CN107397641A - 一种外科简易换药清创台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外科简易换药清创台，包括用于对储水箱的温度进行采集的温度传感器；用于对储水箱的液位进行采集的第一液位传感器和第二液位传感器；用于对废水箱的液位进行采集的第三液位传感器和第四液位传感器；分别与温湿度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器相连接，用于对接收的数据进行分析和处理的单片机；与单片机相连接，用于对废料进行杀菌消毒的紫外线杀菌灯；与单片机相连接，用于发射和接收无线信号的无线射频收发模块；与无线射频收发模块通过GPRS无线网络无线连接，用于进行数据传输和交换的数据终端。本发明智能化程度高，自动化程度高，能够及时消毒杀菌，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种外科简易换药清创台。
背景技术
换药清创台用于对病人进行换药，存储有多种医用材料。同时还具备清理功能。但是现有的简易换药清创台存在以下缺点：一是自动化程度低、智能化程度低；二是在冬天进行换药清理工作完成之后进行清理，清水无法进行加热，导致清理工作不便；三是清理之后的废料和废水无法进行及时的杀菌消毒；对病人进行换药之后需要进行人工记载换药记录；导致工作的效率大大降低。
发明内容
本发明为解决现有的自动化程度低、智能化程度低、无法及时消毒杀菌和工作效率低的技术问题而提供一种外科简易换药清创台。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明提供的外科简易换药清创台，所述外科简易换药清创台包括：
用于对储水箱的温度进行采集的温度传感器；
用于对储水箱的液位进行采集的第一液位传感器和第二液位传感器；
时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，第一液位传感器为传感器A、第二液位传感器为传感器B在本地直角坐标系下的量测数据分别为YA(ti)和YB(ti)，且传感器A的采样频率大于传感器B的采样频率，则由传感器A向传感器B的采样时刻进行配准，具体为：
采用内插外推的时间配准算法将传感器A的采样数据向传感器B的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内插外推时间配准算法如下：
在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将传 感器A的观测数据分别向传感器B的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得传感器A在tBk时刻在本地直角坐标系下的量测值为：
其中，tBk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为传感器A距离配准时刻最近的三个采样时刻，YA(tk-1),YA(tk),YA(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；
完成时间配准后，根据传感器A的配准数据与传感器B的采样数据，采用基于地心地固坐标系下的伪量测法实现传感器A和传感器B的系统误差的估计；基于ECEF的系统误差估计算法具体为：
假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为X'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]T，极坐标系下对应的量测值为分别为距离、方位角、俯仰角；转换至本地直角坐标系下为X1(k)＝[x1(k),y1(k),z1(k)]T；传感器系统偏差为分别为距离、方位角和俯仰角的系统误差；于是有
其中表示观测噪声,均值为零、方差为
式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：
X'1(k)＝X1(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)] (3)
其中，
设两部传感器A和B,则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为
X'e＝[x'e,y'e,z'e]T)，可得X'e＝XAs+BAX'A1(k)＝XBs+BBX'B1(k) (4)
BA，BB分别为目标在传感器A与传感器B本地坐标下的位置转换到ECEF坐标系下的位置时的转换矩阵；
定义伪量测为：Z(k)＝XAe(k)-XBe(k) (5)
其中，XAe(k)＝XAs+BAXA1(k)；XBe(k)＝XBs+BBXB1(k)
将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程
Z(k)＝H(k)β(k)+W(k) (6)
其中，Z(k)为伪测量向量；H(k)为测量矩阵；β为传感器偏差向量；W(k)为测量噪声向量；由于nA(k),nB(k)为零均值、相互独立的高斯型随机变量,因此W(k)同样是零均值高斯型随机变量,其协方差矩阵为R(k)。
用于对废水箱的液位进行采集的第三液位传感器和第四液位传感器；
分别与温湿度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器相连接，用于对接收的数据进行分析和处理的单片机；
与单片机相连接，用于进行操作的操作显示屏；
与单片机相连接，用于提供清水的微型抽水泵；
