CN106873559A - 一种基于远端服务器的液体智能监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于远端服务器的液体智能监控系统及方法，包括总线控制器，PC机监控软件，数据存储管理服务器，以及用于采集液体状态，适于本地单机实时查询显示装置的监测数据并可以设置报警阈值，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，能改变液体状态的单点数据采集控制器；当PC机监控软件出现报警信号时发送控制指令到单点数据采集控制器输出相应的控制信号，并发送数据至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，数据存储管理服务器发送智能控制信号至PC机监控软件进行相应的装置状态控制。本发明可用于临床医疗领域，也可用于医药生物、化学实验中，还能实现数据的存储与管理、无人值守、智能控制等功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于远端服务器的液体智能监控系统及方法，具体是一种可以应用于医药生物、化学实验以及医学临床输液的基于服务器的远程液体监控系统，属于液体监控技术领域。
背景技术
目前，我国在医药生物、化学实验中的滴定、灌流等以及医疗临床输液过程中，对液体的监测、控制等方面基本上采用人工监控的方式。而人工监控存在集中管理困难，控制误差大等方面的问题，很难做到精准控制，易造成临床中的医疗事故，实验中的实验失败。
当前，推向市场的液体输出控制设备有日本、德国等国外产品，也有国产设备，但是大多数控制设备均为单机独立监控，只能进行一对一的监控，无法实现智能远程集中管理控制。而且这些设备仅适应于临床医疗领域，不适应于其它领域。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于远端服务器的液体智能监控系统及方法，不仅可用于临床医疗领域，实现医疗临床输液的监控；而且可用于医药生物、化学实验中，提高液体滴定、灌流精度；还可实现数据的存储与管理、无人值守、智能控制等功能。
为了实现上述目的，本发明采用的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，包括总线控制器、PC机监控软件、数据存储管理服务器以及单点数据采集控制器，所述单点数据采集控制器用于采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号，适于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并设置报警阈值，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定；所述单点数据采集控制器的数量可根据监控实际需求进行设定；所述单点数据采集控制器与所述PC机监控软件通过总线控制器相耦合连接，适于当所述PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号；所述PC机监控软件与所述数据存储管理服务器耦合连接，适于所述PC机监控软件发送数据至所述数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，所述数据存储管理服务器发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制。
优选地，所述单点数据采集控制器包括微控制器MCU、非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路、液晶显示电路、声光报警电路、蠕动泵控制电路、电磁开关控制电路、总线通信控制器以及用于提供电源的电源电路，所述微控制器MCU与非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路相耦合连接，用于实时采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；所述微控制器MCU与液晶显示电路相耦合连接，用于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并显示设置报警阈值；所述微控制器MCU与声光报警电路耦合连接，用于本地单机的实时报警，提醒人工控制；所述微控制器MCU与蠕动泵控制电路耦合连接，用于实时控制液体流速，保障液体流速恒定在设定的阈值；所述微控制器MCU与电磁开关控制电路耦合连接，用于实时关断装置中液体的灌流与滴定；所述微控制器MCU耦合连接总线通信控制器，用于实时与所述PC机监控软件进行数据与指令的相互交换。
优选地，所述PC机监控软件通过PC机携带串行总线接口与总线控制器相互耦合连接。
优选地，所述PC机监控软件包括系统运行监控界面和单节点运行数据监测界面，系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，适于实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速参数，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。
优选地，所述数据存储管理服务器用于实时存储装置对液体运行相关数据的存储，采用数据挖掘技术与小波变换计算方法分析单点数据采集控制器的数据故障特征值，实现智能无人值守控制。
优选地，所述数据存储管理服务器中的数据分析使用模糊PID计算方法，对数据进行控制量调节计算，实现无级变速计算。
优选地，所述总线控制器包括RS485转RS232总线通信转换电路，通过RS485数据总线与单点数据采集控制器进行实时数据与指令交换，并且通过RS232数据总线与所述PC机监控软件进行实时数据与指令交换。
一种基于远端服务器的液体智能监控方法，包括：
液体状态信息的采集：启动单点数据采集控制器采集对应液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；
报警阈值及条件的设置：利用单点数据采集控制器实现本地单机实时查询显示装置的监测数据与报警阈值的设置，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；
液体状态的监控：PC机监控软件通过总线控制器与各个单点数据采集控制器耦合连接，接收各个单点数据采集控制器采集到的液体状态数据，并将数据发送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制；PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定。
