發(fā)布時間:2023-03-08 21:28:17 人氣:4604
隨著信息技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)手術(shù)室的智能監(jiān)控有助于提高工作效率和確保手術(shù)安全進行。本文簡要介紹了“醫(yī)院潔凈手術(shù)室智能監(jiān)控系統(tǒng)”的設(shè)計理念及其相關(guān)功能,給出了系統(tǒng)的硬件配置和軟件實現(xiàn)。
層流手術(shù)室是醫(yī)院實施治病救人的重要場所。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),我國的醫(yī)院將廣泛應(yīng)用空氣潔凈技術(shù),以提高手術(shù)的安全性,降低醫(yī)院感染率。應(yīng)用空氣潔凈技術(shù)的手術(shù)室是一個性能良好的密閉環(huán)境,其中的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控對手術(shù)室的安全性、穩(wěn)定性尤為重要。
目前,國內(nèi)一般手術(shù)室對環(huán)境參數(shù)的采集與顯示均為離散式。即手術(shù)室內(nèi)的各環(huán)境參數(shù)的采集設(shè)備不同,顯示方式、顯示位置及顯示顏色也不一致,如此方式不僅存在參數(shù)采集工作量大、數(shù)據(jù)雜亂且不易保存的缺陷,而且對手術(shù)室內(nèi)各環(huán)境參數(shù)相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)控制也得依靠人工來完成,增加了人為因素的影響,這影響到手術(shù)室的質(zhì)量和效果。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和自動化技術(shù)的日趨成熟,研制集智能化、數(shù)字化、信息化于一體的潔凈手術(shù)室監(jiān)控系統(tǒng)已成為必要和可能。實現(xiàn)潔凈手術(shù)室的智能監(jiān)控主要依賴于計算機技術(shù)、自控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它的使用對提高工作效率、發(fā)揮各設(shè)備的最佳效能起到重要作用。
筆者成功研制和開發(fā)的手術(shù)室智能監(jiān)控系統(tǒng),是在變送(傳感)器及專用數(shù)據(jù)采集設(shè)備的基礎(chǔ)上,采用計算機和中文監(jiān)控組態(tài)工控軟件,可同時對室內(nèi)環(huán)境的潔凈度、溫濕度、壓差、壓力、二氧化碳濃度以及醫(yī)用氣體壓力進行實時采集、記錄存盤并進,美觀清晰地顯示在計算機屏幕上。并由監(jiān)控主機對各參數(shù)處理后,再將調(diào)控命令輸送到數(shù)據(jù)輸出卡,由它對相應(yīng)的執(zhí)行設(shè)備(包括變頻器、空調(diào)機、除濕機、新風(fēng)閥、電磁閥、風(fēng)鳴器等)進行控制,從而實現(xiàn)智能調(diào)控的功能。此外,本系統(tǒng)還設(shè)置了緊急呼叫、室內(nèi)背景音樂播放和多路圖像監(jiān)控,因此本系統(tǒng)是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用的一個實例。
2?系統(tǒng)的硬件配置
2.1?系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)選用集散式控制系統(tǒng)(DCS)結(jié)構(gòu)方案,結(jié)合潔凈手術(shù)室與平面布置及凈化送風(fēng)系統(tǒng)的布置,由三級組成,見圖1。
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2.2?硬件配置
2.2.1?監(jiān)控中心主機及現(xiàn)場監(jiān)控主機配置。監(jiān)控中心主機的職責(zé)是監(jiān)控管理,并
存儲數(shù)據(jù);現(xiàn)場監(jiān)控主機的職責(zé)是對現(xiàn)場參數(shù)及時監(jiān)測并自動調(diào)節(jié)。同時通過網(wǎng)絡(luò)連接到各相關(guān)部門的計算機,供檢視和手術(shù)觀摩人員瀏覽。它們均為工業(yè)控制計算機,主要配置為:
CPU:Pentium?Ⅲ,主頻1G;內(nèi)存:DDR256M?以上;硬盤:120G;顯卡:Geforce400;顯存64M;刻錄光驅(qū);網(wǎng)卡;鼠標(biāo);鍵盤;打印機;數(shù)據(jù)采集卡;數(shù)據(jù)
輸出卡;局域網(wǎng),網(wǎng)速128K;windows操作平臺、中文組態(tài)工控軟件。
2.2.2?參數(shù)采集元件
各環(huán)境參數(shù)采用相應(yīng)的變送器:①溫度變送器,工作范圍0~50℃;②濕度變送器,工作范圍0~100%;③室內(nèi)風(fēng)速變送器,工作范圍0.1~1.0m/s;④室內(nèi)的
壓差變送器,工作范圍為0~25?帕;⑤送風(fēng)系統(tǒng)三級濾器的阻力監(jiān)測,分別采用壓差變送器,其工作范圍均為0~1250帕;⑥二氧化碳氧氣濃度傳感變送器。⑦激光粒子計數(shù)器,為潔凈度的采集元件,它對每個手術(shù)室進行定時巡回檢測,采集的數(shù)據(jù)將傳輸至監(jiān)控主機。所有傳感元件的工作電源均為2 4 V D C?,輸出為0~5VDC。