与单片机相连接，用于加热清水的热水器；
与单片机相连接，用于对废料进行杀菌消毒的紫外线杀菌灯；
与单片机相连接，用于发射和接收无线信号的无线射频收发模块；
与无线射频收发模块通过GPRS无线网络无线连接，用于进行数据传输和交换的数据终端；
与单片机相连接，用于提供电源的电源模块；
所述第一液位传感器设置在储水箱的内腔顶部，且第二液位传感器设置在储水箱的内腔底部；
所述第三液位传感器设置在废水箱的内腔顶部，且第四液位传感器设置在储水箱的内腔底部；
所述单片机与给水控制阀连接，用于打开供水管路向储水箱中供水；
所述单片机与排水控制阀连接，用于打开排水管路将废水箱中的废水进行排出；
所述单片机通过驱动控制器与步进电机连接，用于给换药清创台提供行走动力。
进一步，所述无线射频收发模块的无线定位方法具体包括以下步骤：
待定位节点O通信范围内的锚节点坐标为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,…,n(n≥4)；
步骤一：待定位节点对接收信号r(t)进行采样得到采样信号r(n)，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示OFDM符号包含的子载波个数，同时记录所接收到的信号的发送节点为Ai(xi,yi)；
步骤二：根据采样信号r(n)，计算互相关值E：
步骤三：根据对数距离路径损耗模型，如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离：Pr(di′)＝Pr(d0)-10·γlg(di′)+Xσ；
其中，Pr(di′)表示距离发送端距离为di′时获取的互相关值，Pr(d0)表示距离发送端d0＝1米处获取的互相关值，γ表示路径损耗因子，lg(·)表示底为10的对数运算，Xσ服从均值为0、标准差为σ的高斯分布；
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为di′，对应的锚 节点的坐标分别为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,2,…,n；
步骤四：根据自适应距离修正算法，估计出待定位节点的坐标O(x,y)。
本发明具有的优点和积极效果是：该外科简易换药清创台通过温度传感器对储水箱中的水温进行检测，并实时传输到单片机，通过第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器对储水箱和废水箱的也未进行检测，通过单片机向相应设备发送命令实现自动化和智能化操作；通过紫外线杀菌灯可以对废料进行消毒杀菌；通过无线射频收发模块和GPRS无线网络实现单片机与数据终端之间的数据传输和交换，用于减轻了医护人员的工作负担，并且提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的外科简易换药清创台的原理框图；
图中：1、温度传感器；2、第一液位传感器；3、第二液位传感器；4、第三液位传感器；5、第四液位传感器；6、单片机；7、操作显示屏；8、微型抽水泵；9、热水器；10、紫外线杀菌灯；11、无线射频收发模块；12、GPRS无线网络；13、数据终端；14、电源模块；15、给水控制阀；16、排水控制阀；17、驱动控制器；18、步进电机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合图1对本发明的结构作详细的描述。
本发明实施例提供的外科简易换药清创台包括：
用于对储水箱的温度进行采集的温度传感器1；
用于对储水箱的液位进行采集的第一液位传感器2和第二液位传感器3；
用于对废水箱的液位进行采集的第三液位传感器4和第四液位传感器5；
分别与温度传感器1、第一液位传感器2、第二液位传感器3、第三液位传感器4和第四液位传感器5相连接，用于对接收的数据进行分析和处理的单片 机6；
与单片机6相连接，用于进行操作的操作显示屏7；
与单片机6相连接，用于提供清水的微型抽水泵8；
与单片机6相连接，用于加热清水的热水器9；
与单片机6相连接，用于对废料进行杀菌消毒的紫外线杀菌灯10；
与单片机6相连接，用于发射和接收无线信号的无线射频收发模块11；
与无线射频收发模块11通过GPRS无线网络12无线连接，用于进行数据传输和交换的数据终端13；
与单片机6相连接，用于提供电源的电源模块14。
进一步，所述第一液位传感器2设置在储水箱的内腔顶部，且第二液位传感器3设置在储水箱的内腔底部。
进一步，所述第三液位传感器4设置在废水箱的内腔顶部，且第四液位传感器5设置在储水箱的内腔底部。
进一步，所述单片机6与给水控制阀15连接，用于打开供水管路向储水箱中供水。
进一步，所述单片机6与排水控制阀16连接，用于打开排水管路将废水箱中的废水进行排出。
进一步，所述单片机6通过驱动控制器17与步进电机18连接，用于给换药清创台提供行走动力。
时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，第一液位传感器为传感器A、第二液位传感器为传感器B在本地直角坐标系下的量测数据分别为YA(ti)和YB(ti)，且传感器A的采样频率大于传感器B的采样频率，则由传感器A向传感器B的采样时刻进行配准，具体为：
采用内插外推的时间配准算法将传感器A的采样数据向传感器B的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内 插外推时间配准算法如下：
