Корпоративный телемедицинский комплекс для предупреждения эпидемических чрезвычайных ситуаций
CORPORATE TELEMEDICAL COMPLEX FOR PREVENTION OF EPIDEMIC EMERGENCY SITUATIONS

Изобретение относится к комплексам технологических решений в сфере здравоохранения, включающим в себя информационно-телекоммуникационные сети (ИТКС), средства хранения и цифровой обработки информации, программное обеспечение (ПО), процессы и сервисы по получению и анализу медикобиологических данных от пациентов, в частности, к комплексам, обеспечивающим передачу на центральную станцию тревожных сообщений и медицинских отчетов с указанием текущего местоположения пациентов, находящихся под наблюдением и/или вызвавших появление сигналов тревоги.
Как известно, с 1 июля 2020 года, вступил в действие федеральный закон (ФЗ) от 24.04.2020 №123-ФЗ, согласно которому в субъекте Российской Федерации - г. Москве установлен экспериментальный режим правового регулирования для создания необходимых условий разработки и внедрения технологий искусственного интеллекта (ИИ). Согласно ст. 1 этого закона, под ИИ подразумевается комплекс технологических решений, позволяющих имитировать когнитивные функции человека и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека. Указанный комплекс технологических решений включает в себя информационно-коммуникационную инфраструктуру, которую образуют информационные системы (ИС), ИТКС, ПО, процессы и сервисы по хранению и обработке данных и принятию ситуационных решений.
Задачами указанного экспериментального правового режима (ЭПР) являются: создание благоприятных правовых условий развития технологий ИИ, апробация этих технологий в одном из субъектов РФ, оценка по результатам эксперимента эффективности и результативности установления специального правового регулирования для дальнейшего распространения его на другие субъекты РФ (ст. 3 ФЗ №123-ФЗ).
Ключевым положением данного ФЗ является то, что нормативные правовые акты уполномоченного органа, руководящего экспериментом, применяются только в отношении участников ЭПР, приобретающих этот статус со дня включения в Реестр участников ЭПР. Реестр ведется уполномоченной организацией, контролируемой высшим органом исполнительной власти г. Москвы. Сведения об участниках эксперимента доступны неограниченному кругу лиц. Персональные данные, получаемые в ходе эксперимента, обезличиваются и не могут быть переданы лицам, не являющимся участниками ЭПР. По окончанию действия ЭПР эти базы персональных данных подлежат уничтожению. Участники ЭПР несут ответственность за соблюдение прав субъектов персональных данных в соответствии с Конституцией РФ и Федерального закона РФ «О персональных данных» от 27 июля 2006 г. №152-ФЗ.
Можно предположить, что появление и оперативный ввод в действие этого правового документа, затрагивающего фундаментальные права и свободы граждан, связаны, в том числе, с пандемией новой коронавирусной инфекции COVID-19, охватившей страну и весь мир в начале 2020 года, а также с необходимостью принятия скорейших мер по недопущению перехода эпидемической ситуации в стране в стадию чрезвычайной ситуации (ЧС). Выбор для проведения эксперимента Москвы связан, с одной стороны с тем, что в столице было зафиксировано наибольшее в стране количество заболеваний, а с другой стороны, с тем, что именно в Москве накоплен наибольший опыт как разработки, так и практического применения новейших технологических решений в сфере ИИ и телемедицины, которые могли бы существенно повысить эффективность борьбы с распространением эпидемий и избежать перехода их в стадию ЧС. Правовые основы для практического внедрения цифровых телемедицинских технологий у нас в стране заложены Федеральным законом от 29.07.2017 года №242-ФЗ и национальным стандартом (пока единственным в сфере телемедицины) ГОСТ Ρ 57757-2017.
История борьбы с эпидемиями и пандемиями показывает, что в фазе, предшествующей появлению эффективной вакцины против нового вида инфекции, главным средством противодействия ее распространению является медицинская сортировка (МС) выявленных путем тестирования инфицированных людей (как тяжело больных, так и бессимптомных переносчиков заразы), отделение (изоляция) инфицированных людей от здоровой части населения и введения для них карантина и режима самоизоляции. Принципиальным недостатком жестких мер регулирования правовых отношений людей в периоды эпидемий и пандемий является то, что изоляция трудоспособной части населения неизбежно сопровождается потерями экономического и психологического характера, которые со временем только усугубляются и в конечном счете могут привести к катастрофическим последствиям для экономики, психического здоровья граждан и жизнедеятельности всего государства. Не является панацеей и появление действенной вакцины против нового возбудителя инфекционного заболевания, поскольку высока вероятность мутации этого возбудителя и появления новых источников заражения. Для достижения же коллективного иммунитета к инфекции необходимо, чтобы антитела к нему появились у более 60 - 70% населения, что труднодостижимо в реальных условиях.
На преодоление этого принципиального противоречия всегда были направлены новейшие научно-технические достижения, приводившие к появлению новых прорывных технологий, позволяющих ослабить режимы самоизоляции и карантина и постепенно, по мере ослабления эпидемической ситуации, полностью отказаться от них. В настоящее время к таким технологическим прорывам можно отнести последние достижения мобильной медицины (mHealh), в том числе телемедицины, а также технологии ИИ.
Так, в мае этого года появилось сообщение о том, что компании Apple и Google разработали систему социального мониторинга, которая позволяет отслеживать контакты больных с коронавирусом (meduza.io/feature/2020/05/0) с помощью специального приложения для мобильного радиотерминала. Мобильные устройства, оснащенные операционными системами Ios и Android, находящиеся поблизости друг от друга, обмениваются с помощью этого приложения в стандарте Bluetooth сообщениями, содержащими идентификационные коды владельцев этих устройств и записывают у себя сообщения всех гаджетов, находящихся поблизости (в зоне действия Bluetooth-модемов). Как минимум, один раз в день каждое мобильное устройство скачивает со специального сервера информацию, полученную с других мобильных устройств, владельцы которых получили положительные результаты тестов на коронавирус, и сверяют со списком, зарегистрированным в этом устройстве. В случае совпадения пользователь получает уведомление о том, что он контактировал с заболевшим, а также инструкции о том, какие дальнейшие действия он должен предпринять. К сожалению, опыт применения данного технического решения в США, странах Европы и Азии наглядно показал невысокую эффективность этого технологического решения, не позволяющего достичь требуемого для контроля распространения эпидемии охвата населения (более 70%). Так, в Сингапуре в эксперименте приняли участие лишь 20% людей, а в Индии - всего лишь 4% населения. В Москве аналогичное мобильное приложение «Социальный мониторинг», разработанное по заказу департамента информационных технологий, начали использовать для маркирования и проверки местонахождения больных коронавирусной инфекцией в апреле этого года. Приложение «Социальный мониторинг» автоматически считывало геолокацию владельца телефона, но не отслеживало все перемещения пользователя, а только проверяло его местонахождение по зарегистрированному адресу. С помощью указанного приложения службы города мгновенно получали сигнал о том, что пациент с коронавирусом, который обязан находиться дома в режиме самоизоляции, нарушает карантин и подвергает опасности здоровье и жизнь других горожан. Планировалось также, что «Социальный мониторинг» будет периодически запрашивать у владельца фотографию, которая должна подтвердить, что данные геолокации относятся к нему, а не к кому-нибудь другому. Если заболевший нарушит карантин, то приложение автоматически сообщит об этом столичному оперативному штабу и пациента госпитализируют (www.rbc.ru/rbcfreenews-3.04.2020). Однако, так же, как и за рубежом, применение данной информационно-телекоммуникационной технологии не оказало заметного влияния на санитарно-эпидемическую ситуацию в столице. Как показала практика, недостатками режима «Социальный мониторинг» являются высокая вероятность ложных тревог и сложности, возникающие у среднестатистического пользователя с регистрацией приложения на мобильном устройстве, а у городских служб - с защитой персональных данных пользователей.
Недостаточной оказалась и скорость отслеживания контактов в указанном режиме как у нас в стране, так и за рубежом. По-мнению ученых Оксфордского университета вирус распространяется слишком быстро для того, чтобы можно было отслеживать контакты «вручную» на добровольной основе. Но распространение эпидемии можно контролировать, если процесс прерывания цепочки заболеваний будет автоматизированным, то есть более быстрым, достоверным и масштабным, причем осуществляться под единым корпоративным управлением на всей контролируемой территории.