2.2.3?數(shù)據(jù)采集卡
現(xiàn)場參數(shù)采集卡的職責(zé)是將各環(huán)境參數(shù)變送器采集到的數(shù)據(jù)上傳給現(xiàn)場監(jiān)控主機。本系統(tǒng)目前使用北京阿爾泰公司的數(shù)據(jù)采集卡,該采集卡共有32個模擬量輸入端,20個數(shù)字量輸入端,20個數(shù)字量輸出端口。每個模擬量通道定義為0~5VDC可為其他標(biāo)準(zhǔn)20?個0~10V開關(guān)量,每個0~5VDC?開關(guān)量輸出。如此數(shù)量的端口設(shè)置完全可滿足本系統(tǒng)的要求。
2.2.4?數(shù)據(jù)輸出卡:
數(shù)據(jù)輸出卡的職責(zé)是接受監(jiān)控主機下達(dá)的調(diào)節(jié)指令,并傳送到控制執(zhí)行機構(gòu),實現(xiàn)對各參數(shù)的調(diào)整。本系統(tǒng)采用的是北京康拓工業(yè)電腦公司的PC.5416D,數(shù)據(jù)信號范圍為0~10MADC。
2.2.5?執(zhí)行機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)的職責(zé)是接受數(shù)據(jù)輸出卡的指令,使各環(huán)境參數(shù)保持在相應(yīng)的設(shè)定范圍,主要包括以下幾種設(shè)備:①空調(diào)機,設(shè)控分體空調(diào)(若為中央空調(diào)可采用變頻器控制冷風(fēng)機);②除濕(增濕)機;③電磁閥,能定時打開粒子檢測管道,電壓220V;④新風(fēng)閥,調(diào)整開度0~100%,采用電動閥;⑤變頻器,A B?B?公司,ACS100根據(jù)需要檢測室內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)定。⑥風(fēng)鳴器,工作電壓為220V,報警用,室內(nèi)某一參數(shù)超限定值時發(fā)出聲音警報。
3?軟件系統(tǒng)
本系統(tǒng)目前采用的軟件平臺昆侖通態(tài),MCGS?網(wǎng)版中文組態(tài)軟件,該版本可以把所有的資料在電腦中統(tǒng)一采集、管理和保存,通過網(wǎng)絡(luò)向各終端發(fā)布,使其處于辦公室的醫(yī)院管理部門、維修部門和其他部門,均可容易、直觀地看到現(xiàn)場的工作環(huán)境情況、手術(shù)進度和設(shè)備工作狀態(tài)等信息。
該軟件系統(tǒng)為全中文可視化組態(tài)界面,運行于win95/98/2000/NT平臺,支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板、智能模塊、PIC變頻器等設(shè)備。軟件支持實時報表、歷史報表、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計等報表方式,提供4級安全密碼機制,能保障系統(tǒng)運行的安全性。
4?監(jiān)控界面
根據(jù)系統(tǒng)的功能,并聽取廣大醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)和醫(yī)護人員的意見,經(jīng)反復(fù)修改,我們設(shè)計了美觀、實用、大方的幾個界面:①主界面;②系統(tǒng)介紹界面;③系統(tǒng)流程界面;④時間顯示界面;⑤實時數(shù)據(jù)顯示界面;⑥參數(shù)設(shè)定及報警信息界面;⑦圖象顯示界面;⑧歷史數(shù)據(jù)界面;⑨報警歷史記錄界面;⑩手術(shù)基本信息界面。
4.1?主界面
背景為抽象的監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)志,研制單位名稱,畫面左側(cè)放置七個界面選擇按扭;右下角放置有系統(tǒng)關(guān)閉按鈕。
4.2?系統(tǒng)介紹界面
在一個淡化了的手術(shù)室照片背景下,用文字簡單介紹了本監(jiān)控系統(tǒng)的作用的使用方法。
4.3?系統(tǒng)流程界面
本界面為監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要界面,背景為另一個淡化了的手術(shù)室照片,在界面上按系統(tǒng)的工作流程給出了所有的元件設(shè)備的名稱,采集參數(shù)的實時數(shù)據(jù),輸出設(shè)備的工作狀態(tài),即處于運行狀態(tài)或停止?fàn)顟B(tài)。
4.4?時間顯示界面
傳統(tǒng)的手術(shù)室時間顯示采用數(shù)碼管方式,有的甚至使用時鐘等落后的時間指示。且放置不同的位置,不利于手術(shù)操作的進行。本系統(tǒng)將北京時間、手術(shù)時間、麻醉計時時間等用大字體,醒目地顯示在同一界面上。對麻醉計時、手術(shù)時間放置有“計時開始”、“計時結(jié)束”及“計時清零”等按鈕,與安裝在電腦外的計時控制按鈕共同作用。
4.5?實時參數(shù)顯示界面
本界面用表格的方式,顯示各采集參數(shù)的實時數(shù)據(jù)。并設(shè)有最近數(shù)據(jù)查閱欄,分別可以查閱最近5?分鐘、10分鐘、15?分鐘、20分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)。
