CN108355200A - 一种儿科用新型多功能智能输液装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于输液装置技术领域，公开了一种儿科用新型多功能智能输液装置，所述儿科用新型多功能智能输液装置包括：液位监测模块、流速监测模块、单片机控制模块、无线通信模块、声控模块、语音呼叫模块、报警模块、显示模块、计算机、智能手机。本发明提供液位监测模块、流速监测模块可以实时监测液位和输液流速数据，并通过报警模块通知工作人员，保障输液过程的安全；同时通过声控模块可以通过声音控制输液速度和停止输液操作，提高输液的便利性，功能完善，实用性强。

Description

一种儿科用新型多功能智能输液装置
技术领域
本发明属于输液装置技术领域，尤其涉及一种儿科用新型多功能智能输液装置。
背景技术
输液又名打点滴或者挂水。是由静脉滴注输入体内的大剂量(一次给药在100ml以上)注射液。通常包装在玻璃或塑料的输液瓶或袋中，不含防腐剂或抑菌剂。使用时通过输液器调整滴速，持续而稳定地进入静脉，以补充体液、电解质或提供营养物质。静脉输液技术的发展经历了近500年的波折，在20世纪逐渐形成一套完整的体系，成为最常用、最直接有效的临床治疗手段之一。然而，现有输液装置功能单一，仅仅起到输液作用，不能对输液流速和输液瓶内液位进行检测，一旦输液完毕，没有及时进行换液容易造成患者安全问题；同时不能通过声音控制输液装置，实用性不强。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有输液装置功能单一，仅仅起到输液作用，不能对输液流速和输液瓶内液位进行检测，一旦输液完毕，没有及时进行换液容易造成患者安全问题；同时不能通过声音控制输液装置，实用性不强。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种儿科用新型多功能智能输液装置。
本发明是这样实现的，一种儿科用新型多功能智能输液装置包括：
液位监测模块、流速监测模块、单片机控制模块、无线通信模块、声控模块、语音呼叫模块、报警模块、显示模块、计算机、智能手机；
液位监测模块，与单片机控制模块连接，用于通过液位传感器实时监测输液瓶内的液位数据；
流速监测模块，与单片机控制模块连接，用于通过流速传感器实时监测输液速度数据；
单片机控制模块，与液位监测模块、流速监测模块、无线通信模块、声控模块、语音呼叫模块、报警模块、显示模块连接，用于将液位监测模块、流速监测模块传递而来的数据信息进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
无线通信模块，与单片机控制模块连接，与计算机、智能手机无线连接，用于将单片机控制模块处理数据发送到计算机、智能手机，实现远程监控和控制操作；
所述无线通信模块计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述无线通信模块中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息，qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
电磁阀，与单片机控制模块连接，用于控制输液速度和开关；
声控模块，与单片机控制模块连接，用于通过声音控制输液速度和输液停止、开始操作；
语音呼叫模块，与单片机控制模块连接，用于通过语音来呼叫医护人员；
报警模块，与单片机控制模块连接，用于对液位监测模块、流速监测模块监测的异常数据进行及时报警，通知工作人员；
显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示液位和流速数据信息；
所述显示模块的图像变化检测方法包括：
步骤一，输入同一地域不同时间经过预处理的两幅多光谱遥感图像X1和X2；
步骤二，构建差异空间XD，并进行主成分分析，公式如下：
XD＝X1-X2；
XD的协方差矩阵记作A：
A＝cov(XD)＝E[(XD-E[XD])(XD-E[XD])]T；
对协方差矩阵A进行特征分解得到：
V＝[v1,v2,v3,v4]
E[XD]表示XD的期望，V表示特征值由大到小排列所对应的特征向量的集合；
取特征向量v1求解XD第一主成分I1，公式为：
I1＝XD·v1；
步骤三，对于不同时相的多光谱图像X1和X2计算对应像元的光谱矢量夹角信息，公式如下：
进而将θ归一化[0,255]以内得到第二幅差异图I2；
步骤四，求解差异图X1和X2的信息熵H1和H2，得到权重：
利用加权求和的方式对I1和I2融合得到更优差异图I＝ω1I1+ω2I2；
步骤五，对得到的差异图I进行特征描述，得到对应的特征描述矩阵IS，差异图中每个像素点的l层邻域像素特征矩阵，其中l≥3，且l为奇数；将提取的邻域特征像素矩阵展开成列，得到像素点特征描述列向量；
