CN111359067A - 一种氧气感应及流量记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧气感应及流量记录系统，包括上位机和若干下位机，上位机和下位机采用无线技术进行数据传输，所述上位机为护士站中的办公电脑，各下位机为设置在各病房中氧气通道上的检测器。本发明使得在患者进行吸氧时，能够检测到氧气的泄露情况，并通过其传输至上位机的数据，进行吸氧费用的计算，排除了因为氧气泄露导致病患多担负的费用，提高计费精确度的同时减少了医患矛盾，且避免了氧气的浪费，减低了因为氧气泄露造成的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及氧气流量记录技术领域，特别是涉及一种氧气感应及流量记录系统。
背景技术
输氧是一种常用医疗手段，目前医生给患者输氧时常使用湿化瓶，通过湿化瓶将中心供养系统内输出的干燥氧气湿化，湿化后的氧气再通过输氧管直接插接患者鼻口使用或用一只吸氧面罩供患者从口中吸入。但是一般在使用时，没有专门的吸氧计时计量装置，而是通过医务人员人工记录大致吸氧时间，并通过时间乘以单价计算吸氧费，此种方法不仅无法准确计时，并且无法准确计量，往往会引起收费争议，同时输氧过程中的人工监控也大大增加了医务人员的工作负担。中国专利文件201910336606.5 提出了一种基于物联网的吸氧计费系统，其通过设置氧流量计检测氧气输出的流量，再通过LORA传递信息至楼层物联网交换机，交换机再通过网络传递给服务及从而进行氧气的计费，但是LORA的通信速率很慢，在传递数据的时候，会发生传递延时。且在实际吸氧过程中中发现氧气会出现意外泄露的情况，而氧气的泄露，大多数都发生在管道终端的接头上，一般都是医护人员在查房或者检查输氧情况时采用人耳辨别，但是经测试之后发现，在病房较安静的情况下，单点氧气泄漏量在2标准升每分钟（SLM）时，才能隐约听见气流的嗞嗞声，对于泄漏量小于2SLM的故障点，人耳几乎不能感知，按照单点泄露1SLM计算，一天即会浪费氧气2kg左右。而现在医院中的氧气监测系统，未设有专门的装置来监测氧气的漏气情况，所以计费系统仍然会以流量计检测的氧气消耗量来计费，在降低计费精准度的同时增加了计算的费用，而因为氧气泄露没有被发现，所以增加的费用一般都是由患者直接承担，不实的费用很容易加大医患之间的矛盾。而氧气的泄露在造成氧气浪费的同时还存在引发火灾的风险。所以，现在急需设置一种新的氧气感应及其流量系统来实时对氧气计费的同时检测到其漏气情况，提高氧气计费的准确度。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种氧气感应及流量记录系统能够检测氧气泄露情况的同时提高氧气计费准确度。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种氧气感应及流量记录系统，包括上位机和若干下位机，上位机和下位机采用无线技术进行数据传输，所述上位机为护士站中的办公电脑，各下位机为设置在各病房中氧气通道上的检测器。
进一步地，所述检测器包括显示屏、感应器、警报器和无线发射器，感应器包括氧气流量感应器和氧气浓度感应器，氧气流量感应器设置在湿化瓶的出口端，氧气浓度感应器设置在湿化瓶的进口端。
进一步地，所述感应器的输出端分别与无线发射器和显示屏的输入端连接，氧气浓度感应器还与警报器连接。那么通过显示屏可显示当前氧气流量和浓度的具体数据。
进一步地，所述检测器还包括与感应器连接的检测电路，检测电路包括采集电路、放大电路和整形电路。
进一步地，所述采集电路用于采集感应器上的信号，以转变为电信号，其包括电阻R1~R4、电容C1~C3和处理器U1，所述电阻R1的一端作为整个采集电路的输入端与外部探头连接，电阻R1的另一端连接至电容C1的一端，电容C1的另一端连接至电容C2、电阻R2~R3的一端，所述电阻R2的另一端连接至电容C3的一端和处理器U1的引脚1，电阻R3的另一端连接至电容C3的另一端和处理器U1的引脚3，所述处理器U1的引脚2连接至电阻R4的一端，电阻R4和电容C2的另一端均接地，处理器U1的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。
