本實(shí)用新型涉及醫(yī)療氧艙通信控制領(lǐng)域,具體涉及一種新型氧艙控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)用高壓氧艙是當(dāng)今醫(yī)院重要的醫(yī)療設(shè)備，擁有廣泛的使用領(lǐng)域，主要包括艙體與控制臺兩部分，其中艙體為高壓氧容器，患者在內(nèi)進(jìn)行吸氧治療，艙體內(nèi)部有各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如利用繼電器控制的各類氣體閥門、照明控制開關(guān)、氣壓控制開關(guān)等)以及各類傳感機(jī)構(gòu)(如含氧量檢測、氣壓檢測、音視頻采集等)。控制臺設(shè)置在艙體外部，通過計(jì)算機(jī)或儀表盤等設(shè)定各類參數(shù)，進(jìn)而控制氧艙內(nèi)氧氣的濃度和氣壓，按照預(yù)定治療方案完成治療。
在艙體和控制臺之間，為了實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)各類數(shù)參數(shù)的控制(如艙內(nèi)加減壓、人員吸氧監(jiān)控、艙內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、艙內(nèi)語音對講、艙內(nèi)照明等)，在艙體與控制臺之間連接部署大量的電纜、銅管等，如圖1所示，使控制臺與艙體內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感機(jī)構(gòu)組成一個(gè)完整的采集控制系統(tǒng)，從而完成對各類治療指標(biāo)的控制。但是，現(xiàn)有的方案均是基于大量并行電纜、銅管等實(shí)現(xiàn)所有的通信和數(shù)據(jù)傳輸，存在以下缺陷：
(1)安裝維護(hù)難度大：大量的電纜、銅管需要部署在控制臺與艙體之間，安裝難度大、周期長；同時(shí)在出現(xiàn)問題時(shí)，排錯(cuò)困難，維修周期長、成本高；
(2)可靠性差：利用繼電器進(jìn)行各項(xiàng)艙體參數(shù)控制，經(jīng)過長期運(yùn)行，易出現(xiàn)接觸不良、控制失靈等問題，從而引起氧艙運(yùn)行故障；
(3)信號干擾問題：由于大量電纜并行鋪設(shè)，其傳輸信號包括低壓、高壓、數(shù)字、模擬等多類型電信號，極易引起各個(gè)線路間的電磁干擾，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確等問題，影響氧艙運(yùn)行；
(4)圖像音頻清晰度差：受限于電纜速度、帶寬及干擾等問題，艙內(nèi)音視頻監(jiān)控的清晰度難以保證，通常只能起到語音溝通的作用，無法達(dá)到高清視頻監(jiān)控的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有電纜通信方式安裝維護(hù)難度大、可靠性差的缺陷，提出一種新型氧艙控制系統(tǒng)，通過光纖、艙內(nèi)PLC采集控制器等組件設(shè)計(jì)大幅減少艙體與控制臺之間的連接復(fù)雜性，降低安裝維護(hù)難度，提高可靠性，并顯著降低線路串?dāng)_問題，提高氧艙系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種新型氧艙控制系統(tǒng)，包括氧艙艙體、氧艙控制臺以及顯示器，顯示器與氧艙控制臺電連接，氧艙控制臺上設(shè)置有光纖通信接口，氧艙艙體與氧艙控制臺之間通過通信光纖連接，所述通信光纖包括控制光纖和音視頻光纖；氧艙內(nèi)設(shè)置有音視頻采集器、PLC采集控制器以及與PLC采集控制器相連的艙內(nèi)執(zhí)行器和艙內(nèi)采集傳感器，艙內(nèi)執(zhí)行器包括氣壓調(diào)節(jié)閥、供氧調(diào)節(jié)閥、照明開關(guān)和空調(diào)控制開關(guān)，艙內(nèi)采集傳感器包括氣壓傳感器、吸氧量傳感器和病人生命體征傳感器；PLC采集控制器通過控制光纖與氧艙控制臺相連，音視頻采集器通過音視頻光纖與氧艙控制臺相連，通過音視頻光纖連接的音視頻采集器端和氧艙控制臺端還分別設(shè)置有光端機(jī)。
進(jìn)一步的，根據(jù)高壓氧艙的運(yùn)行特點(diǎn)，所述控制光纖包括主控制光纖和輔控制光纖，音視頻光纖包括主音視頻光纖和輔音視頻光纖，具體使用時(shí)將其中的一根作為備用。
進(jìn)一步的，所述PLC采集控制器采用冗余模塊設(shè)計(jì)，包括主PLC采集控制器和輔PLC采集控制器，一主一備，在主PLC采集控制器出現(xiàn)故障時(shí)，輔PLC采集控制器能夠無縫切換，答復(fù)提升長期運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。
