醫院醫療設備運行監測系統的設計

王成輝 荊 斌 李 巍 趙 鵬 唐劍飛

1 引言

隨著醫院電氣化和信息化程度的不斷完善，醫院設備數量和種類在逐年遞增，從而凸顯了設備維修、維護量的急劇加大與相關科室維修力量相對減小的“瓶頸”。設備故障嚴重干擾了醫院的正常工作行為，迫切需要在設備維護、維修領域加快實現信息化、自動化過程[1-2]。通過在設備關鍵位置安裝對應傳感器，監測設備運行狀態，自主“發現”設備運行異常，實現設備異常的及早發現，及早處理；同時，能夠輔助工程師排查故障，縮小檢查范圍，無疑將帶來維修成本的大大降低[2]。

2 系統設計

在系統分析過程中，按照數據流程建立系統框圖,如圖1所示：

圖1 監測系統框圖

在醫院設備端連接傳感器，采集設備相關信息，將相關參數信息經過單片機處理后輸出對應校驗碼[2]。校驗碼經過數據采集卡進入對應科室數據采集計算機，借助于醫院局域網，將設備運行信息存入數據庫系統[3-5]。

3 系統設計

3.1 監測量采集

醫用設備通常種類繁多，涉及測量變量迥異，在此簡化使用交流電壓傳感器監測設備內部電壓變化并進行比較，輸出比較結果至下一級[6-8]。電流測量傳感器采用交流隔離傳感器TA1A系列交流電壓變送器TA1A_V10 V_，由于與原有電路隔離，因而對于原有電路影響較小，精度高（達到±0.2%），線型程度較好,在5 V≤AV≤60 V范圍內，近似符合線型關系：0.062×VAV（待測交流電壓，單位：V）－0.153 V =VDC（測量直流電壓，單位：V）

3.2 單片機設計

如圖2，圖3所示。

圖2 Atmel S51單片機采集數據流程

圖3 監測系統電路原理圖

3.3 數據采集卡

數據采集卡采用UA304數據采集卡，UA304數據采集卡16bit精度高于0.02%輸入范圍為±10 V，支持觸發器以及軟件觸發。在此選擇軟件觸發控制信號采集通過采集函數，科室計算機通過設置定時器頻率間隔采集信號:

void_stdcall minit(HANDLE husb, short fch,short chn, short gain) 以及void_stdcall readdata(HANDLE husb , short *addat ,unsigned short fcode , long leng) 采集樣本，在本系統中采樣率設置為1 KHz[5]

如圖4所示，使用C與語言編寫顯示程序，將不同通道下采集數據進行顯示：

圖4 UA304采集卡采集數據顯示

3.4 網絡數據庫

(1)根據數據庫字段建立表結構，建立矩陣存儲設備存放位置信息。

如圖5所示，根據設備故障等級將設備異常信息分為：Ⅰ正常；Ⅱ存在異常；Ⅲ設備故障。根據設備維護信息，建立設備維護表，發布設備維護信息。

圖5左圖顯示醫院設備位置與設備工作狀態關系示意圖，中圖顯示為設備狀態示意圖，右圖顯示為設備狀態矩陣。

圖5 設備存儲矩陣

(2)借助于醫院局域網建立計算機連接，通過JSP+SQL Server網頁數據庫系統實現設備狀態查詢以及設備維護提示信息，通過JDBC-ODBC橋與數據庫建立連接[3,9]。獲得數據庫連接及記錄集ResultSet變量，該變量支持SQL語句操作，可以通過該變量按照設置SQL語句實現針對數據庫的操作。

如圖6所示，通過導航條將設備分類顯示，并在“設備入口”中，可顯示設備細節信息。

圖6 監測庫運行圖

通過使用電壓傳感器將設備敏感信息進行采集放大，在單片機中進行數據擴展，生成設備狀態包，并產生校驗碼[7]，提高了數據的時效性。通過采集卡將分散的設備信息匯集到監測數據庫內，利用現有的局域網設備，建立設備監測數據庫。

在該系統中，可以結合實際將傳感器進行擴展，分別采用壓力、電流、電量、流量傳感器等進行全面監測，系統的實用性將進一步提高。在設計中，也可以嘗試采用DSP系統以取代單片機及節點計算機采集，DSP系統擴展性、穩定性更強，在實現過程中可結合實際選擇進行。

4 結語

醫院設備信息化作為醫院信息化的重要內容，一方面支持醫院的設備管理與設備維護維修業務，減輕職能科室的勞動強度，輔助醫院管理，輔助設備調度，提高醫院的工作效率，降低設備故障“閑置”率，從而使醫院能夠以少的投入獲得更好的社會效益與經濟效益；另一方面，支持醫院設備故障記錄，收集和處理設備故障信息，豐富和積累維修知識，借助于數據挖掘技術提供維修咨詢、輔助維修決策，將提高維修人員的工作效率，對決策、知識庫系統將起到巨大作用。

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