醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊成才，黃妙云

(1.福建省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，福建福州 350012； 2.福建省協(xié)和醫(yī)院放射科，福建 福州 350012)

醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊成才1，黃妙云2

(1.福建省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，福建福州 350012； 2.福建省協(xié)和醫(yī)院放射科，福建 福州 350012)

目的 實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。方法 通過(guò)C51單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)DS18B20溫度傳感信息采集，并用VB語(yǔ)言編寫相應(yīng)的操作軟件。結(jié)果 實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療設(shè)備工作環(huán)境溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警及回顧等功能，避免工作環(huán)境溫控失調(diào)造成停機(jī)甚至損壞電路板的事件發(fā)生。

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；單片機(jī)；溫度傳感器

Abstract:Objective To realize remote monitoring of medical equipment working conditions temperature.Methods Realized the DS18B20 temperature sensing information acquisition through C51 single-chip microprocessor technology,and compiled the corresponding operation software with VB language. Results Realized remote monitoring,alarm and retrospect of medical equipment working conditions temperature,and avoided the working conditions controlling being out of balance which would cause the engine off,and damage the circuit board.

Key words:remote monitoring;single-chip microprocessor; temperature sensor

大型醫(yī)療設(shè)備（如磁共振、加速器、CT等）均為高價(jià)值（一般每臺(tái)均在上百萬(wàn)元甚至上千萬(wàn)元）、高精密電子儀器設(shè)備，其工作環(huán)境均有很高要求，而一般非專業(yè)人員不得入內(nèi)。本人從事醫(yī)療設(shè)備工作近十年，接觸大型醫(yī)療設(shè)備近20臺(tái)，發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備僅是發(fā)熱量較大的部件存在有過(guò)熱保護(hù)技術(shù)，而對(duì)于其部件運(yùn)行環(huán)境均需靠外界附加溫控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且無(wú)實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警功能，一旦外界附加溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很容易造成：輕者機(jī)器需停機(jī)幾個(gè)小時(shí)等待溫控正常，重者將損壞電路板，經(jīng)濟(jì)損失將是巨大的。據(jù)我院每年因溫控失調(diào)電路板損壞造成經(jīng)濟(jì)損失將達(dá)到15萬(wàn)左右（還不包括因機(jī)器停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失）。本課題開發(fā)了醫(yī)療設(shè)備溫控系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)C51控制實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)接，利用計(jì)算機(jī)VB語(yǔ)言進(jìn)行溫控?cái)?shù)據(jù)處理，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器內(nèi)部溫控系統(tǒng)運(yùn)行情況及設(shè)備機(jī)房工作環(huán)境溫控情況，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)報(bào)警預(yù)防，避免工作環(huán)境溫控失調(diào)產(chǎn)生停機(jī)甚至損壞電路板的事件發(fā)生。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 工作原理

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心是以C51單片機(jī)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，通過(guò)計(jì)算機(jī)中的 RS-232接口進(jìn)行計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的命令和數(shù)據(jù)傳送，計(jì)算機(jī)并將采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示，根據(jù)不同醫(yī)療設(shè)備設(shè)定相應(yīng)的報(bào)警閾值和報(bào)警方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)防的目的。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能

本系統(tǒng)硬件部份由單片機(jī)控制組件、多點(diǎn)溫度測(cè)量傳感器、RS-232接口組件、電源組成。

單片機(jī)控制組件主要是利用AT89C51單片機(jī)，這是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。

多點(diǎn)溫度測(cè)量傳感器以Dallas公司開發(fā)的一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20為核心，通過(guò)采用每個(gè)并行端口上連接一個(gè)DS18B20器件，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量。

RS-232接口又稱為RS-232口、串口、異步口或一個(gè)COM（通信）口，本系統(tǒng)通過(guò)MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)及命令傳送。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

