华为园区网络WLAN毫米波智慧监测（体征检测） 技术白皮书

微信扫码，打开到小程序

华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 i 目 录 1 产生背景 .......................................................................................................................................... 2 2 解决方案简介 .................................................................................................................................. 3 2.1 方案架构 ..................................................................................................................................................................... 3 3 关键技术 .......................................................................................................................................... 8 3.1 FMCW 雷达 .................................................................................................................................................................. 8 3.2 呼吸检测 ..................................................................................................................................................................... 9 3.3 存在检测 ..................................................................................................................................................................... 9 3.4 心跳检测 ..................................................................................................................................................................... 9 3.5 睡眠检测 ................................................................................................................................................................... 10 4 商业价值 ........................................................................................................................................ 11 4.1 商业价值 ................................................................................................................................................................... 11 4.2 适用场景 ................................................................................................................................................................... 11 A 缩略语 ........................................................................................................................................... 14 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 2 1 产生背景 在医疗与康养场景全面走向数据化、网联化的当下，传统“接触式、缠绕式”的监护范式正逐步显露瓶颈。 床旁监护仪多为笨重一体机，配合电极贴片、绑带和金属导线才能持续采集数据。这种形态在病区密集、人员轮 转频繁、监护需求连续的场景中，部署慢、维护重、耗材占比高；更重要的是，它对患者的舒适度与依从性构成 长期干扰：线缆限制活动、贴片引发皮肤过敏或压疮，患者往往在休息或康复训练时主动“脱离”设备，造成数 据空窗，进一步削弱临床判断与康复评估的连续性。 更严肃的现实来自感染控制与特殊科室限制。重复使用的接触面即便严格消毒，仍存在病原体传播隐患；一 次性耗材虽然降低风险，却推高成本且不环保。