發(fā)布時(shí)間:2023-03-08 21:28:17 人氣:2172
隨著(zhù)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現手術(shù)室的智能監控有助于提高工作效率和確保手術(shù)安全進(jìn)行。本文簡(jiǎn)要介紹了“醫院潔凈手術(shù)室智能監控系統”的設計理念及其相關(guān)功能,給出了系統的硬件配置和軟件實(shí)現。
層流手術(shù)室是醫院實(shí)施治病救人的重要場(chǎng)所。根據國家標準,我國的醫院將廣泛應用空氣潔凈技術(shù),以提高手術(shù)的安全性,降低醫院感染率。應用空氣潔凈技術(shù)的手術(shù)室是一個(gè)性能良好的密閉環(huán)境,其中的環(huán)境參數的監控對手術(shù)室的安全性、穩定性尤為重要。
目前,國內一般手術(shù)室對環(huán)境參數的采集與顯示均為離散式。即手術(shù)室內的各環(huán)境參數的采集設備不同,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采集工作量大、數據雜亂且不易保存的缺陷,而且對手術(shù)室內各環(huán)境參數相關(guān)設備的調節控制也得依靠人工來(lái)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(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的日趨成熟,研制集智能化、數字化、信息化于一體的潔凈手術(shù)室監控系統已成為必要和可能。實(shí)現潔凈手術(shù)室的智能監控主要依賴(lài)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)揮各設備的最佳效能起到重要作用。
筆者成功研制和開(kāi)發(fā)的手術(shù)室智能監控系統,是在變送(傳感)器及專(zhuān)用數據采集設備的基礎上,采用計算機和中文監控組態(tài)工控軟件,可同時(shí)對室內環(huán)境的潔凈度、溫濕度、壓差、壓力、二氧化碳濃度以及醫用氣體壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、記錄存盤(pán)并進(jìn),美觀(guān)清晰地顯示在計算機屏幕上。并由監控主機對各參數處理后,再將調控命令輸送到數據輸出卡,由它對相應的執行設備(包括變頻器、空調機、除濕機、新風(fēng)閥、電磁閥、風(fēng)鳴器等)進(jìn)行控制,從而實(shí)現智能調控的功能。此外,本系統還設置了緊急呼叫、室內背景音樂(lè )播放和多路圖像監控,因此本系統是自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)綜合應用的一個(gè)實(shí)例。
2?系統的硬件配置
2.1?系統的結構
本系統選用集散式控制系統(DCS)結構方案,結合潔凈手術(shù)室與平面布置及凈化送風(fēng)系統的布置,由三級組成,見(jiàn)圖1。
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2.2?硬件配置
2.2.1?監控中心主機及現場(chǎng)監控主機配置。監控中心主機的職責是監控管理,并
存儲數據;現場(chǎng)監控主機的職責是對現場(chǎng)參數及時(shí)監測并自動(dòng)調節。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接到各相關(guān)部門(mén)的計算機,供檢視和手術(shù)觀(guān)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;內存:DDR256M?以上;硬盤(pán):120G;顯卡:Geforce400;顯存64M;刻錄光驅?zhuān)痪W(wǎng)卡;鼠標;鍵盤(pán);打印機;數據采集卡;數據
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?參數采集元件
各環(huán)境參數采用相應的變送器: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室內風(fēng)速變送器,工作范圍0.1~1.0m/s;④室內的
