盧沛成

（廣州市花都區(qū)胡忠醫(yī)院，廣東廣州 510800）

0 引言

自動門的智能化控制是系統(tǒng)集成設計的成果，也是門類設備發(fā)展的主要方向。在醫(yī)院手術室門類控制的過程中，為防止接觸手術室門導致的細菌帶入，加強對手術室內部環(huán)境的潔凈化處置力度，自動門的智能控制開發(fā)至關重要。在醫(yī)院手術室自動門的智能化系統(tǒng)設計與應用的過程中，不僅要求區(qū)域消毒化處理，同時要保證自動門的控制邏輯性，保障進出醫(yī)務和患者的安全性，為實現醫(yī)院自動門的出入無接觸，滿足醫(yī)院患者及醫(yī)護人員的使用需求。

1 手術室自動門智能控制系統(tǒng)總體設計

1.1 手術室自動門智能控制過程及要求

手術室自動門要經過嚴謹的控制與設計，要求做到潔凈整潔、密封性好等，自動門的啟閉要平穩(wěn)化、操作便捷順暢性、安全可靠化等，不僅要滿足自動門控制的氣密性，同時要滿足智能化的系統(tǒng)控制[1]。

在自動門智能化總體設計及設計要求中，要滿足以下需求：①要選擇質量有保證、使用過程穩(wěn)定、可靠的自動門控制體系及結構；②要依據使用需求，使用手術室類別及環(huán)境等，選擇平移式自動門，因為平移自動門更加嚴謹、嚴密，在材質的選擇上，通常選擇使用鋁制或者不銹鋼材質；③在使用的功能上，要依據安全防夾安裝機制為主，確保行人安全，提高手術醫(yī)治效率化。

1.2 總體設計方案

針對手術室智能化控制系統(tǒng)，設計流程包括有PLC 電氣控制系統(tǒng)的選型主要包括PLC 控制系統(tǒng)的硬件選型與配置、軟件的設計、系統(tǒng)調試運行三部分組成。在PLC 電氣控制選型的過程中，主要針對電源模塊、CPU、接口模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊進行選型，例如電源模塊選擇使用型號PS 60W120/230 V AC/DC，品牌選擇SIEMENS；再例如CPU 選擇型號CPU 1516-3 PN/DP；接口模塊選擇使用型號IM 155-5 PN ST 等。在軟件設計的過程中，應首先按照手術室自動門控制系統(tǒng)的需求進行設計方案的分析，按照主電機的工作方式進行設計。對電機的速度、自動門開關的時間等參數進行分析，并將作業(yè)過程中的故障進行反饋，并由PLC 電氣控制系統(tǒng)發(fā)出故障報警信號[2]。

2 手術室自動門智能控制硬件設計

2.1 結構設計

在此系統(tǒng)的結構類型設計的過程中，主要以定時時間電器的控制、PLC 自動化控制系統(tǒng)、馬達轉動系統(tǒng)，以STC89C52 單片機作業(yè)功能中的超聲波測距為主，實現各系統(tǒng)結構的協(xié)調化作業(yè)，各系統(tǒng)作業(yè)流程如下：

時間繼電器→控制通斷→電源→驅動→馬達插銷裝置→控制→手術室自動門→距離反饋→超聲波測距裝置→結果對比分析→是否發(fā)出警報信息。

結構設計的過程中，需要依據實際需求和結合系統(tǒng)模塊功能，并依據現實現象進行全面考慮，對時間繼電器系統(tǒng)中的定時功能進行細化，如直流馬達的功率、齒輪齒條的結構、單片機作用模塊等，有效實現測量數據精確，提升結構設計的有效性、經濟性。

2.2 硬件系統(tǒng)的設計

2.2.1 時間繼電器

相應時間段內，按照繼電器對應芯片結構，如STC15F204EA 的芯片為設計核心，從而建立對應靜態(tài)共陰極數碼管結構，帶動數碼管顯示模塊進行工作，另外要對輸入電路系統(tǒng)中所使用的P28-1 光耦數據進行隔離，并輸出數據到對應三極管繼電器驅動系統(tǒng)。自動門的電流設計控制在50 mA 的范圍內，輸入電壓控制在3.6～5 V[3]。

對應繼電器系統(tǒng)在通電運行后，對應設備裝置初始化后，可依次進行數據的讀取分析，如EEROM 中的動作指令分析，同時可依據用戶信息的控制，通過次數的累計及待機狀態(tài)下的無限指令的執(zhí)行，促進和保障啟動信息后的PC 聯(lián)機狀態(tài)，并利用PC 端向繼電器系統(tǒng)發(fā)出對應的執(zhí)行命令。

2.2.2 馬達智能控制

首先通過導線連接對應馬達電極，并通過各自的引導線，用以連接對應適配器系統(tǒng)，其中在適配器中的正負極中可任意連接馬達的兩級，并實現馬達的正向轉動，適配器的正負極與適配器的另一型號兩級接法相反，可實現反轉的目的，實現對限制回路的方向截止特性的分析。利用二級管可對回路進行有效的限制，同時對應適配器結構在回路的過程中，應防止短路。在適配器系統(tǒng)中，應充分的結合負極系統(tǒng)中的330 R 電阻使用，不僅有效的實現緩沖電流作用，還能同時應對二極管路系統(tǒng)中的過流燒壞二極管現象，并進行有效處置。