强磁与防爆约束使 MRI 室、防爆病房等场景对金属导线天然不 友好，传统方案难以进入；突发公共事件中，设备与耗材的双重补给又会暴露出供应链脆弱点，直接影响监护覆 盖率。 后疫情时代，医院智慧服务持续升级，体征监测正朝着 “无感、非接触、非配合” 的方向演进。与此同时， 康养机构面临双重需求：既要针对性防范老人跌倒等核心安全风险，也要通过高品质服务增强市场竞争力。更值 得关注的是，2021 年《民法典》新增隐私权益条款，对室内光学摄像头的应用形成明确约束。 以毫米波雷达与无线射频为代表的非接触式感知技术，为以上医疗与康养等领域的痛点提供了理想解决方 案。其核心优势并非单点监测的精准度，而是能在不干扰病人状态、不改变病房流程的前提下，稳定、连续地捕 获生命体征信息，且天然契合网联化、模块化、规模化的医院内安全设计需求。这类方案可穿透衣物被褥，实现 免贴片、无线缆的持续监护；加之体积小巧、安装便捷，能快速适配病区、康复区、养老机构等多类场景。更关 键的是，它在皮肤脆弱、贴附禁忌或不耐受人群中优势显著，同时对 MRI 室、防爆病房等特殊场景具备替代潜 力。 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 3 2 解决方案简介 2.1 方案架构 华为基于毫米波感知的医疗监护解决方案，构建于 “云、网、边、端” 协同架构之上。前端毫米波雷达实时采集 患者的生命体征与行为数据，随即回传至毫米波智慧监测边缘计算网关（AirEngine 9703-S/H）；网关搭载华为创新 的体征监测算法，对数据进行精准解析处理，最终实现体征信息实时呈现、电子病历自动填写、异常情况智能预警等 核心功能。 网络层级 产品 部件 承接主体 云 应用系统 医疗监护应用系统 ISV（智尔） 管理平台 iMaster NCE-Campus 华为 网 AP AirEngine AP 华为 交换机 CloudEngine XXXX 华为 边 边缘计算网关/物 联网关/AP 控制器 AirEngine 9703-S/H 华为 毫米波智慧监测 APP 华为 端 毫米波雷达 毫米波雷达（挂墙） ISV（智尔） 解决方案技术架构如下所示： 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 4 基于毫米波感知的医疗监护方案架构  端 —— 毫米波雷达 体征监测雷达支持病房设备带侧挂式部署，通过 Wi-Fi 进行数据回传。行为监测雷达支持吸顶式部署，通过 Wi-Fi 或有线接口进行数据回传。  边 —— 毫米波智慧监测 APP 容器化部署 体征监测算法是华为自研软件系统，通过 APP 容器化部署在 AirEngine 9703-S/H 中，提供人体生理信号（呼吸、 心跳、在床离床、睡眠、睡眠质量）的检测能力，是整个基于毫米波感知的医疗监护系统的重要组成部分。侧装在病 床上方的毫米波雷达硬件采集雷达数据，通过 Wi-Fi/ETH 回传给毫米波智慧监测 APP，毫米波智慧监测 APP 检测毫米 波雷达回波数据生成体征结果并上送至应用系统，提供体征监控、异常告警、毫米波雷达管理、分权分域、历史数据 查询等能力，为医疗行业提供低成本、持续监测、无感非接触的体征和行为监测能力，并且避免了隐私侵犯等问题。 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 5 毫米波智慧监测 APP 容器架构  网 —— 医院园区网络 传统三层网络架构包括核心、汇聚、接入交换机，支撑全院办公终端、医疗设备和物联终端等设备接入。其中， 核心、汇聚等框式交换机双机部署集群，接入和汇聚、汇聚和核心交换机之间可以采用双链路，提高整网可靠性。无 线接入层部署业界领先的 Wi-Fi 6/7 AP，上行最高带宽可达 46Gbps，满足各种高带宽、低时延业务应用。用户终端通 过 802.1X、Portal 或 MAC（Media Access Control，媒体接入控制）进行统一认证，安全可控。 APP 运行在 WAC AirEngine 9703-S/H 中，1 台 WAC 部署 1 个毫米波智慧监测 APP，1 个 APP 最多管理 400 个毫米 波雷达。 大型医院园区网络中，应用 VXLAN（Virtual Extensible Local Area Network，虚拟扩展局域网）技术可以将物理网络 划分不同虚拟网络（Virtual Network，VN），包括行政业务 VN、医疗医技 VN 和智慧病房 VN 等。各 VN 可应用独立的 访问策略，实现业务隔离。 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 6 基于毫米波感知医疗监护方案网络架构 云 – 医疗监护应用系统 系统应提供完整的体征监测能力，覆盖“在床—清醒、在床—睡眠、离床、坠床”状态及心率、呼吸等指标，并支 持异常告警（含心率/呼吸异常与坠床）；同时提供体征历史数据的查询与追溯； 在管理上按病区、科室实现分权分域；设备层面统一纳管毫米波雷达并支持运维（含固件升级与告警处置）；并 对体征解析 APP 提供配置下发与状态监控能力。 毫米波雷达医疗监护应用系统 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 7 前端雷达将获取到的体征数据，使用 Wi-Fi 或者有线网络回传至 WAC AirEngine 9703-S/H，由毫米波智慧监测 APP 计算出体征值，通过医院园区网络上送至应用系统，供医护人员使用。 