4.6?參數(shù)的設(shè)定報警信息界面
監(jiān)控系統(tǒng)的目的是要把手術(shù)室的環(huán)境參數(shù)控制在需要的狀態(tài)。本界面對每個環(huán)境參數(shù)均設(shè)有上、下限數(shù)值輸入窗,以便現(xiàn)場工作員進行調(diào)整和設(shè)計。當(dāng)任何參數(shù)超過限定范圍時,顯示屏將出現(xiàn)顏色改變及相應(yīng)報警文字信息,表示參數(shù)已超過限定值,及時提醒現(xiàn)場人員。與時同時,系統(tǒng)將通過對執(zhí)行機構(gòu)的智能控制,自動調(diào)整環(huán)境參數(shù)。參數(shù)恢復(fù)正常后,報警也自動解除。
4.7?歷史數(shù)據(jù)界面
歷史記錄界面是為了查閱歷史資料設(shè)置的,所以收集的信息和報警均以數(shù)據(jù)庫的方式永久保存。所有數(shù)據(jù)資料均可以打印,或刻錄成光盤備份。
4.8?手術(shù)基本信息界面
該界面主要記錄了歷史或當(dāng)前的手術(shù)操作過程的具體內(nèi)容,管理人員能查詢到何時進行何種手術(shù),手術(shù)的起始及結(jié)束時間,參與手術(shù)的人員(主刀醫(yī)生、護士)、患者資料及手述過程中一些特殊情況等信息。
5?程序設(shè)計
為保證手術(shù)室監(jiān)控正常工作,我們設(shè)計了系統(tǒng)啟動程序,系統(tǒng)關(guān)閉程序,計時器控制程序,循環(huán)程序等,以下就循環(huán)程序作簡要介紹。
5.1?循環(huán)程序運行框圖
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5.2?程序運行說明
5.2.1?溫度參數(shù)由空調(diào)機控制,采用PIP?調(diào)節(jié)控制,維持溫度恒定。
5.2.2?濕度參數(shù)由除濕機控制,采用PIP?調(diào)節(jié)控制,維持濕度恒定。
5.2.3?室內(nèi)風(fēng)速參數(shù)由變頻器控制,以控制送風(fēng)機的送風(fēng)量和風(fēng)壓,采用PIP調(diào)
節(jié)控制,維持風(fēng)速穩(wěn)定。
5.2.4?新風(fēng)比參數(shù)由新風(fēng)閥控制,通過調(diào)整新風(fēng)流量以保持室內(nèi)空氣的新鮮。
5.2.5?高效濾器阻力、中效濾器阻力、初效濾器阻力,三個參數(shù)主要檢查送風(fēng)系統(tǒng)三級過濾裝量,若某一阻力參數(shù)超過限定值,說明該過濾器需要更換。
6?系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能
基于對手術(shù)過程中存在的問題及系統(tǒng)適用性的考慮,本系統(tǒng)實現(xiàn)了如下主要功能:
6.1?定時監(jiān)測和調(diào)節(jié)某些參數(shù)
能定時監(jiān)測并及時調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)的潔凈度、壓差、風(fēng)速、溫濕度、CO2/O2、室內(nèi)醫(yī)用氣體壓力等參數(shù)值,并對電磁閥、變頻器、空調(diào)機、除濕機、新風(fēng)閥、風(fēng)鳴器的工作過程進行自行控制,使手術(shù)在良好的環(huán)境下順利進行,從而保證手術(shù)的安全性。
6.2?數(shù)據(jù)的記錄與存儲
監(jiān)控系統(tǒng)對各環(huán)境參數(shù)進行了全程監(jiān)控的同時,也將相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄和存儲下來,這些數(shù)據(jù)包括所測得的環(huán)境參數(shù)和現(xiàn)場拍攝的圖像信息。這樣不僅能滿足學(xué)術(shù)討論和遠(yuǎn)程教學(xué)的需要,而且還能為醫(yī)療糾紛提供充分的依據(jù)和保障。
6.3?視頻監(jiān)控、呼叫對講
潔凈手術(shù)室內(nèi)的電腦是通過寬帶網(wǎng)與醫(yī)院監(jiān)控中心相連。監(jiān)控中心可通過顯示屏觀測手術(shù)的全過程及各種參數(shù),當(dāng)發(fā)生緊急情況時,可以實現(xiàn)手術(shù)室與監(jiān)控中心的呼叫和對講。
6.4?報警
系統(tǒng)裝配有報警器,當(dāng)手術(shù)室出現(xiàn)以下幾種情況將會發(fā)出報警信息:①潔凈手術(shù)室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)超越所設(shè)的范圍;②監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障;③煙感控測器發(fā)出感應(yīng)信息,醫(yī)療人員可在處理故障后解除警報。利用自控技術(shù)、信息技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合對手術(shù)室進行智能監(jiān)控,實現(xiàn)潔凈手術(shù)室的數(shù)字化、智能化、信息化,有利于提高手術(shù)室的工作質(zhì)量,提高醫(yī)院現(xiàn)代化管理水平。