基于物聯網控制的核磁共振電氣系統設計

摘 要 在對核磁共振（簡稱MRI）的電氣系統設計過程中，融入物聯網控制技術，實現整機系統機柜電氣部分與控制終端之間的Wife通訊控制。為滿足產品技術要求、降低產品成本、提高用戶體驗，同時使機器的操作既安全又方便。設計內容主要呈獻： MRI的機柜電氣控制系統設計、安規測試及結論。

關鍵詞 核磁共振;電氣系統;物聯網;Wife繼電器

前言

物聯網技術帶來各行業的技術變化的同時，也帶來醫療器械領域的技術發展，使大型醫療電氣設備的管理上更加集約化。用戶對操控體驗的要求也越來越高，操控簡單、快捷、安全可靠成為用戶評價一款醫療電氣設備的新的標準，其中安全規范更是醫療器械電氣性能的強制性要求。因此，MRI這種高端醫療設備的電氣設計就必須在滿足產品注冊標準和用戶臨床診斷的條件下，同時提高用戶的操控體驗。

1機柜電氣控制系統設計

隔離變壓器容量設計為15KVA，一次側輸入電壓為AC380V，二次側的輸出電壓有AC380V、AC220V、AC36V三種。機柜電氣系統控制圖見圖1所示。

1.1 控制模式的電氣原理

在控制模塊10中，S0為緊急開關，開關K1-K8為由DC12V適配器單獨供電控制的Wife繼電器模組，常閉按鈕開關S1-S8，為不具備自動復位的常閉開關;常開按鈕T1-T8，為具備自動復位的常開開關。

將開關S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8全部處于按下狀態時，開關處于斷開狀態，控制模式將切換為Wife繼電器模塊控制。由計算機軟件操作界面、手機APP、Pad軟件操作界面，通過無線Wife或有線網絡TCP通信協議來與Wife繼電器模塊、路由器組建局域網，并將路由器并連接至互聯網，實現超遠距離控制MRI各電氣部分的開關機。操作者需要在控制終端軟件界面上用賬號和密碼登錄作為安全認證，實現對操作人員的授權管理。利用WIFI繼電器模塊MAC地址的全球唯一性，作為設備的識別方式，避免計算機軟件或手機APP錯誤的識別WIFI繼電器模塊，實現準確地對MRI電氣設備的遠程開關機操作及管理[1]。

1.2 開、關機電氣原理

控制終端發出K1閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM1線圈通電，三相電接入端J1通過流接觸器M1的主觸點開關的閉合，接通隔離變壓器20的一次側，實現隔離變壓器20的上電。控制終端發出K2閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM2線圈通電，交流接觸器M2主觸點閉合后，實現梯度功放20的上電。控制終端發出K3閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM3線圈通電，交流接觸器M3主觸點閉合，實現機柜40的上電。控制終端發出K4閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM4線圈通電，在交流接觸器M4主觸點閉合，實現射頻功放50的上電。控制終端發出K5閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM5線圈通電，交流接觸器M5的主觸點閉合，實現控制臺60的上電。控制終端發出K6閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM6線圈通電，交流接觸器M6的主觸點閉合，實現射頻前端70的上電。控制終端發出K7閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM7線圈通電，交流接觸器M7的主觸點閉合，實現第一照明開關80的上電。控制終端發出K8閉合的指令，對應的指示燈亮起，交流接觸器KM8線圈通電，交流接觸器M8的主觸點閉合后，實現第二照明開關電源90的上電。

按鈕開關T1-T8是作為WIFI控制模式的備用開關。是在WIFI繼電器模組在特殊情況下出現故障時應急使用，從而保障了產品的可靠性。反之控制終端發出K2-K8斷開的指令，K2-K8斷開，對應的指示燈熄滅，對應的交流接觸器線圈斷電，對應的交流接觸器主觸點斷開后，實現對應電氣部分的斷電。控制終端發出K1斷開的指令，K1斷開，對應的指示燈熄滅，交流接觸器KM1線圈斷電，三相電接入端J1通過流接觸器M1的主觸點開關的斷開，斷開隔離變壓器20的一次側，實現隔離變壓器20的斷電[2]。

2安全規范測試與結論

將完整的MRI電氣控制系統安裝在同一個整機系統機柜中，進行安全規范測試和臨床應用實驗。實驗測試呈現以下結果：噪聲小于40dB;變壓器繞組溫升小于80℃;輸入、輸出對地絕緣電阻大于5兆歐。漏電流小于0.1mA;絕緣強度為2000V/1min無閃絡、無擊穿。保護接地點與已保護接地的所有可觸及金屬部件之間的阻抗小于0.1歐姆。控制開機時序可以控制并精確到秒。

在整機實際應用中得出以下結論：對整機供配電及成像質量無任何影響，基于物聯網控制的電氣控制系統設計，在滿足產品技術要和電氣安全規范要求的同時，既滿足了臨床診斷，也給用戶帶來良好的操控體驗。

參考文獻

[1] 亓玉剛.智能型礦用多功能低壓電子保護器綜合自動化測試系統的研究[D].山東：青島科技大學，2010.

[2] 熊媛媛.壓力自動控制系統設計研究[J].科技資訊，2013，（28）：65-66.

作者簡介

吳志剛（1987-），男，湖北人;畢業院校：天津大學，專業：工業工程，學歷：本科，現就職單位：深圳安科高技術股份有限公司，研究方向：電氣工程、醫療器械。