Наглядные примеры эффективности такого подхода демонстрируют современные технические средства вооружения и военной техники (ВВТ), имеющие в своем составе как средства мониторинга (разведки), так и средства реагирования (удара) - разведывательно-ударные комплексы (РУК) («Алгоритм функционирования РУК «ПЛСС», vuniver.ru/work3181). Как известно, в основу всех существующих и перспективных РУК положен принцип «в едином контуре и в близком к реальному масштабе времени (РМВ)», подразумевающий реализацию следующей последовательности взаимосвязанных действий:
обнаружение и распознавание объектов (целей), подлежащих поражению;
маркирование этих целей, двухэтапное определение их местоположения путем начального («грубого») целеуказания и последующего точного измерения координат цели для нанесения удара;
захват и взятие целей на автосопровождение с использованием цифровых пультовых устройств, ИТКС и иных технических средств обработки информации, в т.ч. базирующихся на машинном зрении и технологиях ИИ;
применение процедур и сервисов цифровой обработки данных для принятия эффективных оперативных решений и мер быстрого реагирования.
Неотъемлемыми составными частями таких РУК являются:
комплекс средств оптической и радиотехнической разведки, в частности, телевизионных (ТВ) и тепловизионных (ТПВ) камер панорамного обзора, а также детекторов радиоизлучения и радиопеленгаторов;
помехоустойчивые, криптозащищенные цифровые каналы связи и передачи данных;
пультовые устройства для автосопровождения целей, целеуказания и наведения на объекты поражения высокоточного (неядерного) оружия, оснащенного средствами самонаведения.
Указанный принцип «в едином контуре и в близком к РМВ»и положен в основу предлагаемого в настоящей заявке технического решения. В рассматриваемом случае этот принцип применен для технологического решения санитарно-эпидемиологической задачи в условиях «повышенной готовности», т.е. в стадии развития эпидемической ЧС, при которой Федеральным законом №123-ФЗ разрешены некоторые временные ограничения прав граждан, связанных с защитой персональных данных. В качестве объектов наблюдения (мониторинга) рассматривается основная часть трудоспособного населения - работники крупных городских промышленных и транспортных предприятий, которые путем тестирования определены (маркированы) в качестве носителей инфекции. В этом случае вышеупомянутый «единый контур взаимосвязанных действий» можно представить в виде следующей последовательности операций над материальными объектами:
• выявление путем поголовного предсменного (предрейсового) медицинского осмотра и тестирования работников, в том числе бессимптомных больных, являющихся скрытыми переносчиками инфекции;
• МС инфицированных, то есть распределение их на группы, исходя из потребности в однородных профилактических мерах (самоизоляция, карантин) и различного рода лечебных мероприятиях, в зависимости от медицинских показаний и возможностей оказания медицинской помощи, в том числе эвакуации в различные лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ) и стационары;
• маркирование в качестве «объектов мониторинга» бессимптомных и больных в легкой форме, не отправленных в стационары, на основе использования их персональных данных, включая изображения лиц, а также прошлых и настоящих медикобиологических показателей;
• определение (предварительное, а затем точное) текущего местоположения указанных «объектов мониторинга» и взятие их на автосопровождение с помощью технических средств наблюдения, ИТКС и цифровых пультовых устройств;
• оценка степени опасности указанных лиц для здоровой части населения контролируемой территории, принятие логистических решений и мер быстрого реагирования, включая МС, зонирование, ограничение возможностей перемещения зараженных людей в определенных зонах и применение мер административного характера к нарушителям в виде предупреждений, штрафов либо принудительной изоляции.
Как известно, ключевым фактором, определяющим эффективность любых «разведывательно-ударных» действий, является значение интервала времени между моментами обнаружения объекта и принятия мер быстрого реагирования - «время реагирования» (BP). Чем меньше BP, тем выше эффективность действия как РУК военного назначения, так и телемедицинского комплекса для мониторинга объектов и быстрого реагирования на их поведение, решающего задачу предупреждения возникновения эпидемической ЧС на контролируемой территории.
Из уровня информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), специально предназначенных для манипулирования медицинскими данными или обработки медицинских данных (класс G16H МПК), к которым относятся и ИКТ, предназначенные для противодействия распространению инфекционных заболеваний, известны технические решения, принцип действия которых аналогичен описанному выше базовому принципу работы РУК. Эти решения относятся, в первую очередь, к ИКТ, используемым для оказания экстренной медицинской помощи при патологиях, развивающихся у человека стремительно (в считанные минуты) и принуждающих к принятию незамедлительных медицинских решений и действий по спасению пациентов. К таким патологиям относятся, в первую очередь, сердечно-сосудистые заболевания, грозящие внезапной остановкой сердца (ВОС). Это - угрожающая аритмия и фибрилляция желудочков сердца. Для предупреждения ВОС в кардиологии развитых стран (США, Японии и др.) применяется метод «ранней (общедоступной) дефибрилляции». По сути, эта процедура является в ряде критических для человека кардиологических ситуаций единственно возможным шансом восстановить гемодинамически эффективные сердечные сокращения и спасти человека от неминуемой смерти. Известно, что с каждой потерянной минутой с момента остановки сердца до момента начала применения сердечно-легочной реанимации (СЛР) и дефибрилляции, уровень выживаемости снижается на 7-10%. Соответственно, указанный интервал не должен превышать 3-5 минут.
В соответствии с «Рекомендациями по проведению реанимационных мероприятий» Европейского совета по реанимации (3 издание под ред. Мороза В.В. в версии 2015 года), для уменьшения интервала BP до столь малых значений все действия по спасению пострадавшего должны быть объединены в так называемую «цепочку выживания», состоящую, как и «единый контур» в РУК, из следующей последовательности максимально оперативных взаимосвязанных действий по «распознаванию у пострадавшего критического состояния заболевания - оповещению об этом службы экстренной медицинской помощи и окружающих - немедленному началу процедур СЛР и автоматической наружной дефибрилляции».
Данная процедура релизована в «Способе общедоступной автоматической наружной дефибрилляции» по патенту RU №2673373, A61B 5/00, G06Q 10/10, G16H 10/60, в котором при остром сердечном приступе пациента, находящегося во внебольничных условиях, например, на улице, в парке и т.п., оказавшийся рядом с пострадавшим доброволец, передает со своего мобильного радиотерминала (телефона, смартфона и т.п.) экстренный вызов оператору центра медицинской помощи, содержащий информацию о причине вызова и примерном (определяемом по местным ориентирам) местонахождении пострадавшего. После этого доброволец передает оператору центра медицинской помощи сведения, необходимые для установления личности пострадавшего и диагноза - идентификационные данные (ИД), например, паспортные сведения и фотографию или видеокадр лица пострадавшего. Оператор центра медицинской помощи проводит по этой информации поиск в базах данных о пациентах, находящихся в группе риска, и идентифицирует пострадавшего как кардиобольного пациента. При этом экстренный вызов осуществляют через службу 112, которая переправляет информацию о пациенте на терминал мобильной связи оператора центра медицинской помощи, обслуживающего территорию, на которой зафиксирован данный случай. После этого оператор с пульта центра медицинской помощи определяет местонахождение и идентификационный номер ближайшего к пострадавшему автоматического наружного дефибриллятора (АНД) и передает эти сведения на мобильный радиотерминал добровольца. Одновременно он формирует и передает команды на включение звукового оповещения с данного АНД и открытие доступа к нему, а также начинает передачу на мобильный радиотерминал добровольца инструкций по проведению СЛР и автоматической дефибрилляции.
Вариантами технической реализации описанного выше способа являются «Радиоканальный комплекс кардиоконтроля и спасения в жизнеугрожающих ситуациях» по патенту на изобретение RU №2676443, A61B 5/0404 и «Территориальная система экстренной кардиологической помощи» по патенту на изобретение RU №2673108, А61В 5/0432, А61В 5/02, G06T 5/00.