步骤六，利用采样谱聚类对特征空间进行聚类。
进一步，声控模块设置有语音输入模块、语音识别模块和语音信息降噪模块；
语音输入模块用于采集用户语音指令并将声波信号装换成数字信号输出；
语音识别模块用于接收语音输入设备所输出的数字信号，并与预设的关键词数据库进行对比分析；
语音信息降噪模块用于当通话环境处于设定吵杂预设值时进行降噪。
语音信息降噪模块包括滤波单元、噪声方向滤波单元、非线性散射噪声滤波单元和时频空统计分离模块，滤波单元用于与作为语言输入的麦克风连接，滤波单元与噪声方向滤波单元连接，噪声方向滤波单元与非线性散射噪声滤波单元连接，非线性散射噪声滤波单元与时频空统计分离模块连接。
进一步，语音识别模块还连接有用于对信息对比中异常信息进行存储的语言异常存储模块，语音识别模块包括用于提取谈话者其语音数据特征点并对对应特征点进行分类存储的特征语音数据库；
特征语音数据库其包括用于提取谈话者其语音数据特征点的特征点提取器、用于存储由特征点提取器提取语音数据特征点的特征点数据库以及对特征点数据库存储的特征点进行分类作为特征标签的特征点分类单元；
特征点分类单元连接有智能数据库关联单元，智能数据库关联单元：具有预警信息模板，其根据采集的特征标签对预警信息模进行比对，形成特征标签与预警信息模板智能化关联，如有发生关联，输出至预警模块预警，如无，不做处理。
进一步，流速传感器通过如下转换公式将采样的流速值转换为相应电压值并输出到单片机，
转换公式：F[ul/min]＝(4.8-V)/4.6×40
其中，F为流速传感器采样的流速值，V为流速传感器转换的电压值；
单片机通过发送控制指令使流速传感器在一个周期内对流体流速进行预设次采样；每次采样值经单片机进行A/D转换，然后求取一个周期内所有预设次采样的平均值。
一种儿科用新型多功能智能输液方法包括以下步骤：
步骤一，液位监测模块、流速监测模块将监测的数据信息通过单片机控制模块进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
步骤二，计算机、智能手机通过无线通信模块实现远程监控和控制操作；
步骤三，患者通过声控模块控制输液速度和输液停止、开始操作；如果输液完毕，通过语音呼叫模块呼叫医护人员；
步骤四，如果液位监测模块、流速监测模块监测的异常数据通过报警模块进行及时报警，通知工作人员；
步骤五，通过显示模块显示液位和流速数据信息。
本发明的优点及积极效果为：本发明提供液位监测模块、流速监测模块可以实时监测液位和输液流速数据，并通过报警模块通知工作人员，保障输液过程的安全；同时通过声控模块可以通过声音控制输液速度和停止输液操作，提高输液的便利性，功能完善，实用性强。
附图说明
图1是本发明实施提供的儿科用新型多功能智能输液装置结构示意图；
图2是本发明实施提供的儿科用新型多功能智能输液方法流程图；
图1中：1、液位监测模块；2、流速监测模块；3、单片机控制模块；4、无线通信模块；5、声控模块；6、语音呼叫模块；7、报警模块；8、显示模块；9、计算机；10、智能手机；11、电磁阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的儿科用新型多功能智能输液装置包括：液位监测模块1、流速监测模块2、单片机控制模块3、无线通信模块4、声控模块5、语音呼叫模块6、报警模块7、显示模块8、计算机9、智能手机10、电磁阀11。
液位监测模块1，与单片机控制模块3连接，用于通过液位传感器实时监测输液瓶内的液位数据；
流速监测模块2，与单片机控制模块3连接，用于通过流速传感器实时监测输液速度数据；
单片机控制模块3，与液位监测模块1、流速监测模块2、无线通信模块4、声控模块5、语音呼叫模块6、报警模块7、显示模块8连接，用于将液位监测模块1、流速监测模块2传递而来的数据信息进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
无线通信模块4，与单片机控制模块3连接，与计算机9、智能手机10无线连接，用于将单片机控制模块3处理数据发送到计算机9、智能手机10，实现远程监控和控制操作；
所述无线通信模块4计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述无线通信模块4中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息，qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
电磁阀11，与单片机控制模块3连接，用于控制输液速度和开关；
声控模块5，与单片机控制模块3连接，用于通过声音控制输液速度和输液停止、开始操作；
语音呼叫模块6，与单片机控制模块3连接，用于通过语音来呼叫医护人员；