进一步地，所述放大电路包括电阻R5~R10、电容C4和处理器U2~U3，所述电阻R5的一端作为该放大电路的输入端与采集电路的输出端连接，电阻R5的另一端连接至电阻R5、电容C4的一端和处理器U2的引脚1，所述电阻R6的可调端和其另一端均与电容C4的一端连接后连接至处理器U2的引脚3，所述处理器U2的引脚3还连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接至处理器U3的引脚1；所述电阻R8的一端连接至外部电源，电阻R8的另一端连接至电阻R9的一端，电阻R9的可调端连接至处理器U3的引脚2，电阻R9的另一端连接至电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端和处理器U2的引脚2均接地，处理器U3的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。
进一步地，所述整形电路包括电阻R11~R17、电容C5~C7、二极管D1~D3、晶体管Q1和处理器U4~U5，所述处理器U4的引脚4作为该电路的输入端与上一级放大电路的输出端连接，处理器U4的引脚1连接至电阻R11的另一端和电容C5的一端，电阻R11的一端连接至外部电压，处理器U4的引脚6连接至二极管D3、电阻R12的一端，所述二极管D3、电阻R12的另一端连接至电阻R13和电容C6的一端，电阻R13的另一端连接至处理器U5的引脚3，处理器U5的引脚1连接至电容C7的一端和电阻R14的另一端，电阻R14的一端和处理器U5的引脚4~5连接至外部电压，处理器U4的引脚7连接至二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接至电阻R15的一端和二极管D2的另一端，电阻R15的另一端连接至电阻R17的一端和晶体管Q1的基级，晶体管Q1的集电极连接至电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接至外部电压，所述晶体管Q1的集电极还作为该电路的输出端将整形后的信号输出至无线发射器和显示屏。所述处理器U4的引脚2~3、处理器U5的引脚2、电容C5~C7、电阻R17的另一端和晶体管Q1的发射极均接地。
由于采用了上述方案，本发明的有益效果在于：本发明提出一种氧气感应及流量记录系统，其好处是：
（1）本发明上、下位机之间通过Zig-Bee无线技术进行信息传输，传输数据准确，且响应时间快，能够保证各病房内氧气通道上检测器上的数据准确及时的传送至护士站的电脑中。
（2）本发明还设置了氧气浓度感应器，使得在患者进行吸氧时，能够检测到氧气的泄露情况，并通过其传输至上位机的数据，进行吸氧费用的计算，排除了因为氧气泄露导致病患多担负的费用，提高计费精确度的同时减少了医患矛盾，且避免了氧气的浪费，减低了因为氧气泄露造成的安全隐患。
（3）本发明设置了显示屏，显示屏带有声音提示，那么在氧气打开和关闭的时候，会提示病人以进入吸氧状态，如此可避免病人或其家属因为不清楚氧气是否打开而造成氧气的浪费，从而增加吸氧费用。且因为显示屏在显示时带有亮度，也便于夜间护士查房的时候，不需要开灯，就可以知道病人的具体吸氧情况，避免其影响病人休息。
（4）本发明还设置了检测电路，其可将感应器感应到的数据准确的输出至上位机中，避免因为远距传输导致的信号受损或者信号波动幅度太大，导致最后的数据不准确，吸氧费用计算不准确的情况。
附图说明
图1是本发明所述氧气感应及流量记录系统的结构框图。
图2是本发明所述采集电路的电路图。
图3是本发明所述放大电路的电路图。
图4是本发明所述整形电路的电路图。
图5是本发明通过整形电路之后的信号波形图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