Обе территориально распределенные системы содержат пультовое устройство дежурной службы скорой медицинской помощи, в состав которого входят микроконтроллер и связанные с ним модем беспроводной сети связи, блоки отображения, оповещения и управления, база персональных данных и медицинских показателей пациентов, а также распределенные на контролируемой территории устройства наблюдения за поведением людей, каждое из которых содержит микроконтроллер, к выходам которого подключены блок звукового сопровождения и видеорегистратор, а другие входы/выходы связаны с дисплеем, модемом беспроводной сети связи и процессором предварительной обработки изображений, видеовходы и выходы управления которого связаны с видеокамерами, кроме того, пультовое устройство дежурной службы скорой медицинской помощи содержит связанные друг с другом процессор распознавания лиц и базу изображений лиц пациентов. При этом микроконтроллер пультового устройства выполнен с видеопортом, к которому подключен процессор распознавания лиц.
Видеокамеры широко используются в настоящее время в сфере охраны и безопасности для наблюдения за поведением людей в публичных местах, например, на железнодорожном транспорте. Так, в патенте RU №2484532, G08B 13/196, G08B 25/08, H04N 7/18 описана система видеонаблюдения пассажирского вагона поезда, которая содержит, как-минимум, одну видеокамеру, установленную с возможностью просмотра, по меньшей мере, части внутреннего пространства пассажирского вагона. Видеокамера подключена к видеорегистратору, с которым связан блок контроля и управления. Видеорегистратор выполнен с возможностью подключения к системе передачи данных и монитору, установленному в купе проводника. Решение направлено на повышение безопасности перевозок пассажиров и сохранности подвижного состава. Видеокамеру, выполненную, в антивандальном варианте, скрытно устанавливают с возможностью передачи изображения мест, наиболее опасных с криминальной точки зрения, на компьютерную систему начальника поезда. Передача изображений может быть осуществлена при этом как по радиоканалу, так и по проводной сети.
В Москве вышеупомянутые компоненты указанных систем безопасности используются в рамках городских территориально распределенных комплексов наблюдения, контроля и фиксации нарушений при движении автотранспорта и видеонаблюдения людей на улицах, во дворах и подъездах домов. Наблюдение и мониторинг осуществляются в них с помощью сетевых видеокамер и пультовых устройств с использованием ПО на основе нейроподобных алгоритмов, имитирующих когнитивные функции человека. Причем идет активное наращивание таких систем с резким увеличением из года в год количества видеокамер и совершенствованием алгоритмов цифровой обработки видеоинформации с использованием современных технологий ИИ и машинного зрения. Так, в публикации «Москва создаст новую платформу для анализа данных жителей города» на rbc.ru/technology_andmedia от 15.04.2020 сообщается о том, что компания Ubic выиграла конкурс на модернизацию «Системы управления данными в распределенной вычислительной среде», а компания «Интермобилити» - на эксплуатацию и развитие геоинформационной системы (ГИС) «Единая мобильная платформа г. Москвы». В начале 2020 года была предпринята попытка использовать такие «умные» камеры для «вычисления» нарушителей режима самоизоляции в Москве, в связи с пандемией нового вируса COVED-19, которая, однако, оказалась не вполне удачной (profile.ru, 18.04.2020).
Недостаток подобных частных ИКТ-решений состоит в том, что они не позволяют устранить отмеченное выше принципиальное противоречие между медицинской потребностью в переводе большой части трудового населения на режим самоизоляции и необходимостью поддержания при этом активной производственной деятельности. Как показала пандемия COVID-19, это противоречие является сейчас наиболее актуальной социальной проблемой, которая особенно остро проявляется в крупных мегаполисах. Радикальное решение указанной проблемы путем создания единого для мегаполиса противоэпидемического комплекса технических средств, охватывавшего бы в качестве объектов мониторинга все слои населения (рабочих, служащих, учащихся, самозанятых и пенсионеров) в настоящее время вряд ли возможно. Это потребовало бы не только огромных финансовых затрат, но и решения ряда правовых проблем, связанных с фундаментальными конституционными правами и свободами граждан, а также с обеспечением защиты информации и разграничения доступа к большим объемам разнородных персональных данных. Более реальным и потенциально эффективным направлением решения указанной социальной проблемы представляется создание противоэпидемических комплексов по корпоративному признаку, в первую очередь, в наиболее крупных производственных и транспортных компаниях с интеграцией их в уже существующие общегородские ИТКС. Такое решение позволило бы значительно ослабить остроту указанной социальной проблемы. Как уже было отмечено выше, правовая база для такого решения существует в виде вышеупомянутых Федерального закона №242-ФЗ «О телемедицине» и Федерального закона №123-ФЗ по установлению (в порядке эксперимента на 5 лет) в г. Москве специального регулирования в целях создания необходимых условий для разработки и внедрения комплекса технологий ИИ.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение технической проблемы, состоящей в расширении арсенала технических средств, используемых при проведении комплекса мероприятий, направленных на уменьшение риска возникновения эпидемических ЧС, на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба и материальных потерь (ФЗ от 21.12.1994 №68-ФЗ в ред. ФЗ от 30.12.2008 №309-ФЗ). Речь идет о создании корпоративного телемедицинского комплекса, применение которого позволяло бы, с одной стороны, ослабить режим самоизоляции для значительной части трудоспособного населения, а с другой стороны, благодаря проведению массового тестирования, МС выявленных с помощью тестов носителей инфекции, зонирования и последующего мониторинга данных объектов («целей»), выявлять нарушителей режимов изоляции и карантина и оперативно воздействовать на них. Появление и регламентированное применение такого комплекса позволило бы рассчитывать на значительное снижение темпов распространения новых инфекций, в первую очередь, среди той части населения, которая вносит наибольший вклад в экономику страны. Ожидаемый технический результат состоит в реализации указанной функции назначения.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является описанная выше «Территориальная система экстренной кардиологической помощи» (патент RU №2673108). Прямое (без существенных конструктивных изменений) применение этой системы в качестве технического решения рассматриваемой противоэпидемической задачи не представляется возможным. Это является следствием того, что понятие «ЧС» относится не к каждому конкретному человеку, как в традиционной медицине, а к территориально распределенным массам людей с непредсказуемым поведением. Соответственно, необходима не индивидуальная помощь медицинского работника или добровольца, а скоординированные из единого центра действия «группировки сил и средств». Не случайно поэтому, что в документах Минздрава этот термин не используется. Зато он является одним из ключевых в документах МЧС. Так, согласно «Методическим рекомендациям по оказанию медицинской помощи пострадавшим при ЧС», М.: ФБГУ «Всероссийский центр медицины катастроф «Защита», 2016, под термином «группировка сил и средств» понимают организационно, функционально и территориально объединенные в различные фактически военизированные формирования человеческие ресурсы и технические средства, привлекаемые для решения конкретных задач предупреждения и ликвидации последствий ЧС. Ближайший аналог, относящийся к ИКТ медицинского назначения, не имеет в своем составе функциональных узлов, которые позволяли бы ему обнаруживать, распознавать и осуществлять мониторинг множества людей, непредсказуемо появляющихся в различных точках контролируемой территории. Введение в него таких узлов для превращения из технического средства общемедицинского назначения в техническое средство, позволяющее решать оперативные задачи по предупреждению ЧС, и является сутью настоящего предложения.
На получение этого качественно нового технического эффекта и направлено создание предлагаемого корпоративного телемедицинского комплекса.
Для достижения ожидаемого технического результата в известную территориальную систему, содержащую размещенные на контролируемой территории устройства наблюдения за поведением людей и пультовое устройство дежурной службы медицинской помощи, выполненные с возможностью обмена между собой информацией с помощью ИТКС, а также с возможностью информационного взаимодействия посредством ИТКС с центром контроля состояния здоровья пациентов и облачным хранилищем данных («облаком») в Единой Государственной информационной Системе в сфере здравоохранения (ЕГИСЗ), в которой пультовое устройство дежурной службы медицинской помощи выполнено с пультовым микроконтроллером, коммуникационный вход которого подключен к выходу блока модемов ИТКС, и содержит, кроме того, блоки отображения, оповещения и управления, базу персональных данных и медицинских показателей работников предприятия, базу изображений лиц пациентов и процессор распознавания лиц пациентов, а каждое устройство наблюдения за поведением людей содержит связанные друг с другом блок видеодатчиков и блок оптико-механического управления видеодатчиками, а также объектовый микроконтроллер, к коммуникационному входу которого подключен выход блока модемов ИТКС, а аудиовыход и видеовыход соединены, соответственно, со входами блока звукового оповещения и видеорегистратора, введены следующие новые конструктивные узлы: в пультовое устройство дежурной службы медицинской помощи - дополнительный пультовой микроконтроллер и последовательно соединенные буферная память и пультовой блок формирования сообщений, выход которого подключен к одному из входов блока модемов ИТКС, а в каждое устройство наблюдения за поведением людей введены связанные друг с другом дополнительный объектовый микроконтроллер и объектовый блок формирования сообщений, а также последовательно соединенные устройство обработки видеоинформации в реальном времени и блок экстраполяции траектории движения объекта, выход которого подключен ко второму входу объектового блока формирования сообщений, при этом пультовой микроконтроллер выполнен с дополнительными входом/выходом, которые связаны со вторыми выходом/входом дополнительного пультового микроконтроллера, второй выход дополнительного пультового микроконтроллера подключен ко входу буферной памяти, а его третий выход соединен со вторым входом пультового блока формирования сообщений, причем в устройстве наблюдения за поведением людей объектовый микроконтроллер выполнен с дополнительными входом/выходом, которые связаны с первыми выходом/входом дополнительного объектового микроконтроллера, а видеорегистратор - с дополнительным записывающим входом, который соединен с третьим выходом дополнительного объектового микроконтроллера, третий вход которого подключен ко второму выходу устройства обработки видеоинформации в реальном времени, а четвертые вход/выход соединены, соответственно, со вторыми выходами/входами блока оптико-механического управления видеодатчиками.
