基于物聯(lián)網(wǎng)控制的核磁共振電氣系統(tǒng)設(shè)計

摘 要 在對核磁共振（簡稱MRI）的電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，融入物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，實現(xiàn)整機系統(tǒng)機柜電氣部分與控制終端之間的Wife通訊控制。為滿足產(chǎn)品技術(shù)要求、降低產(chǎn)品成本、提高用戶體驗，同時使機器的操作既安全又方便。設(shè)計內(nèi)容主要呈獻： MRI的機柜電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、安規(guī)測試及結(jié)論。

關(guān)鍵詞 核磁共振;電氣系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);Wife繼電器

前言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來各行業(yè)的技術(shù)變化的同時，也帶來醫(yī)療器械領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，使大型醫(yī)療電氣設(shè)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(yī)療電氣設(shè)備的新的標(biāo)準(zhǔn)，其中安全規(guī)范更是醫(yī)療器械電氣性能的強制性要求。因此，MRI這種高端醫(yī)療設(shè)備的電氣設(shè)計就必須在滿足產(chǎn)品注冊標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)設(shè)計

隔離變壓器容量設(shè)計為15KVA，一次側(cè)輸入電壓為AC380V，二次側(cè)的輸出電壓有AC380V、AC220V、AC36V三種。機柜電氣系統(tǒng)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(guān)，開關(guān)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(guān)S1-S8，為不具備自動復(fù)位的常閉開關(guān);常開按鈕T1-T8，為具備自動復(fù)位的常開開關(guān)。

將開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8全部處于按下狀態(tài)時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，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(wǎng)絡(luò)TCP通信協(xié)議來與Wife繼電器模塊、路由器組建局域網(wǎng)，并將路由器并連接至互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)超遠距離控制MRI各電氣部分的開關(guān)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(xiàn)對操作人員的授權(quán)管理。利用WIFI繼電器模塊MAC地址的全球唯一性，作為設(shè)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(xiàn)準(zhǔn)確地對MRI電氣設(shè)備的遠程開關(guān)機操作及管理[1]。

1.2 開、關(guān)機電氣原理

控制終端發(fā)出K1閉合的指令，對應(yīng)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(guān)的閉合，接通隔離變壓器20的一次側(cè)，實現(xiàn)隔離變壓器20的上電?？刂平K端發(fā)出K2閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)梯度功放20的上電。控制終端發(fā)出K3閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)機柜40的上電?？刂平K端發(fā)出K4閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)射頻功放50的上電。控制終端發(fā)出K5閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)控制臺60的上電?？刂平K端發(fā)出K6閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)射頻前端70的上電。控制終端發(fā)出K7閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)第一照明開關(guān)80的上電?？刂平K端發(fā)出K8閉合的指令，對應(yīng)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(xiàn)第二照明開關(guān)電源90的上電。

按鈕開關(guān)T1-T8是作為WIFI控制模式的備用開關(guān)。是在WIFI繼電器模組在特殊情況下出現(xiàn)故障時應(yīng)急使用，從而保障了產(chǎn)品的可靠性。反之控制終端發(fā)出K2-K8斷開的指令，K2-K8斷開，對應(yīng)的指示燈熄滅，對應(yīng)的交流接觸器線圈斷電，對應(yīng)的交流接觸器主觸點斷開后，實現(xiàn)對應(yīng)電氣部分的斷電?？刂平K端發(fā)出K1斷開的指令，K1斷開，對應(yīng)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(guān)的斷開，斷開隔離變壓器20的一次側(cè)，實現(xiàn)隔離變壓器20的斷電[2]。

2安全規(guī)范測試與結(jié)論

將完整的MRI電氣控制系統(tǒng)安裝在同一個整機系統(tǒng)機柜中，進行安全規(guī)范測試和臨床應(yīng)用實驗。實驗測試呈現(xiàn)以下結(jié)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(luò)、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?？刂崎_機時序可以控制并精確到秒。

在整機實際應(yīng)用中得出以下結(jié)論：對整機供配電及成像質(zhì)量無任何影響，基于物聯(lián)網(wǎng)控制的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，在滿足產(chǎn)品技術(shù)要和電氣安全規(guī)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(tǒng)的研究[D].山東：青島科技大學(xué)，2010.

[2] 熊媛媛.壓力自動控制系統(tǒng)設(shè)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(yè)院校：天津大學(xué)，專業(yè)：工業(yè)工程，學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：深圳安科高技術(shù)股份有限公司，研究方向：電氣工程、醫(yī)療器械。