基于物联网的医疗设备运行环境与状态监测系统设计与实现

【摘要】： 医疗设备特别是大型医用设备在使用过程中,资金投入量大、使用技术门槛高、维修保障支出费用高、原厂技术壁垒不易打破,因此保障医疗设备平稳运行是医疗机构临床工程人员重点工作任务。一般来说大型医用设备对于运行的环境均有明确的要求,例如温度和湿度必须保持在适宜的范围内。在实际工作中,由于停电或空调系统故障等原因引起环境温湿度失控导致大型医用设备发生故障的情况时有发生,甚至造成设备核心部件损坏。目前机房的环境监控主要依靠临床使用人员和临床工程技术人员现场的观察和巡查为主。这种方式存在很大局限性,在非工作期间的晚夜间及节假日等时间段,如果环境条件失控不能第一时间发现,非常容易导致设备故障,影响患者诊疗秩序。本课题结合物联网相关概念和技术设计和制作大型医用设备的机房温湿度和电源供应的监测系统:首先通过收集各类大型医用设备原厂对于温湿度以及辅助供电电压的指导性要求,确定本监测系统所需温湿度传感器的监测范围及精度要求,并对机房环境中220V/50Hz的交流电压进行采样监测。从最少化外围元器件和降低硬件成本等角度出发,将整个系统的硬件进行分模块设计:主控模块芯片选择集成WiFi功能和处理器的具备三种无线网络工作模式的ESP8266,该主控模块接收传感器的数据并通过连接大型医疗设备机房内所布置的院内WiFi网络,将数据通过轻量化的MQTT协议上传至开放式物联网平台进行存储;系统温湿度传感器选择采用单总线通讯的AM2302,单总线的设计使得它只需占用主控芯片一个I/O口即可完成温度与湿度数据信息传输;在交流电压监测设计方面采用电流互感器,将交流高电压转换为主控芯片ADC端口所适用的直流低电压,由主控芯片进行采样和模数转换实现对机房内交流电压的准确测量;为了便于直观查看系统工作状态,进行模式配置和调试,采用分辨率高、显示效果细腻的0.96寸封装为4个管脚的有机发光二极管显示屏,显示监测系统的工作状态,可观看实时温湿度数据、交流电压值以及WiFi信号强弱等信息。本监测系统的软件设计除了实现监测模块自身系统的多种传感器数据的采集、处理和显示之外,重点在于实现使用MQTT协议和物联网云平台建立连接传输数据,在此基础上利用物联网平台自带的丰富的功能,进行数据的管理,设计应用显示模板,对存储的数据进行可视化;在云平台设置报警触发器,设定报警值,通过平台推送报警提示信息,建立一套基于物联网技术的医疗设备环境状态数据采集、传输、存储的云平台监控系统,实现对机房运行环境进行24小时不间断的监测。除了在连网的计算机上直接访问指定网址查看监测数据的方法之外,为便于操作人员和分管工程师实时查看相关数据,设计制作手机端APP,通过HTTP协议调用物联网云平台的数据信息,实现手机端实时数据查看和历史数据的回顾查询的功能,降低临床使用人员和工程技术人员现场巡查的工作量,提高巡查效率,将大型医用设备环境条件失控的问题消灭在萌芽状态,保障大型医用设备运行环境的稳定。