賀建林，王振洲，李思琳，朱 弋，李朝偉

0 引言

目前，全國(guó)大部分醫(yī)院都采用集中供氧技術(shù)，通過(guò)管道將醫(yī)用氧氣直接送到床旁[1]。由于種種原因，尤其是技術(shù)方面的原因，當(dāng)初各醫(yī)院建造集中供氣設(shè)施時(shí)，都沒(méi)有安裝氧氣計(jì)量裝置。當(dāng)初我院建造集中供氣設(shè)施時(shí)，雖然已經(jīng)安裝氧氣計(jì)量裝置，但此裝置為機(jī)械流量表，年代已久，很多流量表已損壞無(wú)法讀數(shù)，且由于安全問(wèn)題流量表安裝位置較隱蔽，不便讀數(shù)。每月統(tǒng)計(jì)科室用氧情況時(shí)，至少需一人全天游走科室進(jìn)行人工抄表，而后讀數(shù)還需轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出用氧量，耗費(fèi)人力、物力及時(shí)間，且易出錯(cuò)。這種粗放式的管理模式，隨著醫(yī)院改革的深入與內(nèi)部管理的日益全面和精細(xì)，已越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代管理的要求。由此引發(fā)的種種問(wèn)題已經(jīng)顯露出來(lái)，并引起各方面的關(guān)注。

我院是采用集中供氧技術(shù)最早的醫(yī)院之一，目前每年醫(yī)學(xué)工程科供氧中心供應(yīng)液氧約1 200 t（1t=800m3），費(fèi)用300萬(wàn)元。為落實(shí)醫(yī)院增收節(jié)支，強(qiáng)化成本核算管理，經(jīng)過(guò)調(diào)研論證，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出一套中心供氧遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng)[2]。該系統(tǒng)采用氣體質(zhì)量流量計(jì)作為計(jì)量裝置，運(yùn)用計(jì)算機(jī)串口通信技術(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程集中自動(dòng)周期抄表，強(qiáng)大實(shí)用的后臺(tái)管理軟件完成系統(tǒng)通信管理、流量監(jiān)測(cè)管理、數(shù)據(jù)分析等功能，促進(jìn)了醫(yī)院自動(dòng)化、信息化管理的進(jìn)一步發(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 主要功能

系統(tǒng)運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)，提供交互式桌面平臺(tái)，下拉式菜單設(shè)計(jì)可以幫助操作者邊學(xué)邊用，口令設(shè)置可規(guī)定不同的進(jìn)入級(jí)別，無(wú)人值守時(shí)可以啟動(dòng)自動(dòng)周期抄表功能。系統(tǒng)由基本設(shè)置、數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析、數(shù)據(jù)查詢(xún)及備份、泄漏或流量?jī)x失常報(bào)警4大功能模塊組成[3]。

基本設(shè)置：可進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，包括系統(tǒng)登錄密碼及登錄權(quán)限管理，如添加、刪除、修改等，表信息新增、修改、刪除等操作。

數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析：軟件可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各病區(qū)用氧的瞬時(shí)流速、累計(jì)流量等，并能通過(guò)直方圖的形式直觀顯示，如圖1所示。

數(shù)據(jù)查詢(xún)及備份：根據(jù)實(shí)際需要可進(jìn)行任意時(shí)段內(nèi)數(shù)據(jù)查詢(xún)，并且數(shù)據(jù)可隨時(shí)保存?zhèn)浞菁盎謴?fù)，防止數(shù)據(jù)損壞或丟失帶來(lái)的損失，如圖2所示。

泄漏或流量?jī)x失常報(bào)警：根據(jù)瞬時(shí)流速變化可判斷出是否管道泄漏，若流量?jī)x失常故障則無(wú)法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，軟件提示“讀數(shù)錯(cuò)誤”，從而及時(shí)排除故障，保障管理系統(tǒng)安全有效。

圖1 瞬時(shí)流速及累計(jì)流量直方圖

圖2 氧氣消耗統(tǒng)計(jì)表

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

醫(yī)用中心供氧遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng)主要由氣體流量計(jì)量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)平臺(tái)和管理軟件幾大部分構(gòu)成。

氣體流量計(jì)量系統(tǒng)將醫(yī)院各病區(qū)用氧氣體流量值通過(guò)流量傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信系統(tǒng)將數(shù)字信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)平臺(tái)，再經(jīng)過(guò)管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而在顯示器上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及故障報(bào)警。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 醫(yī)用氧氣計(jì)量技術(shù)

采用QZL-200A氣體質(zhì)量流量?jī)x對(duì)醫(yī)用氧氣進(jìn)行計(jì)量。該計(jì)量?jī)x將測(cè)量的氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積流量或者標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體質(zhì)量流量，具有精度高、壽命長(zhǎng)、重復(fù)性好、流量量程寬、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。用測(cè)試氣體質(zhì)量的方法對(duì)氣體進(jìn)行流量測(cè)量，目前在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

氣體質(zhì)量流量?jī)x由氣流質(zhì)量傳感器和數(shù)字顯示計(jì)算儀構(gòu)成。

氣流質(zhì)量傳感器采用美國(guó)微橋氣流質(zhì)量傳感器和壓力傳感器。氣流質(zhì)量傳感器是基于流過(guò)傳感器氣流質(zhì)量帶走的熱量正比于其輸出電壓的熱傳輸原理，即將氣流質(zhì)量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)輸出。壓力傳感器的輸出電壓正比于氣體壓力，即將氣體壓力轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。氣體質(zhì)量和氣體壓力同時(shí)完成信號(hào)轉(zhuǎn)換。