如图1所示，一种氧气感应及流量记录系统，包括上位机和若干下位机，上位机和下位机采用无线技术进行数据传输，本实施例中，具体采用响应速度快的Zig-Bee技术进行传输，使得上位机可及时接受到下位机传输的数据。为了能够使得各病房内的氧气使用情况集中统一计算，所述上位机为护士站中的办公电脑，各下位机为设置在各病房中氧气通道上的检测器，上、下位机都与医院总供电系统连接，以实现其供电。因为医院的特殊情况，其一般都会架设两路市电，且市电回路属于不同的高压母线，这样当一路市电出现问题的时候，医院的供电系统汇总东联络另一路来保证电力供应，所以上、下位机与总供电系统连接后，其供电是能够得到保证的，避免因为医院的突然断电，导致上、下位机无法工作。
具体地说，所述检测器包括显示屏、感应器、警报器和无线发射器。所述显示屏和警报器均设置在病房氧气通道所在墙壁上，显示屏和警报器均采用声光型。感应器包括氧气流量感应器和氧气浓度感应器，氧气流量感应器设置在湿化瓶的出口端，因为一般是连接端口易发生氧气泄露，而湿化瓶的进出口相隔较近，所以氧气浓度感应器设置在氧气通道与湿化瓶的连接端即其进口端，如此出口端发生氧气泄露，氧气浓度感应器也能及时感应到氧浓度的变化，且两个感应器分开设置，可避免连接端口设置仪器较多，出现不便于连接的弊端。检测器中各设备均可以在市面上进行购买，因此在这里不再对其具体结构做过多描述。
进一步地，所述感应器的输出端分别与无线发射器和显示屏的输入端连接，氧气浓度感应器还与警报器连接。那么通过显示屏可显示当前氧气流量和浓度的具体数据。当患者需要吸氧，医护人员打开湿化瓶上的旋钮开关，氧气流量感应器感应到氧气流通的时候，其传输数据至无线发射器和显示屏，无线发射器将该数据发送至上位机中的无线接收器，那么上位机即可对病人的用氧情况进行计算。从而得出氧气的使用费用。显示屏有氧气信号接入时，发出提示音并亮屏以提示病患和医护人员，当前进入吸氧状态。当关闭湿化瓶上的旋钮开关后, 氧气流量感应器不再感应到氧气流通，其停止传输数据至无线发射器和显示屏，上位机中的无线接收器未接收消息，则其停止计费，同时显示屏发出提示音并息屏，以提示病患和医护人员，当前处于未吸氧状态。计算公式为P=m*L，其中P为患者吸氧所需支付的价格，m为每ml氧气的单价，L为氧气的总流量。
进一步地，当氧气发生泄露时，氧气浓度感应器检测到外部氧气浓度增大，此时，氧气浓度感应器将信号传递至无线接收器、显示屏和警报器，显示屏显示此时氧气流量的变化，警报器发出警报并闪烁以警示医护人员氧气有不正常的泄露情况，无线接收器将其信号传递至上位机，上位机记录此时氧气泄露的时间，并同时记录氧气/泄露出来的流量，同时计费系统持续计费，直至氧气流量计停止传输数据。计算公式为P= m*（L/t*T），所述m为每ml氧气的单价,L为未有氧气泄露时记录的吸氧总量，t为未有氧气泄露时记录的吸氧时长，T为总吸氧时长。
具体地说，所述检测器还包括与感应器连接的检测电路，因为市面上的感应器多为电磁感应探头，电磁感应探头会随着氧气流量的大小有不同的转速，为了便于整个系统中信号的正确传输，需要将此转速转换为电信号，所以探头需要通过检测电路将其检测的流量大小转换成相应的平稳电信号，以便于后期上位机和显示屏能够正常显示。所述检测电路包括采集电路、放大电路和整形电路，如图2-4所示。
所述采集电路用于采集感应器上的信号，以转变为电信号，其包括电阻R1~R4、电容C1~3和处理器U1,所述处理器U1的型号为TLC2264。
所述电阻R1的一端作为整个采集电路的输入端与外部探头连接，电阻R1的另一端连接至电容C1的一端，电容C1的另一端连接至电容C2、电阻R2~R3的一端，所述电阻R2的另一端连接至电容C3的一端和处理器U1的引脚1，电阻R3的另一端连接至电容C3的另一端和处理器U1的引脚3，所述处理器U1的引脚2连接至电阻R4的一端，电阻R4和电容C2的另一端均接地，处理器U1的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。电阻R1作为采样电阻，电容C1为滤波电容，可滤去输入信号中的杂余信号，以保证后续电路的正常运行，处理器U1用作放大器，可将输入信号进行一次放大，避免信号在传输时有损耗。