В предпочтительном варианте построения блока видеодатчиков он содержит коммутирующее устройство, первые вход/выход которого соединены с ТВ-камерой, а вторые - с ТПВ-камерой, при этом управляющие вход/выход коммутирующего устройства являются управляющими входом/выходом блока видеодатчиков, а его выход служит видеовыходом указанного блока видеодатчиков. При этом устройство обработки информации в реальном времени содержит последовательно соединенные блок улучшения визуального качества изображения, вход которого является входом указанного устройства, блок автозахвата объекта и блок автосопровождения объекта, выход которого является выходом указанного устройства, при этом выход блока улучшения визуального качества изображения является вторым выходом указанного устройства обработки информации в реальном времени.
Суть изобретения поясняется на фиг. 1 - фиг. 6.
Фиг. 1 показывает место предлагаемого корпоративного телемедицинского комплекса в городской информационно-коммуникационной инфраструктуре.
Фиг. 2 иллюстрирует процедуру выявления заболевания у «объектов мониторинга» путем двухэтапного тестирования на наличие вирусной инфекции (носит пояснительный характер).
На фиг. 3 представлена структурная схема построения пультового устройства дежурной службы медицинской помощи.
На фиг .4 показана структурная схема построения устройства наблюдения за поведением людей.
На фиг. 5 приведена структурная схема устройства обработки информации в реальном времени.
На фиг. 6 показана структурная схема блока видеодатчиков.
На указанных рисунках использованы следующие обозначения: 1 - пультовое устройство дежурной службы медицинской помощи; 2 - устройство наблюдения за поведением людей; 3 - база персональных данных и медицинских показателей пациентов; 4 - база изображений лиц пациентов; 5 - процессор распознавания лиц пациентов; 6 - пультовой микроконтроллер; 7 - блок видеодатчиков; 8 - блок оптико-механического управления видеодатчиками; 9 - блоки отображения, оповещения и управления; 10 - блок модемов ИТКС; 11 - устройство обработки информации в реальном времени; 12 - ТВ-камера; 13 - ТПВ-камера; 14 - коммутирующее устройство; 15 - блок улучшения визуального качества изображения; 16 - блок автозахвата объекта; 17 - блок автосопровождения объекта; 18 - объектовый микроконтроллер; 19 - дополнительный объектовый микроконтроллер; 20 - видеорегистратор; 21 - дополнительный пультовой микроконтроллер; 22 - блок экстраполяции движения объекта; 23 - объектовый блок формирования сообщений; 24 - буферная память; 25 - объектовый блок формирования сообщений.
Предлагаемый корпоративный телемедицинский комплекс для предупреждения эпидемических ЧС содержит пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи и размещенные на контролируемой территории устройства 2 наблюдения за поведением людей, выполненные с возможностью информационного обмена с помощью ИТКС общего назначения (GSM/GPRS, Wi-Fi, Internet и др.) между собой, с центром контроля состояния здоровья пациентов и «облаком» ЕГИСЗ. Пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи содержит пультовой микроконтроллер 6, коммуникационный вход которого подключен к блоку 10 модемов ИТКС, блоки 9 отображения, оповещения и управления, базу 6 персональных данных и медицинских показателей работников предприятия, базу 7 изображений лиц пациентов и процессор 5 распознавания лиц пациентов, а также дополнительный пультовой микроконтроллер 6 и последовательно соединенные буферную память 24 и пультовой блок 25 формирования сообщений, выход которого подключен к блоку 10 модемов ИТКС. Каждое устройство 2 наблюдения за поведением людей содержит связанные друг с другом блок 7 видеодатчиков и блок 8 оптико-механического управления видеодатчиками, а также объектовый микроконтроллер 18, к коммуникационному входу которого подключен блок 10 модемов ИТКС, а аудиовыход и видеовыход соединены, соответственно, со входами блока 21 звукового оповещения и видеорегистратора 20, связанные друг с другом дополнительный объектовый микроконтроллер 19 и объектовый блок 23 формирования сообщений, а также последовательно соединенные устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени и блок 22 экстраполяции траектории движения объекта, выход которого подключен ко второму входу объектового блока 23 формирования сообщений. При этом дополнительные вход/выход пультового микроконтроллера 6 связаны с первыми выходом/входом дополнительного пультового микроконтроллера 21, второй выход которого подключен ко входу буферной памяти 24, а его третий выход соединен со вторым входом пультового блока 25 формирования сообщений. Дополнительные вход/выход объектового микроконтроллера 18 связаны со вторыми выходом/входом дополнительного объектового микроконтроллера 19, а дополнительный записывающий вход видеорегистратора 20 соединен с третьим выходом дополнительного объектового микроконтроллера 19, третий вход которого подключен ко второму выходу устройства 11 обработки видеоинформации в реальном времени, а его четвертые вход/выход соединены, соответственно, со вторыми выходами/входами блока 7 оптико-механического управления видеодатчиками.
В предпочтительном варианте исполнения предлагаемого корпоративного телемедицинского комплекса устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени содержит последовательно соединенные блок 15 улучшения визуального качества изображения, вход которого является входом указанного устройства, блок 16 автозахвата объекта и блок 17 автосопровождения объекта, выход которого является выходом указанного устройства, при этом выход блока 15 улучшения визуального качества изображения является вторым выходом указанного устройства 11 обработки информации в реальном времени.
Блок 7 видеодатчиков содержит коммутирующее устройство 14, первые вход/выход которого соединены с ТВ-камерой 12, а вторые - с ТПВ-камерой 13, при этом управляющие вход/выход коммутирующего устройства 14 являются управляющими входом/выходом блока 7 видеодатчиков, а его выход служит видеовыходом указанного блока.
Промышленная применимость предлагаемого корпоративного телемедицинского комплекса для предупреждения эпидемических ЧС подтверждается тем, что он может быть реализован на программно-аппаратных узлах, реализуемых с использованием серийных изделий, большая часть которых уже внедрена и успешно эксплуатируется в столичном хозяйстве. При этом могут быть использованы как отечественные программно - аппаратные решения, предложенные в рамках диверсификации оборонно-промышленного комплекса, так и зарубежные изделия, доступные на рынке электронно-вычислительной техники и ИКТ.
Так, в основу реализации процессора 5 распознавания лиц пациентов, являющегося интеллектуальным ядром пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи, может быть положен созданный российской компанией «Вокорд» алгоритм распознавания образов Vocord DeepVol, основанный на использовании технологий глубоких нейронных сетей, который еще в 2016 году занял первое место по версии авторитетной мировой экспертной онлайн-площадки MegaFace, обойдя всех конкурентов, включая алгоритм Google (CNews «Российские технологии распознавания лиц в топе MegaFace»).