与现有技术相比，本发明作为一种可以应用于医药生物、化学实验以及医学临床输液的基于服务器的远程液体监控系统，通过单点数据采集控制器对液体状态进行采集，配合总线控制器、PC机监控软件、数据存储管理服务器实现了各个单点和所有单点液体状态的实时监控，确保所有单点液体处于正常工作状态，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定。最终，不仅可用于临床医疗领域，实现医疗临床输液的监控；而且可用于医药生物、化学实验中，提高液体滴定、灌流精度；还可实现数据的存储与管理、无人值守、智能控制等功能。
本方法通过报警阈值及条件的设置，利用单点数据采集控制器实现液体状态信息的采集，一方面单点数据采集控制器根据采集到的状态信息实现本地单机实时查询显示，实时报警，以及提醒人工控制；另一方面通过总线通信控制器传送至总线控制器，然后传至PC机监控软件，PC机监控软件接收各个单点数据采集控制器采集到的液体状态数据，并将数据发送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制；PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定，实现无人值守，智能控制。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明单点数据采集控制器的原理图；
图3为本发明系统运行监控界面图；
图4为本发明单节点运行数据监测界面图；
图5为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，一种基于远端服务器的液体智能监控系统，包括总线控制器、PC机监控软件、数据存储管理服务器以及单点数据采集控制器，所述单点数据采集控制器用于采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号，适于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并设置报警阈值，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定；所述单点数据采集控制器的数量可根据监控实际需求进行设定；所述单点数据采集控制器与所述PC机监控软件通过总线控制器相耦合连接，适于当所述PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号；所述PC机监控软件与所述数据存储管理服务器耦合连接，适于所述PC机监控软件发送数据至所述数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，所述数据存储管理服务器发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制。
优选地，如图2所示，所述单点数据采集控制器包括微控制器MCU、非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路、液晶显示电路、声光报警电路、蠕动泵控制电路、电磁开关控制电路、总线通信控制器以及用于提供电源的电源电路，所述微控制器MCU与非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路相耦合连接，用于实时采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；所述微控制器MCU与液晶显示电路相耦合连接，用于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并显示设置报警阈值；所述微控制器MCU与声光报警电路耦合连接，用于本地单机的实时报警，提醒人工控制；所述微控制器MCU与蠕动泵控制电路耦合连接，用于实时控制液体流速，保障液体流速恒定在设定的阈值；所述微控制器MCU与电磁开关控制电路耦合连接，用于实时关断装置中液体的灌流与滴定；所述微控制器MCU耦合连接总线通信控制器，用于实时与所述PC机监控软件进行数据与指令的相互交换。其中，非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路可以分别选用液面传感器、温度传感器和流速传感器。如：非接触式传感器可采用红外光传感器EE-SPX613，固定于流体管外壁，要求流体管必须为透明且壁厚不得超过1mm，流速传感器采用超声多普勒流量计固定与流体管外壁对流速进行非接触式测量，液体温度采用非接触式红外温度传感器MLX90614进行温度探测，同时微控制器MCU控制器可采用国产东软载波微电子科技有限公司的HR7P196芯片作为主控微控制器MCU。
如图2所示，当实际温度低于设定温度阈值时，微控制器MCU输出高电平到水浴箱开始加热，当温度高于设定温度阈值时，微控制器MCU输出控制信号到水浴箱驱动风扇开始降温。当流速高于流速设定阈值时，微控制器MCU降低输出PWM波占空比实现电机转速降低，控制流速减慢，当流速低于流速设定阈值时，微控制器MCU升高输出PWM波占空比实现电机转速升高，控制流速加快。
优选地，所述PC机监控软件通过PC机携带串行总线接口与总线控制器相互耦合连接。
优选地，所述PC机监控软件包括系统运行监控界面和单节点运行数据监测界面，系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，适于实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速参数，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。
优选地，所述数据存储管理服务器用于实时存储装置对液体运行相关数据的存储，采用数据挖掘技术与小波变换计算方法分析单点数据采集控制器的数据故障特征值，实现智能无人值守控制。
优选地，所述数据存储管理服务器中的数据分析使用模糊PID计算方法，对数据进行控制量调节计算，实现无级变速计算。采用这种分析方法，可降低控制误差，进一步提高监控的准确性。
优选地，所述总线控制器包括RS485转RS232总线通信转换电路，通过RS485数据总线与单点数据采集控制器进行实时数据与指令交换，并且通过RS232数据总线与所述PC机监控软件进行实时数据与指令交换。这种通信方式技术成熟，便于操作。