为了避免放大带来的噪声，一次放大倍数都较小，所以为了进一步地保证信号的准确度，本发明还采用了放大电路用于将采集电路中输出的信号进行二次放大。所述放大电路包括电阻R5~R10、电容C4和处理器U2~U3，其中电阻R6、电阻R9为可调电阻,处理器U2~U3的型号为TLC2264。所述电阻R5的一端作为该放大电路的输入端与采集电路的输出端连接，电阻R5的另一端连接至电阻R5、电容C4的一端和处理器U2的引脚1，所述电阻R6的可调端和其另一端均与电容C4的一端连接后连接至处理器U2的引脚3，所述处理器U2的引脚3还连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接至处理器U3的引脚1；所述电阻R8的一端连接至外部电源，电阻R8的另一端连接至电阻R9的一端，电阻R9的可调端连接至处理器U3的引脚2，电阻R9的另一端连接至电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端和处理器U2的引脚2均接地，处理器U3的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。
所述电阻R5将上一级电路中的信号传递至处理器U2中进行放大，通过调节电阻R6的值，可调节整个放大电路的放大倍数，电容C4连接在处理器U2的引脚1和引脚3之间，可防止处理器U2出现自激振荡的现象，以保证整个放大电路的正常工作。处理器U3可将从处理器U2输出的信号再次放大，以避免信号传输中存在零点漂移的弊端，保证整个检测电路中信号的稳定性，本实施例中，将处理器U3的阈值电压设置为0.25V，可保证能够滤除干扰信号，提高测量的准确性。
进一步地，所述整形电路包括电阻R11~R17、电容C5~C7、二极管D1~D3、晶体管Q1和处理器U4~U5，所述处理器U4~U5的型号为CD4528。所述处理器U4的引脚4作为该电路的输入端与上一级放大电路的输出端连接，处理器U4的引脚1连接至电阻R11的另一端和电容C5的一端，电阻R11的一端连接至外部电压，处理器U4的引脚6连接至二极管D3、电阻R12的一端，所述二极管D3、电阻R12的另一端连接至电阻R13和电容C6的一端，电阻R13的另一端连接至处理器U5的引脚3，处理器U5的引脚1连接至电容C7的一端和电阻R14的另一端，电阻R14的一端和处理器U5的引脚4~5连接至外部电压，处理器U4的引脚7连接至二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接至电阻R15的一端和二极管D2的另一端，电阻R15的另一端连接至电阻R17的一端和晶体管Q1的基级，晶体管Q1的集电极连接至电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接至外部电压，所述晶体管Q1的集电极还作为该电路的输出端将整形后的信号输出至无线发射器和显示屏。所述处理器U4的引脚2~3、处理器U5的引脚2、电容C5~C7、电阻R17的另一端和晶体管Q1的发射极均接地。
具体地说，处理器U4~U5为单稳态多谐振荡器，放大后的信号通过该电路进行整形，即处理器U4接收来自上一级电路的输出，通过处理器进行振荡处理后由其引脚7将信号输出至二极管D1，其引脚6将信号输出至处理器U5进行二次振荡，且处理器U5的引脚6将信号输出至二极管D2，二极管D1~D2和晶体管Q1组成一个或非门，使得只有当二极管D1~D2的一端均为低电平时，整个整形电路才输出高电平，即输出端会输出经过整形的信号。经过整形电路之后的波形图如图5所示，可以看出，通过检测电路传递至无线发射器的电路是非常稳定且有序的，那么能够使得与无线发射器连接的主机接收到详细的氧气流量信息，从而实现精确的计费。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征 进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：包括上位机和若干下位机，上位机和下位机采用无线技术进行数据传输，所述上位机为护士站中的办公电脑，各下位机为设置在各病房中氧气通道上的检测器。