壓差變送器,工作范圍為0~25?帕;⑤送風(fēng)系統三級濾器的阻力監測,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激光粒子計數器,為潔凈度的采集元件,它對每個(gè)手術(shù)室進(jìn)行定時(shí)巡回檢測,采集的數據將傳輸至監控主機。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?數據采集卡
現場(chǎng)參數采集卡的職責是將各環(huán)境參數變送器采集到的數據上傳給現場(chǎng)監控主機。本系統目前使用北京阿爾泰公司的數據采集卡,該采集卡共有32個(gè)模擬量輸入端,20個(gè)數字量輸入端,20個(gè)數字量輸出端口。每個(gè)模擬量通道定義為0~5VDC可為其他標準20?個(gè)0~10V開(kāi)關(guān)量,每個(gè)0~5VDC?開(kāi)關(guān)量輸出。如此數量的端口設置完全可滿(mǎn)足本系統的要求。
2.2.4?數據輸出卡:
數據輸出卡的職責是接受監控主機下達的調節指令,并傳送到控制執行機構,實(shí)現對各參數的調整。本系統采用的是北京康拓工業(yè)電腦公司的PC.5416D,數據信號范圍為0~10MADC。
2.2.5?執行機構
執行機構的職責是接受數據輸出卡的指令,使各環(huán)境參數保持在相應的設定范圍,主要包括以下幾種設備:①空調機,設控分體空調(若為中央空調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(shí)打開(kāi)粒子檢測管道,電壓220V;④新風(fēng)閥,調整開(kāi)度0~100%,采用電動(dòng)閥;⑤變頻器,A B?B?公司,ACS100根據需要檢測室內風(fēng)速穩定。⑥風(fēng)鳴器,工作電壓為220V,報警用,室內某一參數超限定值時(shí)發(fā)出聲音警報。
3?軟件系統
本系統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一采集、管理和保存,通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向各終端發(fā)布,使其處于辦公室的醫院管理部門(mén)、維修部門(mén)和其他部門(mén),均可容易、直觀(guān)地看到現場(chǎng)的工作環(huán)境情況、手術(shù)進(jìn)度和設備工作狀態(tài)等信息。
該軟件系統為全中文可視化組態(tài)界面,運行于win95/98/2000/NT平臺,支持數據采集板、智能模塊、PIC變頻器等設備。軟件支持實(shí)時(shí)報表、歷史報表、數據庫瀏覽統計等報表方式,提供4級安全密碼機制,能保障系統運行的安全性。
4?監控界面
根據系統的功能,并聽(tīng)取廣大醫院領(lǐng)導和醫護人員的意見(jiàn),經(jīng)反復修改,我們設計了美觀(guān)、實(shí)用、大方的幾個(gè)界面:①主界面;②系統介紹界面;③系統流程界面;④時(shí)間顯示界面;⑤實(shí)時(shí)數據顯示界面;⑥參數設定及報警信息界面;⑦圖象顯示界面;⑧歷史數據界面;⑨報警歷史記錄界面;⑩手術(shù)基本信息界面。
4.1?主界面
背景為抽象的監控系統標志,研制單位名稱(chēng),畫(huà)面左側放置七個(gè)界面選擇按扭;右下角放置有系統關(guān)閉按鈕。
4.2?系統介紹界面
在一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片背景下,用文字簡(jiǎn)單介紹了本監控系統的作用的使用方法。
4.3?系統流程界面
本界面為監控系統的一個(gè)重要界面,背景為另一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片,在界面上按系統的工作流程給出了所有的元件設備的名稱(chēng),采集參數的實(shí)時(shí)數據,輸出設備的工作狀態(tài),即處于運行狀態(tài)或停止狀態(tài)。
4.4?時(shí)間顯示界面
傳統的手術(shù)室時(shí)間顯示采用數碼管方式,有的甚至使用時(shí)鐘等落后的時(shí)間指示。且放置不同的位置,不利于手術(shù)操作的進(jìn)行。本系統將北京時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、麻醉計時(shí)時(shí)間等用大字體,醒目地顯示在同一界面上。對麻醉計時(shí)、手術(shù)時(shí)間放置有“計時(shí)開(kāi)始”、“計時(shí)結束”及“計時(shí)清零”等按鈕,與安裝在電腦外的計時(shí)控制按鈕共同作用。