毫米波无感体征检测方案相关产品介绍 按单病区 15 间病房，45 张床位计算，配置如下（不包含园区网络设备，如交换机、AP 等）： 配置项 设备选型 配置数量 单位 配置说明 毫米波雷达 毫米波雷达（挂 墙） 45 台 侧挂在病床床头正中间的设 备带或墙面上，每床配置 1 台 AirEngine AirEngine 9703- S/H 1 台 每台 AirEngine 9703-S/H 可纳 管 400 台体征监测雷达 毫米波智慧监测 毫米波智慧监测 APP 1 套 部署在 AC 9703-S/H 中，正 式商用后计划通过 License 授权来控制雷达的数量以及 功能 应用系统 医疗监护应用系 统 1 套 部署在医院数据中心，用于 患者生命体征数据展示、告 警提示等功能 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 8 3 关键技术 3.1 FMCW 雷达 FMCW（调频连续波，Frequency Modulated Continuous Wave）雷达是一种通过连续发射频率调制的 电磁波来探测目标距离、速度和角度的雷达技术。其核心原理是利用频率变化与回波信号的时延、多普勒效应之 间的关系进行测量。支持对多个物体的监测。 雷达就像“电磁波的手电筒”。它先发出一种特别的电磁波，这种波的频率会一直从低到高变化。如果前面 有物体，电磁波会碰到它再反弹回来。 即使电磁波传播速度接近光速，回来的波也会比发射出去的波稍微晚。而在这段时间里，发射波的频率已经 变高了一点，所以接收到的回波和发射波之间就会有一个频率差，这个差就叫“拍频”。 拍频大小就能揭示物体有多远。如果物体在移动，反射回来的波还会有轻微的频率偏移，可以体现物体的速 度。 这样一来，FMCW 雷达不用等着量时间差，而是直接比较频率差，就能又快又准地知道前面物体的距离和速 度。如果配合天线的角度信息，还能知道物体在什么方向。 毫米波雷达覆盖范围示意图 毫米波雷达体征监测，可理解为一套非接触式的“听诊系统”。设备发出极低功率的电磁波覆盖床位，当人平卧 时胸廓与腹部会发生细微起伏，这些微小运动会改变回波的节奏与形态。系统持续捕捉并分析这种节奏，就能推断出 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 9 呼吸与心跳的基本指标；结合位置与高度的变化轨迹，还能识别“在床—清醒/睡眠—离床”的状态转移，并在出现 从床面迅速滑落到地面的异常模式时触发坠床/跌倒告警。 体征监测原理示意图 3.2 呼吸检测 在医疗及康养场景下，可以使用毫米波感知技术来进行生命体征检测。毫米波雷达的呼吸检测，是一种非接触的 体征采集方式。设备以极低功率覆盖床位，当人体平卧时，胸腹部会产生极细微而有节律的起伏，这些起伏会让返回 信号呈现出可识别的“呼吸节奏”。系统先在床位范围内确认“有人且在床”，再从最稳定的躯干回波中提取这条节奏曲 线，并将其转化为呼吸频率与置信度等指标。 在实现路径上，流程可概括为“定位—取样—清洗—识别—校验”。首先定位床位中的人体目标并锁定主要反射区 域；随后对原始信号进行基础清洗，尽量剔除床板、被褥等背景干扰；在此基础上形成连续的“呼吸波形”，从中计算 当前的呼吸率。考虑到夜间翻身、短时坐起等动作会打乱节律，系统会在检测到较大体动时暂缓更新，待信号恢复稳 定后再给出新结果。同时为每一次结果附带“数据质量”与“置信度”，只有在置信度达到阈值时才对外展示或用于告 警，避免不必要的干扰。 3.3 存在检测 存在监测依赖基础的动作检测结果以及呼吸检测结果，当算法识别到存在动作时，认为被测对象存在。如果不存 在动作，则需要判定是否存在呼吸，当同时满足呼吸频谱噪声水平大于阈值、相位比均值差小于阈值，则认为被测对 象不存在。 3.4 心跳检测 心跳检测与呼吸检测类似，在医疗及康养场景下，可以使用毫米波感知技术来进行生命体征检测，因为人体正常 状态下人体胸腔的起伏可引起毫米波雷达相位的变化，且在理想情况下心跳运动是周期性的，通过毫米波雷达回波信 号提取相位信息可以进行心跳检测。同时心跳检测与呼吸检测从宏观上看存在检测区域重叠的问题，但是呼吸的频谱 信号较低，心跳的频谱信号较高，通过范围分段、能量谱密度计算等算法处理的方式分开，保障了结果的准确度。 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 10 3.5 睡眠检测 睡眠检测是记录睡眠期间身体活动的测试。在医学上，睡眠检测有助于识别和排除各种睡眠障碍。睡眠检测对心 理学也很有价值，它们提供了对大脑活动以及睡眠障碍和正常睡眠的其他生理因素的深入了解。 睡眠检测利用存在检测机制中对动作的识别，通过判断一段时间内受测者动作的触发频率进行睡眠判断。结合时 间配置，可以实现清醒、浅睡、深睡、小憩的识别。 睡眠检测状态机示意图 华为园区网络 WLAN 毫米波智慧监测(体征检测) 技术白皮书 版权所有 © 华为技术有限公司 11 4 商业价值 4.1 商业价值 无感化体征监测，守护诊疗连续性 毫米波无感体征检测以 “毫米波雷达 + 华为创新算法” 为技术核心，实现呼吸、心率等关键体征数据的 7×24 小时免接触采集。无需贴片、线缆或穿戴设备，既能避免对患者休息与诊疗流程的干扰，又能持续捕获连贯 体征数据，尤其适配皮肤脆弱、行动不便的患者群体。 智能自动监测，释放护理人力 通过全天候自动监测呼吸、心率、离床状态及睡眠质量，将护士从重复的人工查房中解放出来。数据显示， 可节省单护士每日 20% 的查房时间，让护理人员聚焦于病情观察、康复指导等核心服务，显著提升护理效率与 服务质量。 轻量化部署，降低运营成本 无需配置高精度穿戴类设备，从源头减少医院在监测硬件上的固定资产投资。同时省去设备消毒、维护、更 换等后续环节的人力与物资成本，在保障监测效果的前提下，实现医疗资源的高效配置与运营成本优化。 4.2 适用场景 医疗毫米波检测适用场景如下： 部署场景 解决方案 客户价值 普通临床科室、康养病房 轻症患者体征日常监测 1. 监测轻症患者的呼吸、心 率、在/离床等指标，自动记 录、自动上传看板，超出正 常阈值及时告警，通知医护 及时查看 2. 夜间监测患者睡眠质量、 体征变化等情况，护士可在 远程掌握患者病情变化，减 少查房次数 1. 自动监测患者体征值， 超出阈值及时告警，减轻护 士的查房工作量，有助于打 造“无陪护”病房； 2. 对于未配备医疗监护仪 器的轻症患者，如有病情突 变，可通过雷达及时感知并