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摘 要 通过无线网络技术建立静脉输液监控系统，是一种实用、新颖的输液系统，在临床上，静脉输液是一种重要治疗方法，输液时如果药液由于某种事故导致输液速度较低、较高，需医务人员给予及时处理。无线网络静脉输液监控系统可I算药液滴数，传输监测点的输液信息，实现统一管理、实时监控。若发生异常情况，利用声光进行报警，护理人员可根据提醒给予及时处理。
关键词 无线网络；静脉输液；监控系统
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0026-02
1 课题背景与技术现状
目前，静脉输液具有多种监控系统，由液位监控方式来说主要分为：光电式、电极式、电容式与机械式。由通信方式分类：无线通信、总线与单机模式。随着网络信息技术不断发展，输液监控器呈单机网络化模式发展，总线模式虽具有网络化功能，然而系统化管理、控制不够完善，临床应用时需进行重新不限，较大依赖环境。随着网络无线技术发展，输液控制系统呈无线网络智能化发展，输液监控器能够实现上位机的软件管理，可使输液监控系统为医疗工作提供更好的服务。
2 系统需求与系统构建
2.1 系统需求分析
该系统利用监测从站的各项单元输液参数，利用无线网络通信主站，主站对各项参数进行监控管理，实现数据管理，满足动态显示、报警与提醒的要求。系统需求如表1。
表1 系统需求
需求项目 需求说明
目地 对输液过程进行全程监控
输入（设定） 从站和主站键盘
输出 从站LCD显示屏，主站显示器
系统组成 从站微处理器，无线适配器，计算机管理软件
系统功能 从站微处理器将有关的输液信息发送至主站；总线适配器对主从站提供通信支持；计算机管理软件对各输液单元进行监控分析。
性能 对输液信息和体征信息即时更新
成本 尽量低廉
功耗 尽量低能耗
2.2 系统构建方案
按照系统需求，该系统构建包含上位PC机、输液监控仪、无线网络通信设备等三个主体，上位PC机作为主站，同输液监控仪实现远距离传输，一般大于80 m的传输距离，输液监控仪监测输液滴速。当输液即将完成时，输液监控仪进行报警，阻断输液软管后，使输液停止。
2.3 系统总体构建方案
该系统主要由软件、硬件构成，按照需求分析，该系统输液监控仪以星型拓扑形式连接上位监控机。PC机、无线适配器在模型中央位置，输液监控仪则在系统外围，通过输液监控仪、上位机，实现数据的多点传输。如图1所示。
2.4 硬件设计方案
该系统主要由液滴监控模块、数据传输模块、滴速显示屏、外围电路、MUC、输液阻断控制器构成系统硬件，主要负责电源供电设计、电路调试和设计及电子器件选型。如图2所示。
图2 输液监控器硬件组成图
2.5 软件设计方案
该系统主要分为可视化程序与嵌入式程序的功能编写，嵌入式程度保证输液监控器各功能模块的驱动，确保各模块根据设计实时采集与传输信息。具体如图3所示。
3 输液控制器开发
3.1 MSC-51单片机
该单片机的寻址空间较大，有16条地址线，外部数据与程序存储器可到64kb的寻址范围，可访问I/O口，2～13MHz的工作频率。同时，该单片机选择模块化结构，能够增删一个指令兼容、模块引脚，是一种系列化的新产品。
3.2 输液控制器的单元构建与电路设计
针对输液控制器来说，其单元模块主要有报警电路、计数器、红外线传感器、显示器、信号放大器、电源等，输液控制器属于完全性独立的中断，可实现监测、报警。①电源：选择MSC-51单片机当作系统的主控MCU，2.8 V～6 V的工作电压；②传感器：该系统选择红外线传感器，其液滴计数法无法比拟液面监测、侧重、电极法等放，但其电路实用、简单，可实现无损检测，抵抗可见光性能强，具有较好的稳定性，且价格便宜，对医疗监护起着十分重要的作用；③近红外光电检测对管，其结构原理类似于普通二极管，差异在于半导体材料，使用砷化镓、砷铝化镓，选择褐色、全透明树脂进行封装；④液滴检测技术：利用红外线光对管计算药液滴数，设置时间阀值，每隔两滴即可计算时间阀值；⑤液滴信号采集：根据一定规律，将被测物理量转化为适于记录、传输的电量信号；⑥信号放大电路：以放大讯号电压、电流、功率电路，透过电源获得能量，控制输出讯号与输入讯号相配合；⑦液滴计数数码显示单元：设计滴速的显示单元，使输液患者可清晰读取实时滴速信息；⑧声光报警单元及输液阻断装置设计：主要包含声光报警的输液完成判定，输液完成时，声光报警模块发出报警声音的声光报警设计，控制输液阻断、及时阻止输液的输液阻断设计，利用直流电机LG9110芯片实现直流电机的控制与驱动。