2.3 智能感應設計

2.3.1 光電開關模塊

紅外線光電開關選擇使用的是接近可見光的近紅外線，由于紅外線屬于一種電磁射線，同時其主要特征與無線、X 射線等同。人類肉眼可見光波為380～780 nm，對應可發(fā)射波長為780 mm～1 mm，此波長范圍內圍紅外線。

光電開關及光電感應器，從定義上看，其是光電接近開關的簡稱，當存在物體遮擋紅外光線時，同步回路選擇通關，并檢測是否有遮擋物體存在，物體的選擇上不限于金屬，其對產生的所有具備反射光線的物體均可實現檢測。依據檢測方式的不通過，光電開關的分類主要包含：漫反射式光電開關、鏡反射式光電開關、對射式光電開關、槽氏光電開關、光纖式光電開關等。

2.3.2 超聲波測距

對應的手術室自動門控制系統(tǒng)中，主要分為軟件和硬件系統(tǒng)兩部分，其中硬件系統(tǒng)主要包含有4 位對應數碼管結構3 個，HC-SR04 超聲波模塊、單片機最小系統(tǒng)等。電路系統(tǒng)結構中，主要包含有超聲波傳感器、蜂鳴器發(fā)生電路系統(tǒng)、PLC 單片機處理系統(tǒng)，通過軟件系統(tǒng)中的讀寫能力，實現超聲波的測距系統(tǒng)控制，在系統(tǒng)中，主要以實現自動化控制為主，完善手術門的自動化應用。單片機是超聲波測距系統(tǒng)中最為核心的結構部件，以單片機系統(tǒng)應用為主，將HC-SR04 單元作為數據采集主體，如果超聲波測出的距離小于程序設定的最小距離值時，主控芯片系統(tǒng)則將所測得的數據與程序設定的數據進行對比處理，則可實現對蜂鳴器報警系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)總體設計如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體化設計結構分析

在圖1 系統(tǒng)結構中，可通過自動門的門控系統(tǒng)，實現智能反饋機制中的相關聯(lián)裝置的應用，其中主要以STC89C52單片機為工作處理器核心，HC-SR04 為輔助器件，它是一種相對新穎化、智能化、可視化的超聲波探測裝置，配合光電開頭，不僅能夠通過非接觸的方式測出前方或者后方的障礙，同時能夠依據用戶和環(huán)境的需求，設置對應安全報警數值，實現自動門控制系統(tǒng)中有關裝置的相互協(xié)調及應用，進而達到智能化、合理化處置，同時可對手術室的自動門控制系統(tǒng)結構進行安全保障，促進手術室自動門智能控制系統(tǒng)的精確運行及管理。

此外，手術室自動門智能化系統(tǒng)中還具備抗干擾性能，在繼電器斷開后產生的反電動勢干擾系統(tǒng)，并利用電路板中的IC 對抗電源的干擾，噪聲對單片機I/O 串口的影響以及電路系統(tǒng)中的數字型號與模擬信號的相互干擾等。應做好相應抗干擾的設計策略：在繼電器線圈回路系統(tǒng)中可增加相應觸點兩極系統(tǒng)，同時針對觸點兩端的使用系統(tǒng)，構建串聯(lián)電路的電阻。

3 智能控制程序設計

①探究自動門智能化控制工藝設計的條件、標準及控制方式，確定I/O 設備。依據自動門控制系統(tǒng)總體功能要求，確定輸入、輸出及軟件設計方案，同時也包含開關、指示燈及接觸器等；②選擇合適的PLC，確定PLC 型號的輸入及輸出點，編輯IO 分配表格及接線圖，并按照梯形圖形式進行程序設計。按照程序的輸入進行PLC 軟件測試，促進系統(tǒng)更加完善；③對PLC 軟件進行有效的軟件測試，反復測試，找出軟件設計的缺陷，及時修改，直到設備流程符合使用需求為止。

4 手術室自動門智能控制的應用

可在醫(yī)院大門安裝智能自動門系統(tǒng)，因為醫(yī)院大門是病患必須接觸的結構系統(tǒng)，因此為減少病毒感染幾率，應撤下卷簾，采取自動門的設計形式，減少交叉感染的概率[4]。

醫(yī)用密閉自動門的應用。此類自動門系統(tǒng)主要的設計參數包含有X、β、γ 射線，防靜電、保溫及傳熱阻值等系統(tǒng)結構部件，防止非控制力開門、規(guī)定最小的鎖緊力等。

5 結束語

通過對醫(yī)院手術室自動門智能控制系統(tǒng)的研究，對手術室自動門的開與關狀態(tài)的研發(fā)有了更加深入的了解，由于相關研究系統(tǒng)的應用層次性較為單一，因此在日后的醫(yī)院自動門智能化控制系統(tǒng)的研究中，應充分的結合系統(tǒng)結構及實際需求，加裝更加高級的裝置，并匹配有效的自動門控制系統(tǒng)軟件，以保障醫(yī)院手術室自動門控制系統(tǒng)應用功能的不斷完善。