集中監督超聲設備開機狀態的中央監控系統研發

王清波 虞 成 楊 攀 胡志奇 朱雋典

集中監督超聲設備開機狀態的中央監控系統研發

王清波①虞 成①楊 攀①胡志奇①朱雋典①

目的：建立信息化的醫療設備狀態檢測平臺，實現醫院對醫療設備集中監督。通過對超聲影像設備進行信息化、集中式開機檢測，完成對超聲設備的集中管理和監督。方法：使用霍爾電流傳感器采集B超電流信號，比較電路轉換成0-1狀態信息；使用MSP430F449與串口轉網絡模塊，將數據發送至采集終端，采集終端數據并將其整理后發送至中央監控服務器。結果：霍爾電流傳感器數據采集準確、有效。采集終端和中央監控系統采用socket編程，其數據傳輸與管理快速、方便。結論：構建了一套能夠集中監督B超室設備的中央監控系統，能夠實時檢測超聲設備的開機狀態。

霍爾電流傳感器；開機狀態；監聽

[First-author’s address] Equipment Department, Hangzhou First People’s Hospital, Hangzhou 310006, China.

隨著我國醫療體制改革的深入，醫院必須要用更精細化、集約化的管理技術和方法提升其核心競爭力[1-2]。醫療設備是醫院的重要醫療資源，醫療設備的使用效率一定程度上影響并反映了醫療服務狀況。醫療設備的開機狀態反映出當前設備的使用狀態及醫療活動的展開情況，建立信息化的醫療設備狀態檢測平臺，能夠幫助醫院對醫療設備進行集中監督。而B超室的設備相對集中，且電源設計相對常規、獨立，因此本研究選擇B超室設備進行信息化、集中式的開機檢測，以完成對B超室大型醫療設備的集中管理和監督。

1 中央監控系統設計

超聲設備中央監控系統包括設備工作狀態測量單元、設備數據采集單元和中央監控單元3部分，由測量單元完成單個B超設備的開啟狀態檢測，由數據采集單元完成單個設備的工作狀態采集及整理，按照規定的格式向中央監控單元發送數據(如圖1所示)。

1.1 設備工作狀態測量單元

(1)電流檢測模塊設計。霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理(閉環原理)，當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流，用于抵消原邊IP產生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化[3-5]。

霍爾電流傳感器產品已經模塊化，可以測量交流、直流及脈沖等多種電流信號，其最大優點是測量精度高、響應快速、隔離檢測及線性度好[6]。本研究設計中選用A-CT2100LT系列兩線交流電流變送器，為應用電磁感應原理的電流傳感器，能夠在電隔離條件下測量交流信號電流、輸出和被測電流有效值成比例的4～20 mA直流電流輸出情況。僅需兩線制連接，無需單獨的回路電源(如圖2所示)。

圖1 超聲設備中央監控系統設計

圖2 電流檢測

(2)狀態檢測電路。通過測量串接到霍爾電流傳感器的RL電阻的電壓，將其連接到電壓比較模塊，則輸出代表狀態的高低電平信號(如圖3所示)。其中R1用于比較電壓的調整，LM393為常用比較器，R2為上拉電阻，用于輸出信號的鉗位，DS1用于提示當前狀態，也可用于后續調試[7]。

圖3 電壓比較電路

(3)數字控制部分。核心芯片采用MSP430F449，MSP430F449是TI公司最近推出的具有極高性價比的16位MCU，具有功耗低、存儲容量大、集成度高、在線支持性強等特點。MSP430F449屬于一種中低端的單片機，運用非常靈活，具有2 K字節的隨機存儲器(random access memory，RAM)，60 K字節的閃速(Flash)存儲器，48個I/O口，3個16位定時器，1個“看門狗”定時器，2個串行通訊口，1個集成LCD驅動模塊，1個模與數轉換模塊(ADC12)，1個16位的硬件乘法器。MSP430F449除了正常的工作模式外具有5種低功耗模塊[8]。MSP430F449在本系統完成整個軟件程序的運行、比較信號擴展、數據處理以及數據傳輸等工作。

(4)串口轉網絡單元。在串口數據上傳的選擇上，由于目前常規計算機已不配備串口接口，因此需要通過轉接的形式上傳數據。在醫院管理過程中大型設備的主機系統USB接口往往被封，因此選擇采用轉網絡的形式上傳數據。被網絡轉串口模塊USRTCP232-2是用來將TCP網絡數據包或UDP數據包與RS232接口數據實現透明傳輸的設備，其模塊體積小巧、功耗低，搭載ARM處理器速度快、穩定性高。