4.5?實(shí)時(shí)參數顯示界面
本界面用表格的方式,顯示各采集參數的實(shí)時(shí)數據。并設有最近數據查閱欄,分別可以查閱最近5?分鐘、10分鐘、15?分鐘、20分鐘內的數據。
4.6?參數的設定報警信息界面
監控系統的目的是要把手術(shù)室的環(huán)境參數控制在需要的狀態(tài)。本界面對每個(gè)環(huán)境參數均設有上、下限數值輸入窗,以便現場(chǎng)工作員進(jìn)行調整和設計。當任何參數超過(guò)限定范圍時(shí),顯示屏將出現顏色改變及相應報警文字信息,表示參數已超過(guò)限定值,及時(shí)提醒現場(chǎng)人員。與時(shí)同時(shí),系統將通過(guò)對執行機構的智能控制,自動(dòng)調整環(huán)境參數。參數恢復正常后,報警也自動(dòng)解除。
4.7?歷史數據界面
歷史記錄界面是為了查閱歷史資料設置的,所以收集的信息和報警均以數據庫的方式永久保存。所有數據資料均可以打印,或刻錄成光盤(pán)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前的手術(shù)操作過(guò)程的具體內容,管理人員能查詢(xún)到何時(shí)進(jìn)行何種手術(shù),手術(shù)的起始及結束時(shí)間,參與手術(shù)的人員(主刀醫生、護士)、患者資料及手述過(guò)程中一些特殊情況等信息。
5?程序設計
為保證手術(shù)室監控正常工作,我們設計了系統啟動(dòng)程序,系統關(guān)閉程序,計時(shí)器控制程序,循環(huán)程序等,以下就循環(huán)程序作簡(jiǎn)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(shuō)明
5.2.1?溫度參數由空調機控制,采用PIP?調節控制,維持溫度恒定。
5.2.2?濕度參數由除濕機控制,采用PIP?調節控制,維持濕度恒定。
5.2.3?室內風(fēng)速參數由變頻器控制,以控制送風(fēng)機的送風(fēng)量和風(fēng)壓,采用PIP調
節控制,維持風(fēng)速穩定。
5.2.4?新風(fēng)比參數由新風(fēng)閥控制,通過(guò)調整新風(fēng)流量以保持室內空氣的新鮮。
5.2.5?高效濾器阻力、中效濾器阻力、初效濾器阻力,三個(gè)參數主要檢查送風(fēng)系統三級過(guò)濾裝量,若某一阻力參數超過(guò)限定值,說(shuō)明該過(guò)濾器需要更換。
6?系統實(shí)現的主要功能
基于對手術(shù)過(guò)程中存在的問(wèn)題及系統適用性的考慮,本系統實(shí)現了如下主要功能:
6.1?定時(shí)監測和調節某些參數
能定時(shí)監測并及時(shí)調節手術(shù)室內的潔凈度、壓差、風(fēng)速、溫濕度、CO2/O2、室內醫用氣體壓力等參數值,并對電磁閥、變頻器、空調機、除濕機、新風(fēng)閥、風(fēng)鳴器的工作過(guò)程進(jìn)行自行控制,使手術(shù)在良好的環(huán)境下順利進(jìn)行,從而保證手術(shù)的安全性。
6.2?數據的記錄與存儲
監控系統對各環(huán)境參數進(jìn)行了全程監控的同時(shí),也將相關(guān)的數據記錄和存儲下來(lái),這些數據包括所測得的環(huán)境參數和現場(chǎng)拍攝的圖像信息。這樣不僅能滿(mǎn)足學(xué)術(shù)討論和遠程教學(xué)的需要,而且還能為醫療糾紛提供充分的依據和保障。
6.3?視頻監控、呼叫對講
潔凈手術(shù)室內的電腦是通過(guò)寬帶網(wǎng)與醫院監控中心相連。監控中心可通過(guò)顯示屏觀(guān)測手術(shù)的全過(guò)程及各種參數,當發(fā)生緊急情況時(shí),可以實(shí)現手術(shù)室與監控中心的呼叫和對講。
6.4?報警
系統裝配有報警器,當手術(shù)室出現以下幾種情況將會(huì )發(fā)出報警信息:①潔凈手術(shù)室內的環(huán)境參數超越所設的范圍;②監控系統出現故障;③煙感控測器發(fā)出感應信息,醫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)相結合對手術(shù)室進(jìn)行智能監控,實(shí)現潔凈手術(shù)室的數字化、智能化、信息化,有利于提高手術(shù)室的工作質(zhì)量,提高醫院現代化管理水平。