進(jìn)一步的，所述顯示器包括至少兩臺高分辨率顯示屏，均與氧艙控制臺相連，分別用以顯示氧艙運(yùn)行參數(shù)信息及氧艙內(nèi)視頻監(jiān)控信息。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：
本方案所述的氧艙控制系統(tǒng)，采用通信光纖作為氧艙艙體與氧艙控制臺之間的通信介質(zhì)，大幅減少了氧艙控制臺與氧艙艙體之間的通信線路，避免外部電磁信號的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，且安裝維護(hù)方便，在出現(xiàn)問題故障時(shí)，更容易排查，通信速度快、可靠性高，傳輸?shù)囊粢曨l信息也更加清晰、穩(wěn)定；通過PLC采集控制器、艙內(nèi)執(zhí)行器、艙內(nèi)采集傳感器等組成了艙內(nèi)自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使用PLC采集控制器代替原有繼電器，采集的數(shù)據(jù)能夠平穩(wěn)變化，避免原有方式采集間隔過大造成的數(shù)據(jù)波動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)氧艙內(nèi)參數(shù)的平穩(wěn)、可靠性控制，具有廣泛的推廣及實(shí)用價(jià)值。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有氧艙與控制臺通過電纜連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述氧艙控制系統(tǒng)的示意圖；
其中：1、通信光纖；2、PLC采集控制器；3、艙內(nèi)執(zhí)行器；4、艙內(nèi)采集傳感器；5、音視頻采集器；6、氧艙控制臺；7、顯示器；8、光端機(jī)。
具體實(shí)施方式
為了能夠更加清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
實(shí)施例1，一種新型氧艙控制系統(tǒng)，如圖2所示，包括氧艙艙體、氧艙控制臺6以及顯示器7，顯示器7與氧艙控制臺6電連接，氧艙控制臺6上設(shè)置有光纖通信接口，氧艙艙體與氧艙控制臺6之間通過通信光纖1連接，所述通信光纖1包括控制光纖和音視頻光纖；氧艙艙體內(nèi)設(shè)置有音視頻采集器5、PLC采集控制器2以及與PLC采集控制器2相連的艙內(nèi)執(zhí)行器3和艙內(nèi)采集傳感器4；PLC采集控制器2通過控制光纖與氧艙控制臺相連，PLC采集控制器2用于接收氧艙控制臺6發(fā)送的各類操作指令，并通過PLC編碼實(shí)現(xiàn)指令的翻譯，通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)線路將指令發(fā)送到艙內(nèi)執(zhí)行器3，完成相關(guān)動(dòng)作，同時(shí)，PLC采集控制器還用于接收艙內(nèi)采集傳感器4的傳感信號，并將其上傳給氧艙控制臺6，實(shí)現(xiàn)對艙內(nèi)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，PLC采集控制器可采用西門子S700系列PLC控制器；音視頻采集器5通過音視頻光纖與氧艙控制臺6相連，且在音視頻采集器5與氧艙控制臺6端還分別設(shè)置有光端機(jī)8，以連接音視頻光纖，音視頻采集器5用于實(shí)時(shí)采集艙體內(nèi)的音頻、視頻信號，傳輸給氧艙控制臺6后由顯示器顯示。
本實(shí)施例中，所述艙內(nèi)執(zhí)行器3包括氣壓調(diào)節(jié)閥、供氧調(diào)節(jié)閥、照明開關(guān)和空調(diào)控制開關(guān)等，用于將接收的PLC采集控制器的控制電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各類參數(shù)的調(diào)節(jié)，所述艙內(nèi)采集傳感器4包括氣壓傳感器、吸氧量傳感器和病人生命體征傳感器等，用于在固定周期內(nèi)反復(fù)采集各類運(yùn)行參數(shù)，并傳遞給艙內(nèi)PLC采集控制器2，艙內(nèi)執(zhí)行器3和艙內(nèi)采集傳感器4具體可根據(jù)氧艙型號、容量的不同進(jìn)行靈活配置。
另外，根據(jù)高壓氧艙的運(yùn)行特點(diǎn)，所述控制光纖包括主控制光纖和輔控制光纖，音視頻光纖包括主音視頻光纖和輔音視頻光纖，具體使用時(shí)將其中的一根作為備用；PLC采集控制器2也采用冗余模塊設(shè)計(jì)，包括主PLC采集控制器和輔PLC采集控制器，一主一備，在主PLC采集控制器出現(xiàn)故障時(shí)，輔PLC采集控制器能夠無縫切換，答復(fù)提升長期運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性；而且，所述顯示器7包括至少兩臺高分辨率顯示屏，均與氧艙控制臺6相連，分別用以顯示氧艙運(yùn)行參數(shù)信息及氧艙內(nèi)視頻監(jiān)控信息。