报警模块7，与单片机控制模块3连接，用于对液位监测模块1、流速监测模块2监测的异常数据进行及时报警，通知工作人员；
显示模块8，与单片机控制模块3连接，用于显示液位和流速数据信息。
所述显示模块8的图像变化检测方法包括：
步骤一，输入同一地域不同时间经过预处理的两幅多光谱遥感图像X1和X2；
步骤二，构建差异空间XD，并进行主成分分析，公式如下：
XD＝X1-X2；
XD的协方差矩阵记作A：
A＝cov(XD)＝E[(XD-E[XD])(XD-E[XD])]T；
对协方差矩阵A进行特征分解得到：
V＝[v1,v2,v3,v4]
E[XD]表示XD的期望，V表示特征值由大到小排列所对应的特征向量的集合；
取特征向量v1求解XD第一主成分I1，公式为：
I1＝XD·v1；
步骤三，对于不同时相的多光谱图像X1和X2计算对应像元的光谱矢量夹角信息，公式如下：
进而将θ归一化[0,255]以内得到第二幅差异图I2；
步骤四，求解差异图X1和X2的信息熵H1和H2，得到权重：
利用加权求和的方式对I1和I2融合得到更优差异图I＝ω1I1+ω2I2；
步骤五，对得到的差异图I进行特征描述，得到对应的特征描述矩阵IS，差异图中每个像素点的l层邻域像素特征矩阵，其中l≥3，且l为奇数；将提取的邻域特征像素矩阵展开成列，得到像素点特征描述列向量；
步骤六，利用采样谱聚类对特征空间进行聚类。
如图2所示，本发明提供的一种儿科用新型多功能智能输液方法包括以下步骤：
步骤S101，液位监测模块、流速监测模块将监测的数据信息通过单片机控制模块进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
步骤S102，计算机、智能手机通过无线通信模块实现远程监控和控制操作；
步骤S103，患者通过声控模块控制输液速度和输液停止、开始操作；如果输液完毕，通过语音呼叫模块呼叫医护人员；
步骤S104，如果液位监测模块、流速监测模块监测的异常数据通过报警模块进行及时报警，通知工作人员；
步骤S105，通过显示模块显示液位和流速数据信息。
液位监测模块通过液位传感器实时监测的输液瓶内的液位数据和流速监测模块通过流速传感器实时监测的输液速度数据转换为电信号传递给单片机控制模块，然后通过显示模块进行显示，当检测的数值超过预设的设定值时，通过报警模块发出报警，通知工作人员；当通过声音调节输液流速和输液开关时，因为医院的环境比较嘈杂，通过语音信息降噪模块用于当通话环境处于设定吵杂预设值时进行降噪，方便语音输入模块采集用户语音指令并将声波信号装换成数字信号输出到语音识别模块，语音识别模块将接收信息通过特征语音数据库进行对比分析，将分析后的信息传递到单片机，通过单片机对电磁阀进行控制，通过对电磁阀的松紧控制，从而控制输液管的流速大小和开关状态。
特征语音数据库其包括用于提取谈话者其语音数据特征点的特征点提取器、用于存储由特征点提取器提取语音数据特征点的特征点数据库以及对特征点数据库存储的特征点进行分类作为特征标签的特征点分类单元；
特征点分类单元连接有智能数据库关联单元，智能数据库关联单元：具有预警信息模板，其根据采集的特征标签对预警信息模进行比对，形成特征标签与预警信息模板智能化关联，如有发生关联，输出至预警模块预警，如无，不做处理。
单片机控制模块通过无线通信模块与计算机、智能手机无线连接，将单片机控制模块处理数据发送到计算机、智能手机，实现远程监控和控制操作；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种儿科用新型多功能智能输液装置，其特征在于，儿科用新型多功能智能输液装置包括：
液位监测模块、流速监测模块、单片机控制模块、无线通信模块、声控模块、语音呼叫模块、报警模块、显示模块、计算机、智能手机；
液位监测模块，与单片机控制模块连接，用于通过液位传感器实时监测输液瓶内的液位数据；
流速监测模块，与单片机控制模块连接，用于通过流速传感器实时监测输液速度数据；
单片机控制模块，与液位监测模块、流速监测模块、无线通信模块、电磁阀、声控模块、语音呼叫模块、报警模块、显示模块连接，用于将液位监测模块、流速监测模块传递而来的数据信息进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
无线通信模块，与单片机控制模块连接，与计算机、智能手机无线连接，用于将单片机控制模块处理数据发送到计算机、智能手机，实现远程监控和控制操作；
所述无线通信模块计算本地链路质量的过程为：
节点从邻居节点收到Hello广播包后提取数据包中源节点项信息和链路质量信息hello_qos；若源节点项是节点自身的MAC地址，说明该Hello广播包是该源节点自己发出去的，则将维持的该邻居节点的滑动窗口对应位置填1；否则说明该Hello包来自其它节点，将滑动窗口对应位置填0；最后统计滑动窗口中1和0的数目，从而计算出本节点到滑动窗口对应的邻居节点的本地链路质量；