2.根据权利要求1所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述检测器包括显示屏、感应器、警报器和无线发射器，感应器包括氧气流量感应器和氧气浓度感应器，氧气流量感应器设置在湿化瓶的出口端，氧气浓度感应器设置在湿化瓶的进口端。
3.根据权利要求2所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述感应器的输出端分别与无线发射器和显示屏的输入端连接，氧气浓度感应器还与警报器连接，那么通过显示屏可显示当前氧气流量和浓度的具体数据。
4.根据权利要求2所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述检测器还包括与感应器连接的检测电路，检测电路包括采集电路、放大电路和整形电路。
5.根据权利要求4所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述采集电路用于采集感应器上的信号，以转变为电信号，其包括电阻R1~R4、电容C1~C3和处理器U1，所述电阻R1的一端作为整个采集电路的输入端与外部探头连接，电阻R1的另一端连接至电容C1的一端，电容C1的另一端连接至电容C2、电阻R2~R3的一端，所述电阻R2的另一端连接至电容C3的一端和处理器U1的引脚1，电阻R3的另一端连接至电容C3的另一端和处理器U1的引脚3，所述处理器U1的引脚2连接至电阻R4的一端，电阻R4和电容C2的另一端均接地，处理器U1的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。
6.根据权利要求4所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述放大电路包括电阻R5~R10、电容C4和处理器U2~U3，所述电阻R5的一端作为该放大电路的输入端与采集电路的输出端连接，电阻R5的另一端连接至电阻R5、电容C4的一端和处理器U2的引脚1，所述电阻R6的可调端和其另一端均与电容C4的一端连接后连接至处理器U2的引脚3，所述处理器U2的引脚3还连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接至处理器U3的引脚1；所述电阻R8的一端连接至外部电源，电阻R8的另一端连接至电阻R9的一端，电阻R9的可调端连接至处理器U3的引脚2，电阻R9的另一端连接至电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端和处理器U2的引脚2均接地，处理器U3的引脚3还作为该电路的输出端输出信号至下一级电路。
7.根据权利要求4所述的一种氧气感应及流量记录系统，其特征在于：所述整形电路包括电阻R11~R17、电容C5~C7、二极管D1~D3、晶体管Q1和处理器U4~U5，所述处理器U4的引脚4作为该电路的输入端与上一级放大电路的输出端连接，处理器U4的引脚1连接至电阻R11的另一端和电容C5的一端，电阻R11的一端连接至外部电压，处理器U4的引脚6连接至二极管D3、电阻R12的一端，所述二极管D3、电阻R12的另一端连接至电阻R13和电容C6的一端，电阻R13的另一端连接至处理器U5的引脚3，处理器U5的引脚1连接至电容C7的一端和电阻R14的另一端，电阻R14的一端和处理器U5的引脚4~5连接至外部电压，处理器U4的引脚7连接至二极管D1的一端，二极管D1的另一端连接至电阻R15的一端和二极管D2的另一端，电阻R15的另一端连接至电阻R17的一端和晶体管Q1的基级，晶体管Q1的集电极连接至电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接至外部电压，所述晶体管Q1的集电极还作为该电路的输出端将整形后的信号输出至无线发射器和显示屏。所述处理器U4的引脚2~3、处理器U5的引脚2、电容C5~C7、电阻R17的另一端和晶体管Q1的发射极均接地。
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