图3 输液监控器的嵌入式程序流程图
4 通信电路的设计
4.1 硬件电路设计
①无线接收模块设计。硬件电路由芯片nrF2401与中单片机实现接口连接构成，接收端、发送端几乎相同连接，具有通用性特点，达到半双工通信；②无线接收器设计。系统中的无线接收器，主要通过接收输液监控器的滴速信息，实时传输至上位PC机，选择RS232接口实现与上位机连接。
4.2 多点识别通信协议
多点通信系统主要有星型、环型两种，环型系统主要传输较远距离、不要求实时性的场合，星型系统主要在近距离条件下应用，且适用于实时性要求高、数据量较大的场合，本文所选择的系统就是星型系统。
5 静脉输液监控管理系统的开发
5.1 软件开发环境
本文系统主要采用测控领域软件开发系统，核心是ANSIC，利用C++实现可视化编程，简易化编程，强化系统功能，采用C语言平台进行数据采集。同时，它建立了集成化的开发平台，使用交互式编程，丰富的库函数、空间使C语言功能明显增强，控件可直接拖至窗体使用。为熟悉C语言人员，建立了一个数据采集、检测、自动测量、过程监控的系统与环境。
5.2 软件设计
①软件界面设计。主动PC机在上位机进行软件设计，上位机处于Windows系统环境下编写可视化窗口程序，可实现输液界面显示，为用户提供直观、简便、易于操作的显示界面；②软件功能设计。通过用户显示界面，可显示当前从机输液状况，主要包含输液速度、医院与患者编号、开始输液按钮、停止输液按钮、通信参数复选框与开始输液时间等；③通信接口模块设计。串口作为系统资源的基础部分，应用程序需利用串口实现通信，使用前提出资源申请到操作系统，通信完成后关闭串口，将资源释放，为串口设备提供一个输出缓冲区、输入缓冲区，应用程序操作输出、输入缓冲区，系统后台可自动完成数据进入串口。
6 结束语
现代网络技术的发展，为临床医疗提供了科学、安全的输液监控器材，本文主要分析了基于无线网络的静脉输液监控系统，它是一种以红外线光传感器为基础，利用无损输液监测技术，实现输液监控系统的智能化、网络化，且由于该系统操作简便、价格便宜，其应用前景是十分广阔的。
参考文献
[1]陈宇，王玺.基于光电技术智能输液监控系统设计[J].核电子学与探测技术，2009，29（5）：1149-1154.
[2]彭端云，程自峰，陈红波，等.基于超声波采集的无线数据传输的输液监控系统研制[J].医疗卫生装备，2005，26（8）：7-8.
关键词 无线网络；静脉输液；监控系统
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0026-02
1 课题背景与技术现状
目前，静脉输液具有多种监控系统，由液位监控方式来说主要分为：光电式、电极式、电容式与机械式。由通信方式分类：无线通信、总线与单机模式。随着网络信息技术不断发展，输液监控器呈单机网络化模式发展，总线模式虽具有网络化功能，然而系统化管理、控制不够完善，临床应用时需进行重新不限，较大依赖环境。随着网络无线技术发展，输液控制系统呈无线网络智能化发展，输液监控器能够实现上位机的软件管理，可使输液监控系统为医疗工作提供更好的服务。
2 系统需求与系统构建
2.1 系统需求分析
该系统利用监测从站的各项单元输液参数，利用无线网络通信主站，主站对各项参数进行监控管理，实现数据管理，满足动态显示、报警与提醒的要求。系统需求如表1。
表1 系统需求
需求项目 需求说明
目地 对输液过程进行全程监控
输入（设定） 从站和主站键盘
输出 从站LCD显示屏，主站显示器
系统组成 从站微处理器，无线适配器，计算机管理软件
系统功能 从站微处理器将有关的输液信息发送至主站；总线适配器对主从站提供通信支持；计算机管理软件对各输液单元进行监控分析。
性能 对输液信息和体征信息即时更新
成本 尽量低廉
功耗 尽量低能耗
2.2 系统构建方案
按照系统需求，该系统构建包含上位PC机、输液监控仪、无线网络通信设备等三个主体，上位PC机作为主站，同输液监控仪实现远距离传输，一般大于80 m的传输距离，输液监控仪监测输液滴速。当输液即将完成时，输液监控仪进行报警，阻断输液软管后，使输液停止。
2.3 系统总体构建方案
该系统主要由软件、硬件构成，按照需求分析，该系统输液监控仪以星型拓扑形式连接上位监控机。PC机、无线适配器在模型中央位置，输液监控仪则在系统外围，通过输液监控仪、上位机，实现数据的多点传输。如图1所示。
