獻血者執(zhí)行流程為：獻血征詢-健康檢查-獻血前體測-獻血-休息-領證。醫(yī)護工作者執(zhí)行流程為：查驗征詢信息-執(zhí)行健康檢查-獻血前檢測-采血-將試管和血袋存入冰箱。這些具體的工作可視為一個個具體的對象，在實際應用中需要轉(zhuǎn)化為一個個數(shù)智化應用。對此，該中心以觀瀾湖捐血站為試點，在5G專網(wǎng)支持下，采用面向服務的架構(gòu)（Service-Ori-ented Architecture，SOA）進行全流程設計和創(chuàng)建，旨在使捐血站數(shù)智化應用實現(xiàn)跨地域、跨平臺兼容異構(gòu)，開發(fā)一系列與場景、設備、系統(tǒng)深度融合的基于射頻識別技術(shù)的智能化設備，實現(xiàn)采供血工作全流程、全要素、全實時數(shù)智化，真正達到資源共享的目的。

25G+捐血站數(shù)智化建設功能模塊設計

5G+捐血站數(shù)智化建設在設計時需遵循適度超前原則，以人工智能和5G技術(shù)為基礎，采用B/S、C/S混合模式，充分發(fā)揮SOA優(yōu)勢，統(tǒng)一管理多家研發(fā)公司的設備，注重先進性、安全性、可維護性，制訂適應性強的接口標準和文檔，以便不同研發(fā)公司間的設備能夠協(xié)同工作。5G+捐血站數(shù)智化建設系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

整個系統(tǒng)由5G專網(wǎng)模塊、可定制射頻組件、血站信息系統(tǒng)（Blood Establishment Information System，BIS）、智能采血系統(tǒng)組件、智能健康征詢系統(tǒng)組件等組成。為便于描述，本研究中“系統(tǒng)”特指捐血站系統(tǒng)，其余設備統(tǒng)稱“組件”。圖2是系統(tǒng)中組件相互間關系的描述。

（1）5G+物聯(lián)網(wǎng)應用。捐血站5G專網(wǎng)模塊充分考慮設備種類繁多、數(shù)據(jù)量大的特點，預留足夠的端口和帶寬。5G路由器為溫濕度傳感器、射頻讀寫器、音視頻監(jiān)控、專用設備、燈光、電源、冰箱、空調(diào)等設備分配IPv6地址，以便實時獲取信息，確保捐血站安全、高速運行。

（2）智能健康征詢系統(tǒng)組件。其主要功能是完成獻血表填寫。通過獻血者身份證，結(jié)合人臉識別技術(shù)，快速獲取獻血者基本信息；通過人像信息計算獻血者身高，自動測量體溫、血壓；信息采集完畢，自動傳輸?shù)紹IS中。

（3）智能采血系統(tǒng)組件。其主要有人臉識別、自動限制血液留樣速度、自動核對獻血碼、標本自動搖勻留樣、獻血條碼現(xiàn)場打印、防止醫(yī)療廢棄物污染設備、主針頭自動熱熔斷等功能。

（4）應用射頻組件的BIS。BIS結(jié)合射頻組件，實現(xiàn)系統(tǒng)前移、業(yè)務融合，在終端App同步完成業(yè)務操作與數(shù)據(jù)采集。

（5）儲血冰箱的射頻升級。在傳統(tǒng)儲血冰箱上安裝射頻組件，工作人員取出或存儲血液時，射頻組件能夠自動記錄所有操作的具體信息。冰箱每次開關門，射頻組件都能夠完成一次庫存血液的自動盤點。

35G+捐血站數(shù)智化應用

3.1智能健康征詢系統(tǒng)組件

獻血者進入捐血站，血站工作人員明確告知有關人臉識別技術(shù)應用的條件（已經(jīng)過血站內(nèi)部倫理審核，且獻血者有權(quán)拒絕）以及人臉信息的處理規(guī)則（目的、方式，范圍等），經(jīng)獻血者同意，采用身份證十人臉識別技術(shù)登記基本信息。針對未熟練掌控電腦操作的獻血者，可在志愿者幫助下完成問詢，錄入基本信息。已授權(quán)人臉識別的多次獻血者，可通過人臉識別系統(tǒng)自動完成信息錄入。