По итогам тестов алгоритм Vocord DeepVol правильно распознал более 75% предъявленных ему лиц, что на сегодняшний день является лучшим результатом в мире. При этом четвертую строчку рейтинга заняла разработка российской компании NTechLAB, на базе которой построена Городская система видеонаблюдения Москвы, которая к концу 2018 года включала в себя 160 тыс. видеокамер и охватывала 95% подъездов жилых домов (www.comnews.ru). Указанная технология позволяет выделять лица людей в видеопотоке, сравнивать выделенные лица с лицами в эталонных базах и распознавать их в реальном времени, уведомляя оператора о совпадении. Эта система отслеживает движение объектов в видеопотоке и сравнивает с базами медиаданных. Алгоритм находит нужное лицо по фотографии и персональным данным за несколько секунд. Технология нейронных сетей, реализуемая в вышеупомянутых отечественных системах видеонаблюдения, предъявляет минимальные требования к изображениям, которые предстоит анализировать, и может работать со съемкой лиц практически с любого ракурса даже при плохом освещении и при закрытой нижней части лица (человек в медицинской маске). Эта технология считается лучшей в мире по качеству работы с самой сложной базой изображений типа wild exploration, включающей в себя фотографии людей, снятые в случайных условиях и с разным разрешением, причем лица могут быть частично закрыты. Поэтому указанное решение способно обеспечивать высокую точность видеопоиска не только в "лабораторных", но и в реальных уличных условиях. Указанные современные технологии ИИ активно применяются в Москве в рамках городских программ "умный город" и «безопасный город». Еще в 2018 году плотность видеокамер в Москве составила 54,6 шт. на квадратный километр (что больше, чем, например, в Нью-Йорке или Барселоне) и при этом указанный разрыв продолжает с каждым годом увеличиваться. Вышеупомянутые алгоритмы включают в себя также операции выявления изменений («change detection») на изображениях, экстраполяции траектории перемещения объекта наблюдения, автосопровождения, экстраполяции траектории и прогнозирования местоположения при передаче объекта слежения соседнему устройству наблюдения.
Автосопровождение объекта с использованием блока 7 видеодатчиков и блока 8 оптико-механического управления видеодатчиками в устройствах 2 наблюдения за поведением людей можно реализовать с помощью PTZ-камер (www.secnews.ru/pr/22969). Когда в поле зрения этой камеры оказывается движущийся объект, она начинает сопровождать его - автоматически поворачивается так, чтобы он оставался в центре кадра и подстраивает зум, если меняется расстояние до этого объекта. Видеоаналитика, используемая в устройстве 11 обработки видеоизображений в реальном времени, применяется в скоростных поворотных купольных PTZ-камерах компании Hanwha Techwin. Построенное на базе таких видеокамер устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени, содержащее блок 15 улучшения визуального качества изображений, блок 16 автозахвата объекта и блок 17 автосопровождения объекта аналогично многофункциональным системам обработки изображений оптоэлектронных систем (ОЭС), широко применяемым в настоящее время в авиационных комплексах ВВТ, в частности, в семействе изделий авионики «Охотник». Эти приборы, а также используемые в них алгоритмы описаны в статьях: Алпатов Б.А. «Семейство многофункциональных систем обработки изображений «Охотник». «Цифровая обработка сигналов», №4, 2010, с. 44-51 (www.dspa.ru), Алпатов Б.А., Блохин А.Н. «Модели и алгоритмы обнаружения и выделения движущихся фрагментов изображений», «Автометрия», 4, 1995, с. 45-49, Алпатов Б.А. и др. «Методы автоматического обнаружения и сопровождения объектов», «Обработка изображений и управление», «Радиотехника», 2008 и др.
Режим геолокации в рассматриваемом комплексе может быть реализован аналогично тому, как это сделано в современных мобильных радиотерминалах (смартфонах, айфонах, планшетах). Режим обмена информацией с облачными хранилищами данных может быть реализован аналогично ранее упоминавшимся приложениям Apple-Google и «Социальный мониторинг».
Для связи и передачи информации в системе не требуется каких-либо специфических устройств, сетей и протоколов, кроме тех, которые входят в состав общедоступных ИТКС (GSM/GPRS, Wi-Fi, Internet).
Что касается других конструктивных узлов, в частности, применяемых в пультовом устройстве 1 дежурной службы медицинской помощи, то они могут быть реализованы на аналогичных узлах широко используемых на практике пультовых устройств тревожной сигнализации для охраны объектов недвижимости (ГОСТ Ρ 52435-2005 "Технические средства охранной сигнализации").
Таким образом, возможность промышленной применимости предлагаемого комплекса не вызывает сомнений.
Рассматриваемый корпоративный телемедицинский комплекс для предупреждения эпидемических ЧС работает следующим образом.
На подготовительном этапе работы комплекса в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи, обслуживающей данное промышленное, строительное или транспортное предприятие, вводят персональные данные потенциальных «объектов мониторинга» - всех работников данного предприятия. Эти данные включают в себя полученные из отдела кадров компании паспортные данные работника, номера его домашнего телефона и мобильных радиотерминалов, адреса электронной почты, фото- или видео- изображения лица, а также медицинские показатели этих работников, сведения о наличии у них хронических заболеваний и прочие медицинские данные, полученные из медико-санитарной части (МСЧ) указанного предприятия. При использовании на данном предприятии режимов предсменного (предрейсового) и/или послесменного (послерейсового) осмотра эти данные ежедневно (за исключением нерабочих дней) актуализируют, что способствует своевременному выявлению и медицинской сортировке инфицированных работников - «объектов мониторинга». Пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи может находиться как на территории предприятия, например, входить в состав штатного оборудования МСЧ, так и располагаться вне территории данного предприятия - в организации, обслуживающей нескольких корпоративных клиентов на территории города или его административного образования. В соответствии с Федеральным законом №123-ФЗ, указанная специализированная служба и контролируемые ею предприятия должны быть зарегистрированы в Реестре участников ЭПР (см. выше), что позволяет им обмениваться обезличенными персональными данными о работниках предприятий, не нарушая ФЗ «О персональных данных». В число участников ЭПР должны входить также компания-оператор ИТКС и центр контроля состояния здоровья пациентов, осуществляющий медицинское обслуживание предприятий данного региона, а также компания, обеспечивающая доступ к «облакам» ЕГИСЗ (фиг. 1).
При переводе данного предприятия в режим повышенной готовности к эпидемической ЧС на его территории вводится режим обязательного тестирования работников на возбудитель нового инфекционного заболевания. Для лучшего понимания принципов функционирования предлагаемого корпоративного комплекса во взаимодействии с общегородской информационно-коммуникационной инфраструктурой рассмотрим для конкретности двухэтапную процедуру (фиг. 2) тестирования на коронавирус COVID-19 («Тестирование на коронавирусную инфекцию», www.wikipedia.org). Эта процедура представляет собой подготовительный этап к началу работы комплекса.
Указанная процедура начинается с того, что в проходной предприятия или в помещении МСЧ всем заступающим на смену работникам проводят экспресс-тестирование на наличие характерных симптомов данного инфекционного заболевания, например, повышенной температуры. Работники, у которых обнаружена высокая температура, а также сотрудники с нормальной температурой, но которые подлежат в этот день плановой проверке на наличие инфекции, согласно заранее установленному временному графику тестирования, направляются в МСЧ на первичное обследование. Вначале работники проходят серологическое тестирование  - иммунноферментный анализ, или тест на антитела. Для этого у них берут пробу крови из пальца или вены и проводят приборный анализ, например, с использованием специальных полосок (аналогично известным приборным тестам на беременность или на заболевание диабетом). Данный этап тестирования не требует лабораторных исследований проб и может быть проведен в кратчайший срок в помещении МСЧ.
