醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

楊成才，黃妙云

(1.福建省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，福建福州 350012； 2.福建省協(xié)和醫(yī)院放射科，福建 福州 350012)

醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

楊成才1，黃妙云2

(1.福建省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，福建福州 350012； 2.福建省協(xié)和醫(yī)院放射科，福建 福州 350012)

目的 實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測。方法 通過C51單片機(jī)技術(shù)實現(xiàn)DS18B20溫度傳感信息采集，并用VB語言編寫相應(yīng)的操作軟件。結(jié)果 實現(xiàn)了醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測、報警及回顧等功能，避免工作環(huán)境溫控失調(diào)造成停機(jī)甚至損壞電路板的事件發(fā)生。

遠(yuǎn)程監(jiān)測；單片機(jī)；溫度傳感器

Abstract:Objective To realize remote monitoring of medical equipment working conditions temperature.Methods Realized the DS18B20 temperature sensing information acquisition through C51 single-chip microprocessor technology,and compiled the corresponding operation software with VB language. Results Realized remote monitoring,alarm and retrospect of medical equipment working conditions temperature,and avoided the working conditions controlling being out of balance which would cause the engine off,and damage the circuit board.

Key words:remote monitoring;single-chip microprocessor; temperature sensor

大型醫(yī)療設(shè)備（如磁共振、加速器、CT等）均為高價值（一般每臺均在上百萬元甚至上千萬元）、高精密電子儀器設(shè)備，其工作環(huán)境均有很高要求，而一般非專業(yè)人員不得入內(nèi)。本人從事醫(yī)療設(shè)備工作近十年，接觸大型醫(yī)療設(shè)備近20臺，發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備僅是發(fā)熱量較大的部件存在有過熱保護(hù)技術(shù)，而對于其部件運(yùn)行環(huán)境均需靠外界附加溫控系統(tǒng)來實現(xiàn)，且無實時檢測報警功能，一旦外界附加溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很容易造成：輕者機(jī)器需停機(jī)幾個小時等待溫控正常，重者將損壞電路板，經(jīng)濟(jì)損失將是巨大的。據(jù)我院每年因溫控失調(diào)電路板損壞造成經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)到15萬左右（還不包括因機(jī)器停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失）。本課題開發(fā)了醫(yī)療設(shè)備溫控系統(tǒng)，通過單片機(jī)C51控制實現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)接，利用計算機(jī)VB語言進(jìn)行溫控數(shù)據(jù)處理，最終實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)測機(jī)器內(nèi)部溫控系統(tǒng)運(yùn)行情況及設(shè)備機(jī)房工作環(huán)境溫控情況，做到實時監(jiān)測，及時報警預(yù)防，避免工作環(huán)境溫控失調(diào)產(chǎn)生停機(jī)甚至損壞電路板的事件發(fā)生。

1 硬件設(shè)計

1.1 工作原理

本系統(tǒng)設(shè)計核心是以C51單片機(jī)為基礎(chǔ)實現(xiàn)DS18B20溫度傳感器實時多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，通過計算機(jī)中的 RS-232接口進(jìn)行計算機(jī)與單片機(jī)之間的命令和數(shù)據(jù)傳送，計算機(jī)并將采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示，根據(jù)不同醫(yī)療設(shè)備設(shè)定相應(yīng)的報警閾值和報警方式，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程監(jiān)測、及時預(yù)防的目的。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能

本系統(tǒng)硬件部份由單片機(jī)控制組件、多點(diǎn)溫度測量傳感器、RS-232接口組件、電源組成。

單片機(jī)控制組件主要是利用AT89C51單片機(jī)，這是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。

多點(diǎn)溫度測量傳感器以Dallas公司開發(fā)的一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20為核心，通過采用每個并行端口上連接一個DS18B20器件，實現(xiàn)同時對多個測量點(diǎn)進(jìn)行溫度測量。

RS-232接口又稱為RS-232口、串口、異步口或一個COM（通信）口，本系統(tǒng)通過MAX232芯片實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)之間數(shù)據(jù)及命令傳送。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖 1 結(jié)構(gòu)框圖

2 監(jiān)控軟件設(shè)計

利用VB6.0語言自主編寫多點(diǎn)溫度監(jiān)測軟件。該軟件的最大特點(diǎn)是利用EXCEL表格進(jìn)行設(shè)備名稱的輸入，就可實現(xiàn)不同設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度監(jiān)測。同時具有：溫度校正功能、報警閾值設(shè)置功能、聲音報警控制功能、24小時超閾值數(shù)據(jù)和時間的記錄顯示功能及該系統(tǒng)硬件運(yùn)行情況自檢報錯提示功能等。軟件運(yùn)行環(huán)境要求低、容量小，普通家用計算機(jī)均可安裝運(yùn)行。

2.1 軟件控制原理

圖 2 溫度顯示、監(jiān)控流程圖

該程序主要是通過接收溫度測量系統(tǒng)的單片機(jī)傳輸過來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與軟件設(shè)置的上、下限值進(jìn)行比較，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值時，相應(yīng)的狀態(tài)指示閃爍，并發(fā)送聲音報警指令，同時記錄該數(shù)據(jù)及發(fā)生時間，以便監(jiān)測人員隨時監(jiān)控。顯示、監(jiān)控流程如圖2所示。

2.2 軟件功能

在軟件第一次運(yùn)行前，通過系統(tǒng)自帶EXCEL文件進(jìn)行設(shè)備名稱設(shè)置。根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境的要求，設(shè)置不同的上、下閾值，并保存在相應(yīng)的EXCEL文件中。在以后使用過程中，定期需對測量溫度進(jìn)行校對：以水銀溫度計顯示溫度為基準(zhǔn)，對溫度傳感器所采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用差值補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行溫度校正。

軟件操作界面分為獨(dú)立區(qū)和公共顯示區(qū)，軟件主界面如圖3所示。各獨(dú)立顯示區(qū)主要顯示各測量點(diǎn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果和狀態(tài)，其包含實時溫度、最大值溫度、最小溫度示、平均值溫度顯示和溫度狀態(tài)，同時根據(jù)實時溫度值進(jìn)行溫度曲線繪制。溫度狀態(tài)顯示是根據(jù)測量值與上下限閾值進(jìn)行比較后獲得，溫度正常為綠色，高出上限閾值為紅色閃爍顯示，低于下限閾值為藍(lán)色閃爍顯示。公共區(qū)主要是顯示各個控件的使用功能說明及各測量點(diǎn)溫度出現(xiàn)異常的數(shù)值信息和時間信息。

圖 3 操作軟件主界面

3 總結(jié)

本系統(tǒng)硬件電路簡單，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，監(jiān)測軟件界面較人性化，使用操作簡便、直觀。在實際應(yīng)用中近半年，未出現(xiàn)較大的測量偏差，數(shù)據(jù)采集較為穩(wěn)定，能準(zhǔn)確地反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫度變化，為實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測、加強(qiáng)設(shè)備管理、逐步實現(xiàn)數(shù)字化管理提供依據(jù)，具有較好的推廣使用價值。

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Remote Monitoring System Design of Medical Equipment Working Environment Temperature

YANG Cheng-cai1, HUANG Miao-yun2
(1.Equipment Department,Fujian Provincial Tumor Hospital,Fuzhou Fujian 350012,China;2.Radiology Department,Fujian Provincial Xiehe Hospital, Fuzhou Fujian 350012, China)

TP311

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.02.013

1674-1633(2010)02-0035-02

2009-07-20

2009-08-21

作者郵箱：yccsir@163.com