獻血者使用智能健康征詢系統(tǒng)組件時，只需站立在智能設備的腳踏板上，根據(jù)提示放置身份證，攝像頭自動抓取人臉信息，組件通過設備自動獲取身高、血壓、體溫等基礎數(shù)據(jù)。醫(yī)護人員完成征詢后，經(jīng)獻血者審核，信息無誤自動上傳到捐血站BIS中。

3.2智能采血系統(tǒng)組件

智能采血系統(tǒng)組件以7英寸觸控屏為操作中心，配置攝像頭進行人臉識別，主要識別對象包括醫(yī)護人員、獻血者、試管標簽、血袋標簽等。采血時，血液通過導管流人血袋，組件持續(xù)讀取血袋重量，計算采血流量，根據(jù)設定標準調(diào)整采血速度，實現(xiàn)智能限流。為避免溶血和凝塊，血袋在接收血液時持續(xù)自動搖晃（可自定義搖晃角度和次數(shù)），以保證血液質(zhì)量。在采集到設定血液量時，組件提示醫(yī)護人員拔針，機械手自動抓取主針頭并丟棄，降低醫(yī)護人員被針頭誤傷的風險。隨后，組件自動將血液導人檢測試管，封裝血袋和試管，放入儲血冰箱。

3.3與射頻組件融合的BIS

采用3D打印技術(shù)，實現(xiàn)可定制的射頻組件。通過射頻讀寫器，實現(xiàn)血液管理的自動化、無感化等功能，為BIS血液管理提供更加高效的數(shù)據(jù)獲取渠道，大幅度提高了工作效率。同時，通過智能化射頻識別設備，實現(xiàn)信息系統(tǒng)與業(yè)務操作的深度融合。例如，在全血交接中，由于血液交接匯總時需要顯示較完整的血液信息和自定義預警功能，BIS通過接口將需要交接的全血信息同步到射頻組件中，此時數(shù)據(jù)包含獻血碼、血型、RH（D）、血量、不足量標識、采血點等。由射頻組件執(zhí)行實物全血交接操作，將全血批量自動掃描核對結(jié)束后，射頻組件通過接口方式可將全血信息同步至BIS中，無需醫(yī)護人員操作，既減少了操作步驟，節(jié)約了操作時間，又增加了獻血碼、接收人、接收時間等數(shù)據(jù)。再如，在成品標簽制作環(huán)節(jié)，BIS可通過接口方式，將需要打印的射頻血袋標簽信息、合格血液制品信息同步至射頻組件，從而完成射頻血袋標簽打印。

3.4基于射頻組件的血液管理

在可定制射頻組件中秉承“三融合”（即與設備深度融合、與場景深度融合、與BIS深度融合），實現(xiàn)全過程、全要素、全實時信息采集，為數(shù)字化升級提供支撐。應用射頻組件后，整個血液管理流程轉(zhuǎn)化為射頻讀寫器對電子標簽的讀寫，識別速度、準確性大幅度提升。以血液交接為例，針對整箱血液，開箱查驗為常規(guī)操作，不可避免地造成人與血液的接觸，從而對血液安全產(chǎn)生一定風險，而射頻組件能夠穿透儲血箱，不開箱即可清晰掃描血袋上的電子標簽，在幾秒鐘內(nèi)即可完成整箱血液信息的讀取與核對工作。

3.55G與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合

IPv6有靜態(tài)和動態(tài)兩種分配地址方式。5G專網(wǎng)路由器中的DHCPv6對捐血站中的固定設備采用靜態(tài)地址，對移動或不常用設備采用動態(tài)地址分配，以保證設備連接的靈活性。對溫濕度傳感器、音視頻監(jiān)控、燈光、電源、冰箱、空調(diào)等設備的管理，凸顯了5G專網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢。例如，捐血站對溫濕度要求較為嚴格，通過5G與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，可從傳感器中獲取數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)自動判斷是否需要開啟空調(diào)、除濕器等，從而保障捐血站安全運作。