Работники с нормальной температурой, у которых антитела в крови не обнаружены, допускаются к рабочей смене. Работники с повышенной температурой и/или с обнаруженными антителами в крови остаются в МСЧ и проходят второй этап тестирования для выявления активного возбудителя инфекции - так называемый молекулярный, или ПЦР-тест. Для этого у них берется биоматериал в виде мокроты, слюны или мазка из носоглотки, который помещается в специальный контейнер и отправляется в лабораторию, которая может находиться в дежурной службе медицинской помощи или в МСЧ данного или соседнего предприятия. Поскольку этот этап тестирования требует определенного времени (сутки и более, в зависимости от степени загруженности данной лаборатории) указанная категория работников временно отстраняется от смены. Пациенты с повышенной температурой проходят терапевтическое обследование и последующую МС. Согласно вышеупомянутым «Методическим рекомендациям» ФБГУ «Защита», 2016, процедура МС представляет собой разделение больных на группы, исходя из нуждаемости в однородных лечебно-профилактических мероприятиях, в зависимости от медицинских показаний, возможного объема медпомощи и принятого порядка медицинской эвакуации. В соответствии с «Методикой работы стационарных отделений скорой медицинской помощи» (2015 г.) МС осуществляется на основе балльной оценки по шкале METTS характеристик пульса (Ps), артериального давления (АД), сатурации крови (SpO2) и температуры тела пациентов. Те из пациентов, у кого обнаружены признаки тяжелого заболевания, например, пневмонии, направляются в ЛПУ или ведомственный стационар данного предприятия. Работников с признаками ОРВИ или какого-либо другого легкого заболевания, а также бессимптомных носителей антител направляют в гостиницу, общежитие, обсерватор и т.п. либо на самоизоляцию домой, где они ожидают результатов своего теста на ПЦР. Все полученные данные об указанных выше работниках заносятся в базы данных пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи. Медицинским и персональным данным этих сотрудников присваивается единый идентификационный номер (маркировка), и они получают статус «объектов мониторинга».
Информация о «маркированных» работниках, включающая в себя их индивидуальный идентификационный номер и обезличенные персональные данные, а также видеоизображения для фейсконтроля и текущую медицинскую информацию из электронных медицинских карт, передаются с помощью ИТКС в территориально-распределенную сеть устройств 2 наблюдения за поведением людей. Одновременно, с помощью ИТКС эту информацию передают в центр контроля состояния здоровья пациентов, роль которого могут играть районная поликлиника, ведомственное ЛПУ или ближайший фельдшерско-акушерский пункт (ФАП), обслуживающие данную территорию.
Пациенты, переведенные на режим самоизоляции с признаками ОРВИ или какого-либо другого легкого заболевания, контролируются учреждением здравоохранения, обслуживающим данного пациента по месту его пребывания. При переходе болезни в более тяжелую форму, например, пневмонию, пациента, по указанию врача срочно госпитализируют и посылают сообщение об этом с помощью ИТКС в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи.
Если ПЦР-тест у работника с ранее зарегистрированным положительным тестом на антитела оказался отрицательным, то это означает, что он не является носителем вируса, а имеет к нему иммунитет. Соответственно, врач выписывает ему разрешение на выход на работу. Если ПЦР-тест у такого работника оказывается положительным, то ему дается направление на более углубленное обследование в медицинское учреждение, оснащенное соответствующей диагностической аппаратурой, например, компьютерным томографом (КТ). При положительном результате тестирования на КТ и признаках пневмонии пациента госпитализируют. При отрицательном диагнозе пациента маркируют в качестве «объекта мониторинга», возвращают на домашнюю изоляцию и продолжают врачебное наблюдение за ним (обсервацию) до истечения срока карантина (две недели). При отсутствии в течение этого периода у такого сотрудника признаков COVID-19 его допускают к работе. Во всех указанных случаях информация о текущем состоянии указанных «объектов мониторинга» передается с помощью ИТКС в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи, выполненное с возможностью трансляции этих данных в центр контроля состояния здоровья пациентов, из которых эти данные могут быть запрошены в МСЧ предприятия и в «облако» - для обмена с другими заинтересованными организациями, включенными в Реестр участников ЭПР.
В задачи рассматриваемого корпоративного телемедицинского комплекса входит:
• контроль текущего местоположения «объектов мониторинга»;
• обнаружение случаев нарушений этого режима, выявление всех контактов нарушителя с другими людьми;
• передача видеоизображений этих людей в центр контроля состояния здоровья пациентов;
• формирование сообщений администрации предприятия по «объекту мониторинга» для принятия дисциплинарно-административных решений, например, об отмене действия пропуска на предприятие, аннулирование пропуска для перемещения по городу и др.
Основным источником текущей информации об «объектах мониторинга» в рассматриваемом комплексе является сеть устройств 2 наблюдения за поведением людей, которые размещены на территории данного предприятия, например, крупной ТЭЦ, большой стройки и т.п.По договоренности с местными властями часть этих устройств может находиться и на общегородской территории. С помощью ИТКС эта сеть связана с пультовым устройством 1 дежурной службы медицинской помощи, которое получает из этой сети информацию о текущем местоположении «объекта мониторинга», а также данные видеонаблюдения контролируемой территории, позволяющие выявлять новые контакты объекта мониторинга с окружающими людьми, в том числе с возможными или уже выявленными носителями инфекции. Текущие координаты местоположения «объекта мониторинга» могут уточняться с помощью геолокации по координатам источника излучения, которым является его мобильный радиотерминал (при условии, что он находится у владельца со включенным питанием).
Текстовая информация, содержащая персональные данные и медицинские показатели работников, поступающая из отдела кадров и МСЧ предприятия, фиксируется в базе 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов. Фотографии и/или видеоизображения лиц пациентов, необходимые для их идентификации с помощью фейсконтроля, регистрируются в базе 4 изображений лиц пациентов. Алгоритм распознавания лиц пациентов, построенный на принципах работы нейронной сети мозга человека, реализуется в процессоре 5 распознавания лиц пациентов, работающем под управлением пультового микроконтроллера 6. Текущие изображения лиц пациентов на фоне городской среды получают с помощью блока 7 видеодатчиков, пространственное положение и оптические параметры которых могут изменяться с помощью блока 8 оптико-механического управления видеодатчиками.
Активация комплекса начинается с процедуры авторизации в информационно-коммуникационной инфраструктуре комплекса всех его функциональных узлов. Это обеспечивает возможности дальнейшего информационного обмена между ними (по типу «Интернета вещей») в штатном режиме функционирования комплекса. Исходная информация о работниках предприятия, включающая в себя их идентификационные номера, персональные данные и исходные (полученные при первичном медицинском осмотре) медицинские показатели, из базы 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов передается по запросу из пультового микроконтроллера 6, формируемого оператором с помощью блоков 9 отображения, оповещения и управления, пультовым микроконтроллером 9 через блок 10 модемов ИТКС во внешние системы -центр контроля состояния здоровья пациентов и в «облако».
После проведения описанного выше двухэтапного первичного медицинского осмотра и тестирования осуществляется актуализация медицинских показателей работника предприятия в базе 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов. Данные работников, у которых обнаружены симптомы ОРВИ или коронавируса, а также данные бессимптомных носителей инфекции, маркируются в качестве «объектов мониторинга». Эта информация может быть передана также в центр контроля состояния здоровья пациентов и в «облако». После процедуры МС указанные пациенты направляются в места своего пребывания в режиме карантина. Как уже было отмечено ранее, локализация и текущее позиционирование «объектов мониторинга» может осуществляться в предлагаемом комплексе двумя способами:
• путем определения местоположения источника радиоизлучения - мобильного радиотерминала пациента (геолокации);
• с помощью видеонаблюдения, осуществляемого сетью устройств 2 наблюдения за поведением людей.
Первый способ позволяет получать текущую информацию позиционирования «объекта мониторинга» в тех местах, где существует точка доступа в сеть оператора сотовой связи, обслуживающего данный мобильный радиотерминал. Этот вариант позиционирования возможен только при включенном питании указанного терминала. Поэтому его реализация требует добровольного участия работника в процедуре мониторинга, что не всегда возможно и не исключает вероятности непреднамеренного («забыл телефон дома») либо преднамеренно ложного позиционирования «объекта «мониторинга».
Второй способ обеспечивает возможность обнаружения и сопровождения «объекта мониторинга» даже при отключенном мобильном радиотерминале. Такой контроль за местонахождением «объекта мониторинга» может осуществляться в пассивном режиме, соответственно, вероятность преднамеренного ложного позиционирования исключается.
Указанные технические средства, дополняют друг друга и взаимодействуют между собой в едином контуре посредством общего терминала - пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи. В результате достигается требуемая надежность обнаружения «объектов мониторинга», выявления возможных нарушений ими режимов самоизоляции и карантина при минимизации вероятности «ложных тревог».
Геолокация осуществляется в штатном режиме работы мобильного радиотерминала путем периодической отправки соответствующих запросов оператору ИТКС, осуществляемой пультовым оператором с помощью блоков 9 отображения, оповещения и управления последовательно через пультовой микроконтроллер 6 и блок 10 модемов ИТКС.
