集中監(jiān)督超聲設(shè)備開機(jī)狀態(tài)的中央監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)

王清波 虞 成 楊 攀 胡志奇 朱雋典

集中監(jiān)督超聲設(shè)備開機(jī)狀態(tài)的中央監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)

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(yī)療設(shè)備狀態(tài)檢測平臺，實現(xiàn)醫(yī)院對醫(yī)療設(shè)備集中監(jiān)督。通過對超聲影像設(shè)備進(jìn)行信息化、集中式開機(jī)檢測，完成對超聲設(shè)備的集中管理和監(jiān)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(zhuǎn)換成0-1狀態(tài)信息；使用MSP430F449與串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)模塊，將數(shù)據(jù)發(fā)送至采集終端，采集終端數(shù)據(jù)并將其整理后發(fā)送至中央監(jiān)控服務(wù)器。結(jié)果：霍爾電流傳感器數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、有效。采集終端和中央監(jiān)控系統(tǒng)采用socket編程，其數(shù)據(jù)傳輸與管理快速、方便。結(jié)論：構(gòu)建了一套能夠集中監(jiān)督B超室設(shè)備的中央監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測超聲設(shè)備的開機(jī)狀態(tài)。

霍爾電流傳感器；開機(jī)狀態(tài)；監(jiān)聽

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

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

1 中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

超聲設(shè)備中央監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)備工作狀態(tài)測量單元、設(shè)備數(shù)據(jù)采集單元和中央監(jiān)控單元3部分，由測量單元完成單個B超設(shè)備的開啟狀態(tài)檢測，由數(shù)據(jù)采集單元完成單個設(shè)備的工作狀態(tài)采集及整理，按照規(guī)定的格式向中央監(jiān)控單元發(fā)送數(shù)據(jù)(如圖1所示)。

1.1 設(shè)備工作狀態(tài)測量單元

(1)電流檢測模塊設(shè)計?；魻栯娏鱾鞲衅骰诖牌胶馐交魻栐?閉環(huán)原理)，當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)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(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)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(chǎn)品已經(jīng)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(yōu)點是測量精度高、響應(yīng)快速、隔離檢測及線性度好[6]。本研究設(shè)計中選用A-CT2100LT系列兩線交流電流變送器，為應(yīng)用電磁感應(yīng)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(shè)備中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

圖2 電流檢測

(2)狀態(tài)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(tài)的高低電平信號(如圖3所示)。其中R1用于比較電壓的調(diào)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(dāng)前狀態(tài)，也可用于后續(xù)調(diào)試[7]。

圖3 電壓比較電路

(3)數(shù)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(qiáng)等特點。MSP430F449屬于一種中低端的單片機(jī)，運用非常靈活，具有2 K字節(jié)的隨機(jī)存儲器(random access memory，RAM)，60 K字節(jié)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(qū)動模塊，1個模與數(shù)轉(zhuǎn)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(tǒng)完成整個軟件程序的運行、比較信號擴(kuò)展、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

(4)串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)單元。在串口數(shù)據(jù)上傳的選擇上，由于目前常規(guī)計算機(jī)已不配備串口接口，因此需要通過轉(zhuǎn)接的形式上傳數(shù)據(jù)。在醫(yī)院管理過程中大型設(shè)備的主機(jī)系統(tǒng)USB接口往往被封，因此選擇采用轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)的形式上傳數(shù)據(jù)。被網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口模塊USRTCP232-2是用來將TCP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或UDP數(shù)據(jù)包與RS232接口數(shù)據(jù)實現(xiàn)透明傳輸?shù)脑O(shè)備，其模塊體積小巧、功耗低，搭載ARM處理器速度快、穩(wěn)定性高。

1.2 軟件單元設(shè)計

軟件采用VB6.0進(jìn)行程序設(shè)計，其為一款簡單、易用的可視化軟件開發(fā)平臺[9]。整體軟件包含終端采集軟件節(jié)點和中央監(jiān)護(hù)程序兩級節(jié)點。采用Winsock控件進(jìn)行編程，使用TCP協(xié)議，即在通訊前需建立連接[10-11]。

(1)終端采集軟件節(jié)點。終端采集軟件節(jié)點負(fù)責(zé)采集當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)信息，串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)模塊將0-1化的工作狀態(tài)信息上傳至采集終端。因為工作狀態(tài)是以網(wǎng)絡(luò)信號的形式給出，同時需要將數(shù)據(jù)處理后上傳信息至服務(wù)器，因此終端采集軟件節(jié)點兼?zhèn)淞丝蛻舳撕头?wù)器的功能。在程序設(shè)計中需要監(jiān)聽單元和發(fā)送單元[12-13]。具體流程圖如圖4所示。

(2)服務(wù)器。中央監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)聽各終端上傳的數(shù)據(jù)，開機(jī)后點擊監(jiān)聽開始監(jiān)聽數(shù)據(jù)，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(yīng)sock連接下的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)及IP一同顯示，同時將數(shù)據(jù)存儲到txt中方便事后查詢。

圖4 終端采集節(jié)點程序流程圖

2 結(jié)果

2.1 終端采集軟件節(jié)點

終端采集軟件包含了微控制器列表、消息顯示區(qū)、服務(wù)器IP及端口設(shè)置以及監(jiān)聽端口設(shè)置等內(nèi)容。服務(wù)器IP及端口設(shè)置控件、微控制器列表將顯示當(dāng)前監(jiān)聽到的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)模塊的IP，消息顯示區(qū)顯示當(dāng)前收到的信息，并在信息前加注時間、IP等數(shù)據(jù)。B超機(jī)器號標(biāo)注當(dāng)前的識別信息，便于區(qū)別管理。在終端接收到數(shù)據(jù)時將設(shè)置過的B超機(jī)器號與On或Off信息打包發(fā)送至服務(wù)器端，便于服務(wù)器監(jiān)督者直觀的認(rèn)識。

2.2 服務(wù)器

點擊監(jiān)聽鍵將監(jiān)聽當(dāng)前設(shè)置端口狀態(tài)下的終端連接情況，消息顯示區(qū)顯示終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)情況。具體單個數(shù)據(jù)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(jī)器的開機(jī)信息，開機(jī)信息為Machine 2 On，觀察者容易理解為2號機(jī)器開機(jī)(Off標(biāo)注為關(guān)機(jī))。

3 結(jié)論

本研究采用霍爾電流傳感器檢測設(shè)備開機(jī)狀態(tài)，利用MSP430F449采集數(shù)據(jù)，通過串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)接口將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)采集終端，終端軟件將數(shù)據(jù)處理后傳輸至服務(wù)器，從而構(gòu)建了一整套結(jié)合軟件、硬件的中央監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)為管理者提供了一個能夠集中管理設(shè)備開機(jī)狀態(tài)的管理平臺，便于實時監(jiān)督、管理設(shè)備開機(jī)狀態(tài)。經(jīng)小范圍機(jī)器試驗，該系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計技術(shù)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定。該系統(tǒng)后續(xù)將對超聲影像科全部設(shè)備進(jìn)行完整的臨床使用，同時以數(shù)據(jù)列表的形式更為直觀地展示數(shù)據(jù)，并設(shè)計數(shù)據(jù)分析模塊，自動分析數(shù)據(jù)給出監(jiān)督報告，便于管理指導(dǎo)[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(yī)院設(shè)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(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)學(xué)生物傳感器、檢測等技術(shù)方向的項目研究以及醫(yī)療設(shè)備的臨床驗證研究、醫(yī)療設(shè)備售后的技術(shù)支持等工作。