數(shù)字顯示積算儀是將氣流質(zhì)量傳感器輸出的氣流質(zhì)量模擬電信號(hào)經(jīng)由單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)算處理，把氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量流量，又經(jīng)數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，分別計(jì)算出即時(shí)流量和累計(jì)流量，送至4位和8位數(shù)碼管顯示。數(shù)字顯示積算儀還可將壓力傳感器輸出的氣體壓力模擬電信號(hào)經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)算處理后將氣體壓力值送至3位數(shù)碼管顯示出來(lái)。

另外，單片機(jī)可將相關(guān)運(yùn)算處理的各種常數(shù)、系數(shù)及人工設(shè)置的即時(shí)流量的上、下限和壓力上、下限等數(shù)據(jù)信息存入單片機(jī)內(nèi)的EEPROM中永久保存。單片機(jī)還可把累計(jì)流量存入EEPROM存儲(chǔ)器中，累計(jì)流量的數(shù)據(jù)信息，停電后可自動(dòng)保存，重新供電后，這些數(shù)據(jù)信息可自動(dòng)恢復(fù)。

QZL～200A氣體質(zhì)量流量?jī)x主要技術(shù)指標(biāo)為：流量范圍：2～200 L/min；精度等級(jí)：2.0；最大工作壓力：1.0MPa；最大工作壓降：≤500 Pa；響應(yīng)時(shí)間：1 ms；輸出控制信號(hào)：DC1～5 V；顯示功能：8位累計(jì)流量、4位即時(shí)流量、3位壓力顯示；最大累計(jì)氣量：99 999.999m3；通氣管徑：15mm。

1.3.2 串口通信技術(shù)

串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議，大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含2個(gè)基于RS232的串口，串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)[4]。

串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，由于串口通信是異步的，可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)，很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成，即地線、發(fā)送、接收線。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于2個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配。

在PC機(jī)RS-232接口與氣體質(zhì)量流量?jī)xRS-485接口間安裝485C型轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離從氣體質(zhì)量流量?jī)x采集數(shù)據(jù)傳送至PC機(jī)。485C型轉(zhuǎn)換器適用于發(fā)、地、收3線輸出的RS-232接口與RS-485接口間的電平轉(zhuǎn)換，9芯孔接RS-232端，雙接線端子接RS-485端，無(wú)需外部供電，RS-485轉(zhuǎn)換無(wú)需外部的控制信號(hào)，自動(dòng)內(nèi)部RS-485總線管理[5]。

485C型轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)參數(shù)為：通信距離：≤500m（9 600 bps）；最高速率：19.2 kbps；工作溫度：-15～70℃；工作濕度：≤90%。

此串口通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于該管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸快速可靠，其氣體質(zhì)量流量?jī)xQZL-200A通信與PC機(jī)連接示意圖如圖3所示。

圖3 QZL-200A通信與PC機(jī)連接示意圖

2 系統(tǒng)應(yīng)用

該系統(tǒng)采用氣體質(zhì)量流量?jī)x計(jì)量各病區(qū)醫(yī)用氣體用量并形成數(shù)據(jù)，通過(guò)雙絞線連接至485C型轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)絇C機(jī)終端，最后通過(guò)后臺(tái)PC機(jī)管理軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中周期自動(dòng)抄表，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)流量，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)掌握醫(yī)院用氣動(dòng)態(tài)，判斷泄漏情況或流量計(jì)失常報(bào)警。

該系統(tǒng)現(xiàn)已在我院住院部大樓安裝調(diào)試成功，實(shí)際使用表明，系統(tǒng)具有以下顯著特點(diǎn)：

（1）氧氣流量計(jì)量準(zhǔn)確，系統(tǒng)通信安全可靠。

（2）面向醫(yī)院建成大樓設(shè)計(jì)，僅需鋪設(shè)通信線路，安裝過(guò)程快捷、簡(jiǎn)便。

（3）后臺(tái)終端位于供氧中心，方便統(tǒng)一管理。

（4）無(wú)人值守，自動(dòng)抄表，提高效率。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控病區(qū)用氧狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄露或流量計(jì)失常情況，防止安全隱患。

（6）實(shí)現(xiàn)科室每個(gè)病區(qū)的氧氣使用管理，做到了精細(xì)化管理。

（7）數(shù)據(jù)分析提供全院用氧分布，可根據(jù)用氧分布實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)中心供氧壓力，降低用氧成本。

3 討論

醫(yī)用氣體是醫(yī)院計(jì)量管理的一個(gè)重要組成部分[6]，因而醫(yī)用中心供氧遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng)的可靠性極為重要。本系統(tǒng)在總體安裝施工前做了大量的調(diào)查，其中包括軟件設(shè)計(jì)、通信線路設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)、安全性等問(wèn)題，同時(shí)也做了大量試驗(yàn)，如質(zhì)量流量計(jì)氧氣流量特性測(cè)試、病區(qū)通信性能測(cè)試、安全性能測(cè)試等。目前，系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)際安裝使用，運(yùn)行狀態(tài)良好，正在積累臨床實(shí)際用氧數(shù)據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍。

[1] 崔吉平，種銀保，趙瑪麗.醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)的配置應(yīng)用及質(zhì)量管理控制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30（3）：107-108.

[2] 羅建，崔亮，孫艷萍，等.集中供氧檢測(cè)計(jì)量系統(tǒng)的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2002，23（5）：18-20.

[3] 劉文，唐輝，劉熙振.一種用氧濃度儀檢測(cè)氧氣管道泄漏的方法[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2005，2（7）：107-108.

[4] 朱兆優(yōu).RS-485總線在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，28（2）：192-195.

[5] 龔明，王毅.遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯縖J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，28（5）：52-55.

[6] 程禹，馬榮.液氧中心供氧系統(tǒng)的論證及應(yīng)用[J].臨床醫(yī)學(xué)工程，2010，17（4）：136.