在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将传感器A的观测数据分别向传感器B的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得传感器A在tBk时刻在本地直角坐标系下的量测值为：
其中，tBk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为传感器A距离配准时刻最近的三个采样时刻，YA(tk-1),YA(tk),YA(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；
完成时间配准后，根据传感器A的配准数据与传感器B的采样数据，采用基于地心地固坐标系下的伪量测法实现传感器A和传感器B的系统误差的估计；基于ECEF的系统误差估计算法具体为：
假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为X'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]T，极坐标系下对应的量测值为分别为距离、方位角、俯仰角；转换至本地直角坐标系下为X1(k)＝[x1(k),y1(k),z1(k)]T；传感器系统偏差为分别为距离、方位角和俯仰角的系统误差；于是有
其中表示观测噪声,均值为零、方差为式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：
X'1(k)＝X1(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)] (9)
其中，
设两部传感器A和B,则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为
X'e＝[x'e,y'e,z'e]T)，可得X'e＝XAs+BAX'A1(k)＝XBs+BBX'B1(k) (10)
BA，BB分别为目标在传感器A与传感器B本地坐标下的位置转换到ECEF坐标系下的位置时的转换矩阵；
定义伪量测为：Z(k)＝XAe(k)-XBe(k) (11)
其中，XAe(k)＝XAs+BAXA1(k)；XBe(k)＝XBs+BBXB1(k)
将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程
Z(k)＝H(k)β(k)+W(k) (12)
其中，Z(k)为伪测量向量；H(k)为测量矩阵；β为传感器偏差向量；W(k)为测量噪声向量；由于nA(k),nB(k)为零均值、相互独立的高斯型随机变量,因此W(k)同样是零均值高斯型随机变量,其协方差矩阵为R(k)。
进一步，所述无线射频收发模块的无线定位方法具体包括以下步骤：
待定位节点O通信范围内的锚节点坐标为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,…,n(n≥4)；
步骤一：待定位节点对接收信号r(t)进行采样得到采样信号r(n)，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示OFDM符号包含的子载波个数，同时记录所接收到的信号的发送节点为Ai(xi,yi)；
步骤二：根据采样信号r(n)，计算互相关值E：
步骤三：根据对数距离路径损耗模型，如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离：Pr(di′)＝Pr(d0)-10·γlg(di′)+Xσ；
其中，Pr(di′)表示距离发送端距离为di′时获取的互相关值，Pr(d0)表示距离发送端d0＝1米处获取的互相关值，γ表示路径损耗因子，lg(·)表示底为10的对数运算，Xσ服从均值为0、标准差为σ的高斯分布；
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为di′，对应的锚节点的坐标分别为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,2,…,n；
步骤四：根据自适应距离修正算法，估计出待定位节点的坐标O(x,y)。
下面结合工作原理对本发明的结构作进一步的描述。
本发明通过温度传感器1对储水箱的温度进行采集，通过第一液位传感器2和第二液位传感器3对储水箱的液位进行采集，通过第三液位传感器4和第四液位传感器5对废水箱的液位进行采集，通过操作显示屏7进行触控操作，利用微型抽水泵8提供清水以供清洗，利用热水器9提供热水，利用紫外线杀菌灯10可以对清理后的废料和废物进行杀菌消毒，无线射频收发模块11用于用于发射和接收无线网络信号，通过无线射频收发模块11和GPRS无线网络12实现单片机6与数据终端13之间的数据传输和交换，工作人员利用操作显示屏7可以查看病人的情况，并利用操作显示屏7可以记录换药清理情况，减轻医护人员的工作负担，并且提高了工作效率，单片机6通过驱动控制器17与步进电机18连接，用于给换药清创台提供行走动力，整个装置智能化程度高，自动化程度高。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种外科简易换药清创台，其特征在于，所述外科简易换药清创台包括：
用于对储水箱的温度进行采集的温度传感器；
用于对储水箱的液位进行采集的第一液位传感器和第二液位传感器；
时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，第一液位传感器为传感器A、第二液位传感器为传感器B在本地直角坐标系下的量测数据分别为YA(ti)和YB(ti)，且传感器A的采样频率大于传感器B的采样频率，则由传感器A向传感器B的采样时刻进行配准，具体为：
