基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

秦剛　魏光慈

摘要：針對傳統(tǒng)靜脈輸液控制裝置在注射過程中存在滴速控制精度低、換液或突發(fā)情況發(fā)現(xiàn)不及時、醫(yī)務(wù)人員工作量大等缺點，本文提出了一個基于OneNET平臺的輸液監(jiān)控系統(tǒng)，以Arduino為核心控制設(shè)備，紅外對管檢測輸液的滴速和滴數(shù)，非接觸式液位傳感器檢測余留液位，稱重傳感器檢測藥液重量，OneNET作為上位機云平臺，通過ESP8266模塊上傳數(shù)據(jù)和解析下發(fā)命令，驅(qū)動步進點擊控制藥滴滴速，同時當(dāng)某項值超標后會自動推送消息，醫(yī)護人員可以及時掌握患者輸液的實時情況，保證輸液過程的安全性和可靠性。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)OneNET云平臺輸液設(shè)備

引言

隨著計算機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備的智能化程度越來越高，云的概念也逐漸為人們所熟知，人們希望隨時隨地控制醫(yī)療過程，創(chuàng)造更加智能化，人性化，精確化的醫(yī)療設(shè)備。針對傳統(tǒng)靜脈輸液控制裝置在注射過程中存在滴速控制精度低、換液或突發(fā)情況發(fā)現(xiàn)不及時、醫(yī)務(wù)人員工作量大等缺點，本文設(shè)計了一種新型的輸液系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由Arduino pro mini作為主控制器，由紅外對管檢測液體的滴速和滴數(shù)，以及儲液瓶液位的高低，并將實時數(shù)據(jù)顯示在串口屏上。并且基于OneNET平臺，設(shè)計“輸液系統(tǒng)應(yīng)用”以接收實時滴速以及液位等數(shù)據(jù)，醫(yī)務(wù)人員可通過電腦網(wǎng)頁或手機APP實時監(jiān)控病人的輸液情況，由步進電機作為系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)并結(jié)合PID算法控制液體滴落速度。與現(xiàn)有的輸液控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)增加了輸液狀態(tài)監(jiān)控、輸液狀態(tài)控制以及遠程監(jiān)控應(yīng)用，使系統(tǒng)更加人性化。

1系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)以Arduino pro mini控制器為核心，連接滴速滴數(shù)檢測模塊，余留液位檢測模塊，WIFI通信模塊，HMI串口屏模塊，滴速控制模塊等構(gòu)成整個新型輸液系統(tǒng)。主要實現(xiàn)功能有：通過手機APP或電腦網(wǎng)頁實現(xiàn)對滴速、滴數(shù)、余留液位的監(jiān)測和提醒，以及對滴速的控制。輸液系統(tǒng)整體框架如圖l所示。

2 0neNET平臺部署

用戶在接入OneNET之前，先要在OneNET注冊用戶賬戶，在開發(fā)者中心下創(chuàng)建產(chǎn)品，得到產(chǎn)品信息的Master-APIkey，在產(chǎn)品中創(chuàng)建設(shè)備，該設(shè)備會對應(yīng)一個設(shè)備ID，Master-APIkey和設(shè)備ID在程序中我們會用到，也是我們接下來成功接入平臺的關(guān)鍵信息。然后為設(shè)備新增數(shù)據(jù)流，設(shè)計應(yīng)用，設(shè)置觸發(fā)器。根據(jù)該輸液系統(tǒng)的特點，我們需要上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)命令，設(shè)備接入?yún)f(xié)議選擇最為適合的EDP協(xié)議，該協(xié)議基于TCP，在ESP8266的透傳模式下就可以完成上報數(shù)據(jù)和下發(fā)命令。

串口屏負責(zé)顯示傳感器測得的各項數(shù)值。使用USARTHMI軟件進行設(shè)計，串口屏的界面設(shè)計非常簡單，所見即所得，而功能的設(shè)計則需要進行編程。該系統(tǒng)可以實時顯示時間，滴速，滴數(shù)，余留液位以及預(yù)計時間，并且可以修改當(dāng)前藥瓶的容量

3 Arduino程序設(shè)計

宏定義產(chǎn)品Master-APIkey和設(shè)備ID，即為Master-APIkey和設(shè)備ID。初始化串口，TX、RX口連接ESP8266作為通信端;Dl0、Dll作為軟串口（SoftwareSerial hmi（10，11》連接串口屏。定義并初始化滴速，滴數(shù)，余留液位，預(yù)計耗時。定義處理EDP協(xié)議包的指針。發(fā)送AT命令至WiFi模塊檢測模塊的存在。初始化串口屏模塊的波特率為9600，WIFI模塊的波特率為115200。

同時還需上傳數(shù)據(jù)至OneNET平臺，發(fā)送EDP包連接OneNET平臺，如果沒連接或連接中斷則進行連接，如果連接成功的則發(fā)送數(shù)據(jù)。因為該系統(tǒng)不僅要上傳數(shù)據(jù)，還要根據(jù)用戶下發(fā)的命令進行調(diào)控輸液的速度，因此要解析出冗長的下發(fā)命令中我們真實想獲取的數(shù)據(jù)字節(jié)，才能進一步對輸液狀態(tài)進行調(diào)控。

4結(jié)論

目前國內(nèi)外關(guān)于臨床醫(yī)療中輸液系統(tǒng)的研究各有所長。針對傳統(tǒng)靜脈輸液控制裝置在注射過程中存在滴速控制精度低、換液或突發(fā)情況發(fā)現(xiàn)不及時、醫(yī)務(wù)人員工作量大等缺點，本文設(shè)計了一種新型的輸液系統(tǒng)，與現(xiàn)有的輸液控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)增加了輸液狀態(tài)監(jiān)控、輸液狀態(tài)控制以及遠程監(jiān)控應(yīng)用，使系統(tǒng)更加人性化，可以有效達到精確控制的目的，對點滴輸液的研究有著重要的意義。

參考文獻

[1]陳寶遠，褚慶文，孫忠祥，羅中明，一種基于OneNet設(shè)備云的智能硬件組網(wǎng)方法[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2 017，22（05）：76 80.

[2]陳呂洲.Arduino程序設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：航天航空大學(xué)出版社，2014：6 -10.

[3]汪琦，基于模糊理論的智能輸液檢測系統(tǒng)設(shè)計[D].華東理工大學(xué)，2016.

[4]范興隆.ESP8266在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2016，16（09）：52 56.

[5]徐光憲，郭琳，陸偉，智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].激光雜志，2 014，35（09）：119-121.