所述无线通信模块中总链路质量的计算公式为：
Qos＝new_qos-data_len-skb_size-rtt-pacloss-signal
其中，Qos为总链路质量，data_len为发送数据长度，skb_size为接收缓冲队列长度，rtt为平均时延，pacloss为丢包率，signal为信号强度的绝对值；
其中，node_number_punishment为中间路径上设置的跳数惩罚，
combined_qos＝hello_qos×qos_own×qos_different_lq_punishment
其中，hello_qos为hello广播包中关于链路质量的信息，qos_different_lq_punishment为链路非对称惩罚，其算法为：
电磁阀，与单片机控制模块连接，用于控制输液速度和开关；
声控模块，与单片机控制模块连接，用于通过声音控制输液速度和输液停止、开始操作；
语音呼叫模块，与单片机控制模块连接，用于通过语音来呼叫医护人员；
报警模块，与单片机控制模块连接，用于对液位监测模块、流速监测模块监测的异常数据进行及时报警，通知工作人员；
显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示液位和流速数据信息；
所述显示模块的图像变化检测方法包括：
步骤一，输入同一地域不同时间经过预处理的两幅多光谱遥感图像X1和X2；
步骤二，构建差异空间XD，并进行主成分分析，公式如下：
XD＝X1-X2；
XD的协方差矩阵记作A：
A＝cov(XD)＝E[(XD-E[XD])(XD-E[XD])]T；
对协方差矩阵A进行特征分解得到：
V＝[v1,v2,v3,v4]
E[XD]表示XD的期望，V表示特征值由大到小排列所对应的特征向量的集合；
取特征向量v1求解XD第一主成分I1，公式为：
I1＝XD·v1；
步骤三，对于不同时相的多光谱图像X1和X2计算对应像元的光谱矢量夹角信息，公式如下：
进而将θ归一化[0,255]以内得到第二幅差异图I2；
步骤四，求解差异图X1和X2的信息熵H1和H2，得到权重：
利用加权求和的方式对I1和I2融合得到更优差异图I＝ω1I1+ω2I2；
步骤五，对得到的差异图I进行特征描述，得到对应的特征描述矩阵IS，差异图中每个像素点的l层邻域像素特征矩阵，其中l≥3，且l为奇数；将提取的邻域特征像素矩阵展开成列，得到像素点特征描述列向量；
步骤六，利用采样谱聚类对特征空间进行聚类。
2.如权利要求1所述的儿科用新型多功能智能输液装置，其特征在于，声控模块设置有语音输入模块、语音识别模块和语音信息降噪模块；
语音输入模块用于采集用户语音指令并将声波信号装换成数字信号输出；
语音识别模块用于接收语音输入设备所输出的数字信号，并与预设的关键词数据库进行对比分析；
语音信息降噪模块用于当通话环境处于设定吵杂预设值时进行降噪。
3.如权利要求1所述的儿科用新型多功能智能输液装置，其特征在于，语音识别模块还连接有用于对信息对比中异常信息进行存储的语言异常存储模块，语音识别模块包括用于提取谈话者其语音数据特征点并对对应特征点进行分类存储的特征语音数据库；
特征语音数据库其包括用于提取谈话者其语音数据特征点的特征点提取器、用于存储由特征点提取器提取语音数据特征点的特征点数据库以及对特征点数据库存储的特征点进行分类作为特征标签的特征点分类单元；
特征点分类单元连接有智能数据库关联单元，智能数据库关联单元：具有预警信息模板，其根据采集的特征标签对预警信息模进行比对，形成特征标签与预警信息模板智能化关联，如有发生关联，输出至预警模块预警，如无，不做处理。
4.如权利要求1所述的儿科用新型多功能智能输液装置，其特征在于，流速传感器通过如下转换公式将采样的流速值转换为相应电压值并输出到单片机，
转换公式：F[ul/min]＝(4.8-V)/4.6×40
其中，F为流速传感器采样的流速值，V为流速传感器转换的电压值；
单片机通过发送控制指令使流速传感器在一个周期内对流体流速进行预设次采样；每次采样值经单片机进行A/D转换，然后求取一个周期内所有预设次采样的平均值。
5.一种儿科用新型多功能智能输液方法包括以下步骤：
步骤一，液位监测模块、流速监测模块将监测的数据信息通过单片机控制模块进行存储与处理分析，并控制各个模块正常工作；
步骤二，计算机、智能手机通过无线通信模块实现远程监控和控制操作；
步骤三，患者通过声控模块控制输液速度和输液停止、开始操作；输液完毕，通过语音呼叫模块呼叫医护人员；
步骤四，液位监测模块、流速监测模块监测的异常数据通过报警模块进行及时报警，通知工作人员；
步骤五，通过显示模块显示液位和流速数据信息。
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