基于PLC的醫(yī)院潔凈手術室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

劉佳毅

摘 要： 隨著我國經(jīng)濟水平的提升，醫(yī)院的硬件配備水平也呈現(xiàn)日益上升的趨勢。在眾多醫(yī)院硬件設施當中，空調(diào)對于患者的康復與治療有著更為直接的聯(lián)系。其中，手術室作為醫(yī)院的核心區(qū)域，提升該區(qū)域凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計水平對于降低術中感染有著至關重要的作用。鑒于此，本文首先以介紹凈化空調(diào)系統(tǒng)的模式為切入點，闡述手術室空氣處理的基本方式，對潔凈手術室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行探究，以供專業(yè)人士借鑒與參考。

關鍵詞： 潔凈手術室；凈化空調(diào)；自動控制系統(tǒng)；設計

為使手術室中環(huán)境符合手術的要求，需要使用凈化空調(diào)來調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度與溫度，并且過濾手術室中的空氣，從而使得手術室中環(huán)境達到潔凈的程度。此外，為確保手術室中壓力為正壓狀態(tài)，同樣需要使用凈化空調(diào)對其進行調(diào)節(jié)，從而將污染物隔離在室外，保證手術室處于無菌且潔凈的狀態(tài)，最大限度的避免術后感染情況的發(fā)生，同時也可提升手術過程中醫(yī)護人員的舒適度，從而提升手術效率。

一、凈化空調(diào)系統(tǒng)的模式

凈化空調(diào)控制系統(tǒng)包括空氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，空氣凈化系統(tǒng)主要由空氣過濾器、循環(huán)風機、表冷器、加熱加濕裝置等基本設備組成，通過設置粗效、中效和高效過濾器的三級過濾裝置來實現(xiàn)對空氣的凈化處理，表冷器、加熱加濕裝置用來調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，循環(huán)風機的作用是使空氣運動起來而形成風自動控制系統(tǒng)包括各種溫度、濕度傳感器，壓力變送器，溫控閥門執(zhí)行器，送風、排風調(diào)節(jié)閥，控制器和監(jiān)控設備等。

二、手術室空氣處理的基本方式

醫(yī)院建筑需要大量新鮮、潔凈的空氣來稀釋有害氣體，滿足人體衛(wèi)生需求并補償室內(nèi)的排風。通風方式可以采用機械送風與自然排風相結合的方式、機械排風與自然補風結合的方式和同時使用機械進行送風和排風等方式。一般醫(yī)院是將通風系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)結合起來實現(xiàn)室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)的。醫(yī)院的空氣調(diào)節(jié)和一般建筑物的空氣調(diào)節(jié)是不同的，它更注重空氣的凈化和無菌、建筑物內(nèi)的氣流流向和風速、保證醫(yī)療上需要的溫濕度等方面。具體的空氣處理方式有空調(diào)機組循環(huán)方式，如圖所示有一次回風的室內(nèi)循環(huán)機組與空調(diào)機組并用方式，如圖所示新風承擔全部熱濕負荷的室內(nèi)循環(huán)機組與空調(diào)機組并用方式，如圖所示新風機組與風機盤管室內(nèi)循環(huán)機組并用方式，如圖1所示。

醫(yī)院潔凈手術部凈化空調(diào)系統(tǒng)應做到既實現(xiàn)對整個手術部的統(tǒng)一控制，又能方便對各手術室靈活管理。一般遵循以下設計原則：潔凈手術室的凈化空調(diào)系統(tǒng)應與其輔助用房的空調(diào)系統(tǒng)分開設置，采用獨立的凈化空調(diào)系統(tǒng)對每個級潔凈手術室和級潔凈手術室進行空氣處理級，潔凈手術室和級潔凈手術室可以多間手術室公用一個空調(diào)系統(tǒng)。但是凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風可以采用集中處理，也可以各系統(tǒng)單獨處理，形成各個完全獨立的系統(tǒng)。