2.4 硬件设计方案
该系统主要由液滴监控模块、数据传输模块、滴速显示屏、外围电路、MUC、输液阻断控制器构成系统硬件，主要负责电源供电设计、电路调试和设计及电子器件选型。如图2所示。
图2 输液监控器硬件组成图
2.5 软件设计方案
该系统主要分为可视化程序与嵌入式程序的功能编写，嵌入式程度保证输液监控器各功能模块的驱动，确保各模块根据设计实时采集与传输信息。具体如图3所示。
3 输液控制器开发
3.1 MSC-51单片机
该单片机的寻址空间较大，有16条地址线，外部数据与程序存储器可到64kb的寻址范围，可访问I/O口，2～13MHz的工作频率。同时，该单片机选择模块化结构，能够增删一个指令兼容、模块引脚，是一种系列化的新产品。
3.2 输液控制器的单元构建与电路设计
针对输液控制器来说，其单元模块主要有报警电路、计数器、红外线传感器、显示器、信号放大器、电源等，输液控制器属于完全性独立的中断，可实现监测、报警。①电源：选择MSC-51单片机当作系统的主控MCU，2.8 V～6 V的工作电压；②传感器：该系统选择红外线传感器，其液滴计数法无法比拟液面监测、侧重、电极法等放，但其电路实用、简单，可实现无损检测，抵抗可见光性能强，具有较好的稳定性，且价格便宜，对医疗监护起着十分重要的作用；③近红外光电检测对管，其结构原理类似于普通二极管，差异在于半导体材料，使用砷化镓、砷铝化镓，选择褐色、全透明树脂进行封装；④液滴检测技术：利用红外线光对管计算药液滴数，设置时间阀值，每隔两滴即可计算时间阀值；⑤液滴信号采集：根据一定规律，将被测物理量转化为适于记录、传输的电量信号；⑥信号放大电路：以放大讯号电压、电流、功率电路，透过电源获得能量，控制输出讯号与输入讯号相配合；⑦液滴计数数码显示单元：设计滴速的显示单元，使输液患者可清晰读取实时滴速信息；⑧声光报警单元及输液阻断装置设计：主要包含声光报警的输液完成判定，输液完成时，声光报警模块发出报警声音的声光报警设计，控制输液阻断、及时阻止输液的输液阻断设计，利用直流电机LG9110芯片实现直流电机的控制与驱动。
图3 输液监控器的嵌入式程序流程图
4 通信电路的设计
4.1 硬件电路设计
①无线接收模块设计。硬件电路由芯片nrF2401与中单片机实现接口连接构成，接收端、发送端几乎相同连接，具有通用性特点，达到半双工通信；②无线接收器设计。系统中的无线接收器，主要通过接收输液监控器的滴速信息，实时传输至上位PC机，选择RS232接口实现与上位机连接。
4.2 多点识别通信协议
多点通信系统主要有星型、环型两种，环型系统主要传输较远距离、不要求实时性的场合，星型系统主要在近距离条件下应用，且适用于实时性要求高、数据量较大的场合，本文所选择的系统就是星型系统。
5 静脉输液监控管理系统的开发
5.1 软件开发环境
本文系统主要采用测控领域软件开发系统，核心是ANSIC，利用C++实现可视化编程，简易化编程，强化系统功能，采用C语言平台进行数据采集。同时，它建立了集成化的开发平台，使用交互式编程，丰富的库函数、空间使C语言功能明显增强，控件可直接拖至窗体使用。为熟悉C语言人员，建立了一个数据采集、检测、自动测量、过程监控的系统与环境。
5.2 软件设计
①软件界面设计。主动PC机在上位机进行软件设计，上位机处于Windows系统环境下编写可视化窗口程序，可实现输液界面显示，为用户提供直观、简便、易于操作的显示界面；②软件功能设计。通过用户显示界面，可显示当前从机输液状况，主要包含输液速度、医院与患者编号、开始输液按钮、停止输液按钮、通信参数复选框与开始输液时间等；③通信接口模块设计。串口作为系统资源的基础部分，应用程序需利用串口实现通信，使用前提出资源申请到操作系统，通信完成后关闭串口，将资源释放，为串口设备提供一个输出缓冲区、输入缓冲区，应用程序操作输出、输入缓冲区，系统后台可自动完成数据进入串口。
6 结束语
现代网络技术的发展，为临床医疗提供了科学、安全的输液监控器材，本文主要分析了基于无线网络的静脉输液监控系统，它是一种以红外线光传感器为基础，利用无损输液监测技术，实现输液监控系统的智能化、网络化，且由于该系统操作简便、价格便宜，其应用前景是十分广阔的。
参考文献
[1]陈宇，王玺.基于光电技术智能输液监控系统设计[J].核电子学与探测技术，2009，29（5）：1149-1154.
[2]彭端云，程自峰，陈红波，等.基于超声波采集的无线数据传输的输液监控系统研制[J].医疗卫生装备，2005，26（8）：7-8.