Реализация второго способа аналогична известной технологии автоматического обнаружения, распознавания, захвата и автосопровождения наземных целей по видеоизображениям, используемой в авиационных системах ВВТ, например, в семействе многофункциональных систем обработки изображений «Охотник» (www.dspa.ru).
Интеллектуальным ядром таких систем является устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени, источником информации для которого является блок 7 видеодатчиков, включающий в себя телевизионную (ТВ) 12 и тепловизионную (ТПВ) 13 камеры, пространственное положение и характеристики оптических систем которых могут регулироваться с помощью блока 11 оптико-механического управления видеодатчиками, связанного с указанными видеодатчиками через коммутирующее устройство 14.
Устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени, обобщенная схема построения которого приведена на фиг. 6, содержит последовательно соединенные блок 15 улучшения визуального качества изображения, блок 16 автозахвата объекта и блок 17 автосопровождения объекта. Указанные блоки выполняют следующую последовательность операций:
• координатные преобразования ТВ- и ТПВ- изображений, включая электронную стабилизацию картины поля зрения видеодатчика, компенсацию поворота изображения, электронное масштабирование, электронное выравнивание полей зрения видеодатчиков и юстировку их линий визирования;
• комплексирование изображений, полученных ТВ- 12 и ТПВ- 13 камерами в оптическом и ИК диапазонах, соответственно;
• обнаружение изображения человека на кадре и автозахват цели;
• автосопровождение цели с управлением линиями визирования обоих видеодатчиков.
Начальная авторизация устройства 2 наблюдения за поведением людей в информационно-коммуникационной инфраструктуре осуществляется путем посылки из пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи с помощью ИТКС служебного сообщения, содержащего идентификационный номер данного пультового устройства. Указанное сообщение принимается блоками 10 модемов ИТКС, размещенными в устройствах 2 наблюдения за поведением людей. Это сообщение передается через объектовый микроконтроллер 18 этого устройства в дополнительный объектовый микроконтроллер 19 и в видеорегистратор 20. После авторизации данное устройство 2 наблюдения за поведением людей переходит в дежурный режим работы. В отсутствие движения объекта в кадре блок 7 видеодатчиков осуществляет панорамный обзор контролируемой зоны, в котором оптическое увеличение его видеокамер выставлено на минимум, а угол обзора максимален. При появлении где-либо в кадре изображения человека в устройстве 11 обработки видеоинформации в реальном времени реализуется алгоритм автоматического обнаружения. При этом в дополнительном объектовом микропроцессоре 19 генерируются команды, поступающие в блок 8 оптико-механического управления видеодатчиками, управляющий поворотными функциями и оптическими параметрами блока 7 видеодатчиков. Камеры поворачиваются так, чтобы обнаруженный объект оказался в центре кадра. Одновременно вариофокальные объективы камер выставляются в такое положение, чтобы объект целиком попадал в кадр, но был не слишком мелким.
Первый видеокадр изображения человека, попавшего в поле зрения, данного устройства 2 наблюдения за поведением людей с выхода блока 15 улучшения видения поступает на один из входов дополнительного объектового микроконтроллера 19 и транслируется им через блок 10 модемов ИТКС в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи.
Там он принимается блоком 10 модемов ИТКС и передается помощью пультового микроконтроллера 6 в процессор 5 распознавания лиц пациентов, в дополнительный пультовой микроконтроллер 21 и в блоки 9 отображения, оповещения и управления, с помощью которых оператор пультового устройства 1 службы медицинской помощи осуществляет предварительный просмотр и беглый анализ изображения. При обнаружении появившегося в кадре человека, автоматически или с участием оператора осуществляется фокусировка камер в блоке 7 видеодатчиков на лицо этого человека. При этом пультовой микроконтроллер 6 формирует команды управления положением и фокусировкой видеокамер, которые с помощью соответствующего модема блока 9 модемов ИТКС передаются в устройство 2 наблюдения за поведением людей. Принятые им команды управления через объектовый микроконтроллер 18 и дополнительный объектовый микроконтроллер 19 поступают в блок 8 оптико-механического управления видеодатчиками, который отрабатывает указанные команды и осуществляет наведение ТВ- 12 и ТПВ- 13 камер на лицо объекта наблюдения. Получаемое ими изображение лица по описанной выше цепочке поступает в пультовой микроконтроллер 6, транслирующий его в процессор 5 распознавания лиц пациентов, который в свою очередь, формирует команду на передачу изображений лиц работников предприятия, находящихся на изоляции, из базы 4 изображений лиц пациентов в процессор 5 распознавания лиц пациентов. Распознавание лица осуществляется с помощью алгоритма нейронных сетей, например, алгоритма, аналогичного программе FindFace разработанной компанией NTechLab для поиска человека по фотографии в социальной сети "ВКонтакте" (http\\tass.ru). При этом обеспечивается очень высокое быстродействие - даже на обычном компьютере выбор нужной фотографии из 250 млн. снимков занимает меньше 0.5 секунды.
После опознавания процессором 5 распознавания лиц пациентов, конкретного работника, к которому относится полученный видеокадр, идентификационный номер этого человека передается в пультовой микроконтроллер 6, который формирует запрос в базу 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов. Найденная в указанной базе данных персональная информация передается в пультовой микроконтроллер 6, который формирует из этих данных сообщение для представления оператору пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи. Далее, с помощью блоков 9 отображения и оповещения оператор выводит это сообщение на экран, анализирует его и, в случае, когда обнаруженный на видеокадре человек оказалось «объектом мониторинга», формирует тревожное сообщение «объекту мониторинга» по его дальнейшему поведению, содержащее команды звукового оповещения и краткие текстовые инструкции. Эта информация с помощью пультового микроконтроллера 6 и блока 9 модемов ИТКС передается в устройство 1 наблюдения за поведением людей, зафиксировавшее попадание в поле зрения «объекта мониторинга». Принятые этим устройством команды и инструкции нарушителю с помощью объектового микроконтроллера 18 передаются в блок 21 звукового оповещения. Сигнал тревоги и инструкции, передаваемые блоком 21 звукового оповещения, предназначены привлечь внимание этого «объекта мониторинга» к тому, что нарушение им предписанного режима не осталось незамеченным и ему следует выполнять передаваемые ему оператором инструкции.
В дальнейшем, по мере перемещения «объекта мониторинга» по кадру камеры сопровождают его. Устройство 11 обработки видеоинформации в реальном времени постоянно обрабатывает новые кадры изображения. В блоке 15 улучшения визуального качества изображения осуществляется цифровая обработка фоноцелевой картины с целью повышения эффективности и дальности визуального обнаружения и распознавания цели оператором. Для максимальной автоматизации процесса захвата цели в блоке 16 автозахвата объекта используется алгоритм формирования бинарной картинки с выделенным движущимся объектом, который включает в себя вычисление вероятностей значимых изменений на последовательных кадрах изображения, пороговую обработку, разметку бинарных изображений, оценку параметров сегментов, маркировку движущейся цели и взятие ее на автосопровождение.
Для осуществления автосопровождения в блоке 17 автосопровождения объекта используют корреляционный алгоритм и алгоритм сегментации, в которых для прогнозирования последующего положения цели используются оценки траекторного фильтра, формируемого в процессе слежения за целью.
Текущие координаты «объекта мониторинга» с выхода блока 17 автосопровождения объекта с помощью дополнительного объектового микроконтроллера 19 и блока 10 модемов ИТКС транслируются по ИТКС в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи. Одновременно они передаются с помощью объектового микроконтроллера 18 в видеорегистратор 20. В каждом такте сопровождения «цели» дополнительный объектовый микроконтроллер 19 формирует и выдает в блок 8 оптико-механического управления видеодатчиками команды, получая которые камеры поворачиваются так, чтобы удерживать «объект мониторинга» в центре кадра, и посылают ответные сигналы позиционирования. Если объект удаляется, то коэффициент оптического увеличения возрастает, а если приближается, то уменьшается. В итоге объект все время хорошо виден в кадре. Наличие же в составе блока 7 видеодатчиков ТПВ- камеры позволяет успешно осуществлять автосопровождение не только днем, но и ночью.