采用内插外推的时间配准算法将传感器A的采样数据向传感器B的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内插外推时间配准算法如下：
在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将传感器A的观测数据分别向传感器B的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得传感器A在tBk时刻在本地直角坐标系下的量测值为：
其中，tBk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为传感器A距离配准时刻最近的三个采样时刻，YA(tk-1),YA(tk),YA(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；
完成时间配准后，根据传感器A的配准数据与传感器B的采样数据，采用基于地心地固坐标系下的伪量测法实现传感器A和传感器B的系统误差的估计；基于ECEF的系统误差估计算法具体为：
假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为 X'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]T，极坐标系下对应的量测值为分别为距离、方位角、俯仰角；转换至本地直角坐标系下为X1(k)＝[x1(k),y1(k),z1(k)]T；传感器系统偏差为,分别为距离、方位角和俯仰角的系统误差；于是有
其中表示观测噪声,均值为零、方差为
式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：
X'1(k)＝X1(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)] (3)
其中，
设两部传感器A和B,则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为X'e＝[x'e,y'e,z'e]T)，可得
X'e＝XAs+BAX'A1(k)＝XBs+BBX'B1(k) (4)
BA，BB分别为目标在传感器A与传感器B本地坐标下的位置转换到ECEF坐标系下的位置时的转换矩阵；
定义伪量测为：
Z(k)＝XAe(k)-XBe(k) (5)
其中，XAe(k)＝XAs+BAXA1(k)；XBe(k)＝XBs+BBXB1(k)
将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程
Z(k)＝H(k)β(k)+W(k) (6)
其中，Z(k)为伪测量向量；H(k)为测量矩阵；β为传感器偏差向量；W(k)为测量噪声向量；由于nA(k),nB(k)为零均值、相互独立的高斯型随机变量,因此W(k)同样是零均值高斯型随机变量,其协方差矩阵为R(k)；
用于对废水箱的液位进行采集的第三液位传感器和第四液位传感器；
分别与温湿度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器和第四液位传感器相连接，用于对接收的数据进行分析和处理的单片机；
与单片机相连接，用于进行操作的操作显示屏；
与单片机相连接，用于提供清水的微型抽水泵；
与单片机相连接，用于加热清水的热水器；
与单片机相连接，用于对废料进行杀菌消毒的紫外线杀菌灯；
与单片机相连接，用于发射和接收无线信号的无线射频收发模块；
与无线射频收发模块通过GPRS无线网络无线连接，用于进行数据传输和交换的数据终端；
与单片机相连接，用于提供电源的电源模块；
所述第一液位传感器设置在储水箱的内腔顶部，且第二液位传感器设置在储水箱的内腔底部；
所述第三液位传感器设置在废水箱的内腔顶部，且第四液位传感器设置在储水箱的内腔底部；
所述单片机与给水控制阀连接，用于打开供水管路向储水箱中供水；
所述单片机与排水控制阀连接，用于打开排水管路将废水箱中的废水进行排出；
所述单片机通过驱动控制器与步进电机连接，用于给换药清创台提供行走动力。
2.如权利要求1所述的外科简易换药清创台，其特征在于，所述无线射频收发模块的无线定位方法具体包括以下步骤：
待定位节点O通信范围内的锚节点坐标为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,…,n(n≥4)；
步骤一：待定位节点对接收信号r(t)进行采样得到采样信号r(n)，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示OFDM符号包含的子载波个数，同时记录所接收到的信号的发送节点为Ai(xi,yi)；
步骤二：根据采样信号r(n)，计算互相关值E：
步骤三：根据对数距离路径损耗模型，如下公式计算待定位节点与锚节点Ai之间的距离：
Pr(d′i)＝Pr(d0)-10·γlg(d′i)+Xσ；
其中，Pr(d′i)表示距离发送端距离为d′i时获取的互相关值，Pr(d0)表示距离发送端d0＝1米处获取的互相关值，γ表示路径损耗因子，lg(·)表示底为10的对数运算，Xσ服从均值为0、标准差为σ的高斯分布；
利用上式计算出各个锚节点与待定位节点O之间的距离分别为d′i，对应的锚节点的坐标分别为Ai(xi,yi)，其中i＝0,1,2,…,n；
步骤四：根据自适应距离修正算法，估计出待定位节点的坐标O(x,y)。
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