4應用效果

5G+捐血站數(shù)智化已經(jīng)在該中心觀瀾湖捐血站全面運行，其中，智能健康征詢系統(tǒng)組件、智能采血系統(tǒng)組件、基于射頻組件的血液管理、5G與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合等功能受到了獻血者和工作人員的廣泛好評。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，因受新冠疫情影響，2022年7月-2023年6月深圳市龍華區(qū)大浪捐血車、龍華天虹捐血站、龍華美麗AAA捐血站全血采集量均下降5%～10%，但觀瀾湖捐血站自2022年6月啟用以來，采血量穩(wěn)步上升，每月采集全血約400人次、機采血小板約200人次，這說明5G+捐血站數(shù)智化應用試點工作取得了初步成效。下一步，該中心將以點帶面，依托新技術(shù)開發(fā)更多功能，不斷拓展捐血站數(shù)智化應用范圍，實現(xiàn)血液安全和獻血服務水平的持續(xù)優(yōu)化。

5討論

建立精準預約、精準招募、精準采集以及精準輸注的全流程精準采供血管理體系，以高效率和高質(zhì)量保障血液安全為服務宗旨，建設高度信息化、自動化、智能化的血站，對全面提高我國采供血行業(yè)智慧化管理水平具有重要意義。數(shù)智化，簡單理解即數(shù)字化與智能化兩個層面的有機融合。數(shù)字化匯聚了大量數(shù)據(jù)，形成了物理世界到虛擬世界的映射；智能化基于大量數(shù)據(jù)的智能分析，提供面向問題解決和決策支持的智慧應用服務。5G+捐血站數(shù)智化建設與應用整體方案符合《血站管理辦法》《血站基本標準》《血站質(zhì)量管理規(guī)范》《血站技術(shù)操作規(guī)程》《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》《移動智能終端應用軟件預置和分發(fā)管理暫行規(guī)定》《國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)標準、安全和服務管理辦法（試行）》等法規(guī)要求，給國內(nèi)智慧采供血樹立了行業(yè)標桿。

5G+捐血站數(shù)智化建設與應用中，硬件是基礎，軟件是靈魂，管理者則擁有決策權(quán)，只有通過不斷創(chuàng)新，打破陳規(guī)，持續(xù)超越，才能不斷創(chuàng)造出更高水平的數(shù)智化應用。在5G+捐血站數(shù)智化建設與應用項目中，深圳市血液中心勇于創(chuàng)新，大膽借鑒先進技術(shù)，不拘泥于現(xiàn)有產(chǎn)品，智能采血系統(tǒng)組件開創(chuàng)了多項國內(nèi)第一，智能健康征詢系統(tǒng)組件給獻血者帶來了全新體驗，可定制化的射頻組件打破了設備固化模式，通過多維度深度融合實現(xiàn)了全過程、全要素、全實時信息采集與數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。目前，該項目已完成既定目標和相關建設任務，主要包括5G+智慧采供血專網(wǎng)構(gòu)建，并在此基礎上完成了5G+人臉識別采血系統(tǒng)、5G+RFID全流程跟蹤系統(tǒng)、5G+血液大數(shù)據(jù)分析與利用等既定業(yè)務應用場景的構(gòu)建，實現(xiàn)了基于5G組網(wǎng)背景下的采供血“四快一準一安全”總體目標（“四快”即身份識別快、數(shù)據(jù)聯(lián)動快、信息溯源快、應急響應快，“一準”即精準采供血管理，“一安全”即血液安全與保障）。

下一步，該中心將持續(xù)推廣5G+捐血站數(shù)智化建設與應用方案，重點關注5G+智慧采供血平臺的大數(shù)據(jù)分析，以深圳市30年采供血數(shù)據(jù)為基礎，將采集到的Hadoop文件存儲于集群，利用Spark計算引擎進行數(shù)據(jù)挖掘與清洗，完成大數(shù)據(jù)多維分析，實現(xiàn)精準化獻血招募，以期破解季節(jié)性缺血和血液庫存偏型難題。