如图5所示，一种基于远端服务器的液体智能监控方法，包括：
液体状态信息的采集：启动单点数据采集控制器采集对应液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；
报警阈值及条件的设置：利用单点数据采集控制器实现本地单机实时查询显示装置的监测数据与报警阈值的设置，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；
液体状态的监控：PC机监控软件通过总线控制器与各个单点数据采集控制器耦合连接，接收各个单点数据采集控制器采集到的液体状态数据，并将数据发送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制；PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定。
实施例1：用于临床医疗
在每个需要进行输液的地方安装单点数据采集控制器，将总线通信控制器布置在各个病房。启动需要进行输液行为的单点数据采集控制器，单点数据采集控制器采集对应输出液体的状态，并将检测到的数据经总线控制器实时传至总线控制器，总线控制器置于总控制室并与PC机连接，PC机上安装有监控软件与数据存储管理服务器。PC机监控软件一方面通过系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，实时报警，分工区显示，设备状态设置，以及工作日志查询；另一方面通过单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速数据，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。同时，将数据传送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析。待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制。当系统运行监控界面或单节点运行数据监测界面出现报警信号时，可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器并输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体输出，从而保证输液的安全正常进行。
实施例2：用于医学生物实验
本发明也可以应用于电生理膜片钳系统中的灌流装置和加药装置，所述单点数据采集控制器安装于所述灌流装置中的灌流管外壁上，将所述总线通信控制器布置在所述灌流装置的固定架顶端或者底座部位，所述总线控制器安装于仪器架上与所述PC机进行连接，PC机上安装有监控软件与数据存储管理服务器。在进行实验时，启动单点数据采集控制器，采集数据通过通信总线，最终在PC机上的监控软件显示出来。PC机监控软件一方面通过系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；另一方面通过单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速等数据，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。同时，将数据传送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析。待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制。当系统运行监控界面或单节点运行数据监测界面出现报警信号时，可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器，执行相应的控制动作，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流。
同样，所述单点数据采集控制器安装于所述加药装置中的加药管外壁上，将所述总线通信控制器布置在所述加药装置的固定架顶端或者底座部位，所述总线控制器安装于仪器架上与所述PC机进行连接，PC机上安装有监控软件与数据服务器。在进行实验时，启动单点数据采集控制器，采集数据通过通信总线，最终在PC机上的监控软件显示出来。PC机监控软件一方面通过系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；另一方面通过单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速等数据，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。同时，将数据传送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析。待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制。当系统运行监控界面或单节点运行数据监测界面出现报警信号时，可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器，执行相应的控制动作，改变液体的温度、流速或者关断加药。
实施例3：用于化学实验
本发明还可以应用于化学实验，所述单点数据采集控制器安装于滴定管上，将所述总线通信控制器布置在与滴定管连接的储存溶液器皿的顶端或底座上，所述总线控制器安装于仪器架上与所述PC机进行连接，PC机上安装有监控软件与数据存储管理服务器。在进行化学实验时，启动单点数据采集控制器，采集数据通过通信总线，最终在PC机上的监控软件显示出来。PC机监控软件一方面通过系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；另一方面通过单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速等数据，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。同时，将数据传送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析。待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制。当系统运行监控界面或单节点运行数据监测界面出现报警信号时，可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器，执行相应的控制动作，改变液体的温度、流速或者关断液体滴定。