本實(shí)施例所述的氧艙控制系統(tǒng)，使用光纖作為氧艙艙體與氧艙控制臺之間的通信介質(zhì)，大幅減少了氧艙控制臺與氧艙艙體之間的通信線路，避免外部電磁信號的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，且安裝維護(hù)方便，在出現(xiàn)問題故障時(shí)，更容易排查，通信速度快、可靠性高，傳輸?shù)囊粢曨l信息也更加清晰、穩(wěn)定；通過PLC采集控制器、艙內(nèi)執(zhí)行器、艙內(nèi)采集傳感器等組成了艙內(nèi)自動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使用PLC采集控制器代替原有繼電器，采集的數(shù)據(jù)能夠平穩(wěn)變化，避免原有方式采集間隔過大造成的數(shù)據(jù)波動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)氧艙內(nèi)參數(shù)的平穩(wěn)、可靠性控制，具有較高的實(shí)用價(jià)值及推廣價(jià)值。
為了更清楚的理解本方案的實(shí)施工程，下面結(jié)合其控制過程對該控制系統(tǒng)做詳細(xì)介紹：
(1)患者進(jìn)入氧艙后，通過氧艙控制臺輸入治療方案，設(shè)定氧艙工作參數(shù)并提交；
(2)氧艙控制臺將設(shè)定的氧艙工作參數(shù)封包，通過光纖通信接口發(fā)送至PLC采集控制器，光纖通信接口通過分時(shí)共用的方式依次完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收；
(3)PLC采集控制器接收數(shù)據(jù)并完成校驗(yàn)，回送確認(rèn)包，光纖通信接口接收到確認(rèn)包后完成本次發(fā)送；若控制光纖出現(xiàn)損壞導(dǎo)致本次發(fā)送失敗，則自動(dòng)啟用備用控制光纖完成數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)在氧艙控制臺界面上提示光纖損壞；
(4)PLC采集控制器接收到數(shù)據(jù)包后，通過PLC編碼實(shí)現(xiàn)指令的翻譯，通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)線路將指令發(fā)送到艙內(nèi)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對艙內(nèi)各參數(shù)的調(diào)整；
(5)通過艙內(nèi)執(zhí)行器對各個(gè)參數(shù)調(diào)整的過程中，PLC采集控制器每0.1秒-0.5秒采集艙內(nèi)采集傳感器監(jiān)控的各個(gè)參數(shù)的變化，優(yōu)選以0.1s為周期，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的平穩(wěn)變化，PLC采集控制器計(jì)算設(shè)定參數(shù)與采集到參數(shù)的差值，逐步調(diào)節(jié)艙內(nèi)執(zhí)行器動(dòng)作，直至各個(gè)參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值并保持，有效實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制，避免原有基于繼電器、人工控制所在造成的數(shù)據(jù)波動(dòng)，控制效果大大提升；
(6)PLC采集控制器每隔0.1-0.5秒采集各個(gè)艙內(nèi)采集傳感器的值，并將采集的數(shù)據(jù)通過主控制光纖傳遞給氧艙控制臺的光纖通信接口，采集的數(shù)據(jù)包括艙內(nèi)氣壓、含氧量、溫濕度、照明狀態(tài)及空調(diào)狀態(tài)，由氧艙控制臺處理后在顯示器上顯示；
(7)艙內(nèi)音視頻傳感器持續(xù)捕捉艙內(nèi)音頻、視頻信號，并實(shí)時(shí)壓縮為H.264視頻流，通過光端機(jī)將其轉(zhuǎn)換為光信號后，由主音視頻光纖傳遞給氧艙控制臺，氧艙控制臺通過光纖通信接口接收信號，轉(zhuǎn)換為H.264視頻流后，通過顯示器實(shí)時(shí)監(jiān)視氧艙內(nèi)部情況，同時(shí)利用主音視頻光纖實(shí)現(xiàn)高清語音通話。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。