三、潔凈手術室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、系統(tǒng)的整體設計

手術部位于醫(yī)院綜合樓的第5層，由手術室及其輔助用房和醫(yī)生護士辦公區(qū)組成。手術室分別是是百級手術室、眼科手術室、個腔鏡手術室、骨科手術室、產(chǎn)科手術室、正負壓手術室和個普外手術室，根據(jù)國家標準規(guī)范的實際要求，各手術室設計級別及具體控制指標如表1所示。

2、自動控制系統(tǒng)的整體結構

控制系統(tǒng)釆用工控機（Industrial Personal Computer，IPCH可編程控制器（Programmable controller，PLC）+現(xiàn)場總線的形式組成了控制系統(tǒng)，實現(xiàn)潔凈手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)的自動 控制。系統(tǒng)整體結構圖如圖2所示。

從圖2可以清楚的看出控制系統(tǒng)的拓撲結構，系統(tǒng)由上位機工控機、風機機組及現(xiàn)場的各種傳感器和執(zhí)行器組成。系統(tǒng)以上位機為核心，通過現(xiàn)場總線將上位機和連接起來，采用的是傳輸技術，定期從現(xiàn)場傳感器采集數(shù)據(jù)，再通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，并將其顯示出來。上位機發(fā)出的控制信息通過現(xiàn)場總線傳至，根據(jù)上位機的控制信號進行調(diào)節(jié)，并將信號傳至現(xiàn)場執(zhí)行器，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的驅(qū)動。

3、系統(tǒng)的控制方式

控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場總線將上位機和下位機連接起來，使用傳輸協(xié)議和傳輸技術實現(xiàn)控制器與現(xiàn)場設備和上位機之間數(shù)據(jù)通信。其中上位機選用的是工控機，下位機選用的是西門子，現(xiàn)場設備是各種傳感器、變送器和執(zhí)行器等?，F(xiàn)場控制單元直接與被控對象聯(lián)系，可以獨立實現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集及對現(xiàn)場設備的控制等功能?，F(xiàn)場控制單元一般安裝在工業(yè)控制現(xiàn)場，接收上一級監(jiān)控站發(fā)送來的控制命令，并將本地的狀態(tài)和采集到的數(shù)據(jù)傳送至上位機，在上位機不進行干預的情況下，現(xiàn)場控制單元可根據(jù)各自事先設定好的參數(shù)進行各種運算，控制輸出實現(xiàn)單獨對設備進行控制空調(diào)機組的控制策略。

對于全年運行的空調(diào)系統(tǒng)，需要充分考慮到季節(jié)變化對系統(tǒng)運行的影響，根據(jù)室內(nèi)外不同的熱、濕條件，確定不同的運行工況，以多工況的方式運行。主要目的是為了充分利用新風和回風的熱濕負荷，盡量減少制冷機、加熱器和加濕器運行時間，達到節(jié)能的目的。面對這樣一個多工況系統(tǒng)進行監(jiān)控和控制，不僅需要根據(jù)相關參數(shù)確定工況轉(zhuǎn)換的時機，在轉(zhuǎn)換時切換運行設備，還要相應改變控制參數(shù)的數(shù)值，以及執(zhí)行機構的動作方向。

4、報警系統(tǒng)

故障報警是對風機進行缺風保護、檢測變頻故障等，檢測風機和過濾器兩端壓差值對風機運行狀態(tài)和過濾器堵塞情況進行監(jiān)測，當被檢測對象出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)顯示報警信息。工作人員根據(jù)提示的報警信息對系統(tǒng)進行維護。其中缺風保護報警是通過設在風機處的壓差變送器測得的壓差值進行判斷，如果風機兩端壓差值不在設定范圍內(nèi)，說明風機運行出現(xiàn)故障，則顯示報警信息。

四、結語

綜上所述，隨著我國醫(yī)療硬件水平的提升，基于PLC的醫(yī)院潔凈手術室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)逐漸引起全社會的關注，本文所設計的凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)可以有效的實現(xiàn)潔凈手術室的目的，所以具備一定應用潛力。相信隨著未來PLC 技術的發(fā)展，手術室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設計將會更加科學與合理，進而推動我國醫(yī)用空調(diào)行業(yè)更為快速的發(fā)展?！?/p>

參考文獻

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