综上所述，本发明作为一种可以应用于医药生物、化学实验以及医学临床液体输出的基于服务器的远程液体监控系统，通过单点数据采集控制器对液体状态进行采集，配合总线控制器、PC机监控软件、数据存储管理服务器实现了各个单点和所有单点液体状态的实时监控，确保所有单点液体处于正常工作状态，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体输出。最终，不仅可用于临床医疗领域，实现医疗临床输液的监控；而且可用于医学生物、化学实验中，提高液体加药，灌流，滴定精度；还可实现数据的存储与管理、无人值守、智能控制等功能。
本方法通过报警阈值及条件的设置，利用单点数据采集控制器实现液体状态信息的采集，一方面单点数据采集控制器根据采集到的状态信息实现本地单机实时查询显示，实时报警，以及提醒人工控制；另一方面通过总线通信控制器传送至总线控制器，然后传至PC机监控软件，PC机监控软件接收各个单点数据采集控制器采集到的液体状态数据，并将数据发送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件进行相应的装置状态控制；PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定，实现无人值守，智能控制。
Claims (8)
1.一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，包括总线控制器、PC机监控软件、数据存储管理服务器以及单点数据采集控制器，所述单点数据采集控制器用于采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号，适于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并设置报警阈值，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；同时输出控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定；所述单点数据采集控制器的数量可根据监控实际需求进行设定；
所述单点数据采集控制器与所述PC机监控软件通过总线控制器相耦合连接，适于当所述PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号；所述PC机监控软件与所述数据存储管理服务器耦合连接，适于所述PC机监控软件发送数据至所述数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，所述数据存储管理服务器发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述单点数据采集控制器包括微控制器MCU、非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路、液晶显示电路、声光报警电路、蠕动泵控制电路、电磁开关控制电路、总线通信控制器以及用于提供电源的电源电路，所述微控制器MCU与非接触式液位采集电路、非接触式液体温度采集电路、非接触式液体流速采集电路相耦合连接，用于实时采集液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；所述微控制器MCU与液晶显示电路相耦合连接，用于本地单机实时查询显示装置的监测数据，并显示设置报警阈值；所述微控制器MCU与声光报警电路耦合连接，用于本地单机的实时报警，提醒人工控制；所述微控制器MCU与蠕动泵控制电路耦合连接，用于实时控制液体流速，保障液体流速恒定在设定的阈值；所述微控制器MCU与电磁开关控制电路耦合连接，用于实时关断装置中液体的灌流与滴定；所述微控制器MCU耦合连接总线通信控制器，用于实时与所述PC机监控软件进行数据与指令的相互交换。
3.根据权利要求1所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述PC机监控软件通过PC机携带串行总线接口与总线控制器相互耦合连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述PC机监控软件包括系统运行监控界面和单节点运行数据监测界面，系统运行监控界面监控总线联通下所有单点数据采集控制器的运行状态，实时报警，分工区显示，设备状态设置，工作日志查询；单节点运行数据监测界面实时显示查询对应单点数据采集控制器中液位、液压、温度及流速参数，数据变化曲线，单点装置运行状态，以及阈值设定。
5.根据权利要求1所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述数据存储管理服务器用于实时存储装置对液体运行相关数据的存储，采用数据挖掘技术与小波变换计算方法分析单点数据采集控制器的数据故障特征值，实现智能无人值守控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述数据存储管理服务器中的数据分析使用模糊PID计算方法，对数据进行控制量调节计算，实现无级变速计算。
7.根据权利要求1所述的一种基于远端服务器的液体智能监控系统，其特征在于，所述总线控制器包括RS485转RS232总线通信转换电路，通过RS485数据总线与单点数据采集控制器进行实时数据与指令交换，并且通过RS232数据总线与所述PC机监控软件进行实时数据与指令交换。
8.一种基于远端服务器的液体智能监控方法，其特征在于，基于远端服务器的液体智能监控方法包括：
液体状态信息的采集：启动单点数据采集控制器采集对应液体的液位信号、压力信号、流速信号以及液体的温度信号；
报警阈值及条件的设置：利用单点数据采集控制器实现本地单机实时查询显示装置的监测数据与报警阈值的设置，实现本地单机的实时报警，提醒人工控制；
液体状态的监控：PC机监控软件通过总线控制器与各个单点数据采集控制器耦合连接，接收各个单点数据采集控制器采集到的液体状态数据，并将数据发送至数据存储管理服务器进行数据存储、管理及分析，待数据存储管理服务器对数据进行处理分析后发送智能控制信号至所述PC机监控软件使其对相应的装置状态进行控制；PC机监控软件出现报警信号时可以发送控制指令到所述单点数据采集控制器使其输出相应的控制信号，改变液体的温度、流速或者关断液体灌流、滴定。
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