1.2 軟件單元設計

軟件采用VB6.0進行程序設計，其為一款簡單、易用的可視化軟件開發平臺[9]。整體軟件包含終端采集軟件節點和中央監護程序兩級節點。采用Winsock控件進行編程，使用TCP協議，即在通訊前需建立連接[10-11]。

(1)終端采集軟件節點。終端采集軟件節點負責采集當前設備的工作狀態信息，串口轉網絡模塊將0-1化的工作狀態信息上傳至采集終端。因為工作狀態是以網絡信號的形式給出，同時需要將數據處理后上傳信息至服務器，因此終端采集軟件節點兼備了客戶端和服務器的功能。在程序設計中需要監聽單元和發送單元[12-13]。具體流程圖如圖4所示。

(2)服務器。中央監控系統負責監聽各終端上傳的數據，開機后點擊監聽開始監聽數據，在客戶端列表將客戶端的IP列出。同時與接收到的請求建立連接，接收相應sock連接下的數據，將數據及IP一同顯示，同時將數據存儲到txt中方便事后查詢。

圖4 終端采集節點程序流程圖

2 結果

2.1 終端采集軟件節點

終端采集軟件包含了微控制器列表、消息顯示區、服務器IP及端口設置以及監聽端口設置等內容。服務器IP及端口設置控件、微控制器列表將顯示當前監聽到的串口轉網絡模塊的IP，消息顯示區顯示當前收到的信息，并在信息前加注時間、IP等數據。B超機器號標注當前的識別信息，便于區別管理。在終端接收到數據時將設置過的B超機器號與On或Off信息打包發送至服務器端，便于服務器監督者直觀的認識。

2.2 服務器

點擊監聽鍵將監聽當前設置端口狀態下的終端連接情況，消息顯示區顯示終端傳輸的數據情況。具體單個數據單元，如2014-02-25 07：55(124.124.125.17)：Machine 2 On，為時間2014-02-25 07：55下，接收來自IP為124.124.125.17的機器的開機信息，開機信息為Machine 2 On，觀察者容易理解為2號機器開機(Off標注為關機)。

3 結論

本研究采用霍爾電流傳感器檢測設備開機狀態，利用MSP430F449采集數據，通過串口轉網絡接口將數據上傳至數據采集終端，終端軟件將數據處理后傳輸至服務器，從而構建了一整套結合軟件、硬件的中央監控系統。該系統為管理者提供了一個能夠集中管理設備開機狀態的管理平臺，便于實時監督、管理設備開機狀態。經小范圍機器試驗，該系統達到預期的設計技術要求，系統穩定。該系統后續將對超聲影像科全部設備進行完整的臨床使用，同時以數據列表的形式更為直觀地展示數據，并設計數據分析模塊，自動分析數據給出監督報告，便于管理指導[14-15]。

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Research on a central monitoring system for power status centralized supervisionof ultrasound system

/WANG Qing-bo, YU Cheng, YANG Pan, et al// China MedicalEquipment,2014,11(8):54-56.

Objective: To establish a medical equipment status detection platform for informational management, in order to centralize supervise for medical equipment. The power status detection, to a certain extent, represents the use state of medical equipment. Through informational and centralized power detection for the equipment in department of ultrasound imaging, to accomplish the centralized management and supervision. Methods: Hall current sensor was used to collect the current signal of ultrasound system. The comparison circuit was used to transform the continuous signal to 0-1 signal. The module based on MSP430F449 and the module for serial data transformed to network was used data collection. The data was processed and transferred to the central monitoring server by acquisition terminal. Results: Hall current sensor was accurate and effective for data collection. The acquisition terminal and monitor server were fast and convenient for data transmission and management. Conclusion: A central monitoring system which can supervise the ultrasound system and detect the current boot status was constructed.

Hall current sensor; Boot status; Listening

1672-8270(2014)08-0054-03

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.08.017

2014-02-28

①杭州市第一人民醫院設備科 浙江 杭州 310006

王清波，男，(1983- )，碩士，助理工程師。杭州市第一人民醫院設備科，從事醫學生物傳感器、檢測等技術方向的項目研究以及醫療設備的臨床驗證研究、醫療設備售后的技術支持等工作。