Для недопущения «срыва» сопровождения цели при выходе «объекта мониторинга» из поля зрения устройства 2 наблюдения за поведением людей в блоке 22 экстраполяции траектории движения объекта по полученным векторным параметрам перемещения объекта наблюдения внутри зоны действия указанного устройства 2 наблюдения за поведением людей (положению, скорости и ускорению) рассчитываются прогнозируемые положения объекта через определенные заранее заданные интервалы времени. Эти прогнозы передаются в объектовый блок 23 формирования сообщений, и включаются в сообщение, которое передается в дополнительный объектовый микроконтроллер 19 и с помощью подключенного к нему блока 10 модемов ИТКС отсылается далее в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи. После приема этого сообщения блоком 10 модемов ИТКС оно переправляется с помощью пультового микроконтроллера 6 в дополнительный пультовой микроконтроллер 21, в памяти которого хранятся координаты всех устройств 2 наблюдения за поведением людей, расположенных в зоне действия данного пульта. Путем последовательного сравнения этих координат с полученными координатами прогнозированного положения «объекта мониторинга» пультовой микроконтроллер 6 выбирает ближайшее устройство 2 наблюдения за поведением людей, формирует команду на перевод его в дежурный режим и посылает указанную команду с помощью блока 10 модемов ИТКС. Далее описанная выше процедура захвата и автосопровождения объекта повторяется уже в этом соседнем устройстве 2 наблюдения за поведением людей. Благодаря реализации указанного алгоритма передачи «объекта мониторинга» от одного устройства 5 наблюдения за поведением людей к соседнему устройству, процесс автосопровождения цели не прерывается и может продолжаться до тех пор, пока нарушитель не вернется в требуемое место своего пребывания. Процесс может быть прекращен также по команде оператора пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи.
В процессе автосопровождения объекта в поле зрения видеокамер могут попадать и люди, вступающие в контакт с «объектом мониторинга». Изображения их лиц также транслируются в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи. Они обрабатываются таким же образом, как изображения лиц людей, являющихся «объектами мониторинга». В результате описанного выше процесса обработки информации проверяется принадлежность этих людей к работникам данного предприятия. Если выясняется, что они являются сотрудниками предприятия, но при этом не относятся к классифицированным «объектам мониторинга», то они включаются в число «объектов мониторинга», и при первом же выходе на работу подвергаются внеочередному тестированию на заражение инфекцией. При отсутствии сведений о данных лицах в базе 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов полученные по ИТКС изображения их лиц передаются в дополнительный пультовой микроконтроллер 21, который автоматически пересылает их в буферную память 24, в которой происходит накопление этих изображений и формирование «галереи» лиц, которые могут являться потенциальными носителями инфекции. Хранящаяся в буферной памяти 24 «галерея» периодически считывается в пультовой блок 25 формирования сообщений. Сформированное в нем сообщение о вновь выявленных контактах нарушителя с людьми, не являющимися «объектами мониторинга» данного корпоративного комплекса, с помощью блока 10 модемов ИТКС передаются по ИТКС в центр контроля состояния здоровья пациентов и в «облако» для дальнейшего анализа и принятия соответствующих мер, препятствующих дальнейшему распространению инфекции. Эти действия не относятся, однако, к предмету настоящей заявки и поэтому далее не рассматриваются.
Информационное взаимодействие между пультовым устройством 1 дежурной службы медицинской помощи и внешним центром контроля состояния здоровья пациентов может осуществляться в следующих основных режимах:
1 Режим начального наполнения базы 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов в пультовом устройстве 1 дежурной службы медицинской помощи.
Оператор пультового устройства запрашивает у центра контроля состояния здоровья пациентов общие медицинские данные работника, хранящиеся в его электронной медицинской карте, скачивает с сервера эти данные, и пересылает их с помощью ИТКС в пультовой микроконтроллер 6. Далее, пультовой оператор перекачивает эти данные в базу 3 персональных данных и медицинских показателей пациентов, используя блоки 9 отображения, оповещения и управления. Эту процедуру оператор повторяет по каждому работнику.
2 Режим, в котором передают информацию о заболевших и бессимптомных носителях инфекции из пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи и получают из центра контроля состояния здоровья пациентов медицинские данные этих пациентов, хранящиеся в их электронных медицинских картах, а также, при необходимости, запрашивают дополнительные сведения справочного характера в «облаках» ЕГИСЗ.
3 Режим передачи устройством 1 дежурной службы медицинской помощи в центр контроля состояния здоровья пациентов видеоизображений лиц людей, контактировавших с «объектом мониторинга» во время его сопровождения сетью устройств 2 наблюдения за поведением людей. В этом режиме оператор пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи формирует с помощью блоков 9 отображения, оповещения и управления команду на передачу данных о выявленных во время медицинского осмотра инфицированных работниках в центр контроля состояния здоровья пациентов. Эти данные включают в себя персональные данные и медицинские показатели инфицированного работника, а также видеоизображение его лица. Указанная информация пересылается из пультового микроконтроллера 6 по цепочке «дополнительный пультовой микроконтроллер 21 - буферная память 24 - пультовой блок 25 формирования сообщений - блок 10 модемов ИТКС» на сервер компьютерной сети центра контроля состояния здоровья пациентов. Как было отмечено выше, сам центр контроля состояния здоровья пациентов и «облако» ЕГИСЗ в состав заявленного комплекса не входят. Поэтому алгоритмы их функционирования далее не рассматриваются.
Одновременно с передачей тревожного сигнала и инструкций по поведению работнику, нарушающему режим изоляции, пультовой микроконтроллер 6 передает в дополнительный пультовой микроконтроллер 21 номер его мобильного радиотерминала, например, сотового телефона и автоматически формирует запрос на определение текущего местоположения (геолокацию) этого «объекта мониторинга». Указанный запрос через соответствующий модем блока 10 модемов ИТКС направляется оператору мобильной связи, обслуживающему данный номер мобильного радиотерминала. Если этот радиотерминал находится во включенном состоянии, то оператор связи осуществляет по данному запросу геолокацию «объекта мониторинга» и отправляет сообщение с его текущими координатами в пультовое устройство 1 дежурной службы медицинской помощи. Это сообщение принимается соответствующим модемом блока 10 модемов ИТКС и передается последовательно через пультовой микроконтроллер 6 и дополнительный пультовой микроконтроллер 21 в буферную память 24. Периодически по запросам оператора, транслируемым последовательно через пультовой микроконтроллер 6 и дополнительный пультовой микроконтроллер 21, данные геолокации «объекта мониторинга» считываются из буферной памяти 24 в пультовой блок 25 формирования сообщений и включаются в текст сообщения, направляемого затем через пультовой микроконтроллер 6 пультовому оператору. После накопления и анализа аналогичных сообщений о нескольких «объектах мониторинга» оператор формирует сводное заключение-рекомендацию для руководства предприятия о принятии тех или иных мер реагирования на указанные дисциплинарные нарушения со стороны сотрудников, находящихся в режиме изоляции. Например, им могут быть заблокированы служебные пропуска или транспортные карты для перемещения по территории предприятия и/или города.
Таким образом, «объект мониторинга» остается под контролем пультового устройства 1 дежурной службы медицинской помощи данного предприятия даже в режиме радиомолчания, т.е. при отключенном питании мобильного радиотерминала этого «объекта мониторинга». Исключается также возможность принятия ложных решений о том, что пациент находится в месте самоизоляции, а на самом деле вышел из дома (общежития, гостиницы), оставив там для имитации свой радиотерминал во включенном состоянии.
В соответствии с вышеизложенным, предлагаемый комплекс позволяет не только обнаружить, распознать и позиционировать интересующий объект, но и отследить в автоматизированном режиме его перемещение по контролируемой территории. Причем эта замкнутая цепочка реализуется одновременно для нескольких «объектов мониторинга» с использованием не только сигналов от их радиотерминалов, но и в режиме «радиомолчания».
Благодаря описанной выше совокупности отличительных и общих с ближайшим аналогом признаков, решается техническая проблема, состоящая в необходимости расширении арсенала технических средств для возможности проведения комплекса мероприятий, направленных на уменьшение риска возникновения эпидемического ЧС, сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба и материальных потерь. Достигаемый технический результат заключается в реализации указанного назначения путем создания корпоративного телемедицинского комплекса для предупреждения эпидемических ЧС, позволяющего, с одной стороны, ослабить режим самоизоляции трудоспособного населения, а с другой стороны, благодаря реализации единого, функционирующего в РМВ контура мониторинга и быстрого реагирования, достичь существенного снижения темпов распространения инфекции, в первую очередь, среди работников крупных промышленных, строительных и транспортных предприятий.