具體的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖 1 結(jié)構(gòu)框圖

2 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

利用VB6.0語(yǔ)言自主編寫多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)軟件。該軟件的最大特點(diǎn)是利用EXCEL表格進(jìn)行設(shè)備名稱的輸入，就可實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)。同時(shí)具有：溫度校正功能、報(bào)警閾值設(shè)置功能、聲音報(bào)警控制功能、24小時(shí)超閾值數(shù)據(jù)和時(shí)間的記錄顯示功能及該系統(tǒng)硬件運(yùn)行情況自檢報(bào)錯(cuò)提示功能等。軟件運(yùn)行環(huán)境要求低、容量小，普通家用計(jì)算機(jī)均可安裝運(yùn)行。

2.1 軟件控制原理

圖 2 溫度顯示、監(jiān)控流程圖

該程序主要是通過(guò)接收溫度測(cè)量系統(tǒng)的單片機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與軟件設(shè)置的上、下限值進(jìn)行比較，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值時(shí)，相應(yīng)的狀態(tài)指示閃爍，并發(fā)送聲音報(bào)警指令，同時(shí)記錄該數(shù)據(jù)及發(fā)生時(shí)間，以便監(jiān)測(cè)人員隨時(shí)監(jiān)控。顯示、監(jiān)控流程如圖2所示。

2.2 軟件功能

在軟件第一次運(yùn)行前，通過(guò)系統(tǒng)自帶EXCEL文件進(jìn)行設(shè)備名稱設(shè)置。根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境的要求，設(shè)置不同的上、下閾值，并保存在相應(yīng)的EXCEL文件中。在以后使用過(guò)程中，定期需對(duì)測(cè)量溫度進(jìn)行校對(duì)：以水銀溫度計(jì)顯示溫度為基準(zhǔn)，對(duì)溫度傳感器所采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用差值補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行溫度校正。

軟件操作界面分為獨(dú)立區(qū)和公共顯示區(qū)，軟件主界面如圖3所示。各獨(dú)立顯示區(qū)主要顯示各測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果和狀態(tài)，其包含實(shí)時(shí)溫度、最大值溫度、最小溫度示、平均值溫度顯示和溫度狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度值進(jìn)行溫度曲線繪制。溫度狀態(tài)顯示是根據(jù)測(cè)量值與上下限閾值進(jìn)行比較后獲得，溫度正常為綠色，高出上限閾值為紅色閃爍顯示，低于下限閾值為藍(lán)色閃爍顯示。公共區(qū)主要是顯示各個(gè)控件的使用功能說(shuō)明及各測(cè)量點(diǎn)溫度出現(xiàn)異常的數(shù)值信息和時(shí)間信息。

圖 3 操作軟件主界面

3 總結(jié)

本系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，監(jiān)測(cè)軟件界面較人性化，使用操作簡(jiǎn)便、直觀。在實(shí)際應(yīng)用中近半年，未出現(xiàn)較大的測(cè)量偏差，數(shù)據(jù)采集較為穩(wěn)定，能準(zhǔn)確地反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫度變化，為實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、加強(qiáng)設(shè)備管理、逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理提供依據(jù)，具有較好的推廣使用價(jià)值。

[1] 李江全,張麗,岑紅蕾.Visual Basic串口通信與測(cè)控應(yīng)用技術(shù)實(shí)戰(zhàn)詳解[M].北京:人民郵電出版社,2007.

[2] 張毅剛,彭喜元,姜守達(dá),等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2008.

[3] 袁文迪,等.EZ-USB FX2數(shù)據(jù)采集卡控制傳輸?shù)腄LL設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2008(5):18-20.

[4] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].第3版.北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[5] 鄭阿奇,曹戈.Visual Basic實(shí)用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000.

[6] 顧振宇,劉魯源,杜振輝.DS18B20接口的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].天津:天津大學(xué)出版社,2002.

Remote Monitoring System Design of Medical Equipment Working Environment Temperature

YANG Cheng-cai1, HUANG Miao-yun2
(1.Equipment Department,Fujian Provincial Tumor Hospital,Fuzhou Fujian 350012,China;2.Radiology Department,Fujian Provincial Xiehe Hospital, Fuzhou Fujian 350012, China)

TP311

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.02.013

1674-1633(2010)02-0035-02

2009-07-20

2009-08-21

作者郵箱：yccsir@163.com