CN111795483A - 气体交换速率控制系统以及相应终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体交换速率控制系统以及相应终端，所述系统包括：高压氧舱主架构，包括氧舱舱体、供排气机构、电气控制机构和空调控制机构，所述供排气机构用于对所述氧舱舱体内外环境执行气体交换操作；所述供排气机构内置有气体交换设备和气体驱动设备，所述气体驱动设备与所述气体交换设备连接，用于基于接收到的气体交换速率控制对所述氧舱舱体内外环境执行的气体交换操作。本发明的气体交换速率控制系统以及相应终端控制有效、运行稳定。由于能够基于高压氧舱主架构的氧舱舱体内的人体数量以及灰尘浓度数值自适应选择对氧舱舱体内外气体交换速率和除尘档位，从而提升了高压氧舱控制的智能化水平。

Description

气体交换速率控制系统以及相应终端
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种气体交换速率控制系统以及相应终端。
背景技术
医疗设备是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，也包括所需要的软件。医疗设备是医疗、科研、教学、机构、临床学科工作最基本要素，即包括专业医疗设备，也包括家用医疗设备。
医疗设备不断提高医学科学技术水平的基本条件，也是现代化程度的重要标志，医疗设备已成为现代医疗的一个重要领域。医疗的发展在很大程度上取决于仪器的发展，甚至在医疗行业发展中，其突破瓶颈也起到了决定性的作用。
医疗设备是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，也包括所需要的软件。对于人体体表及体内的治疗效果不是通过药理学、免疫学或者代谢的手段来获得，而是医疗器械产品起到了一定的辅助作用。在使用期间，旨在达到下列预期目的：对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解；对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、补偿；对解剖或者生理过程的研究、替代、调节；妊娠控制。
医疗设备较提倡的分类法有三大类，即诊断设备类、治疗设备类及辅助设备类。
一、诊断设备类可分为八类：X射线诊断设备、超声诊断设备、功能检查设备、内窥镜检查设备、核医学设备、实验诊断设备及病理诊断装备。
二、治疗设备类可分为10类：病房护理设备(病床、推车、氧气瓶、洗胃机、无针注射器等)；手术设备(手术床、照明设备，手术器械和各种台、架、凳、柜，还包括显微外科设备)；放射治疗设备(接触治疗机、浅层治疗机、深度治疗机、加速器、60钴治疗机、镭或137铯腔内治疗及后装装置治疗等)；核医学治疗设备-治疗方法有内照射治疗、敷贴治疗和胶体治疗三种；理化设备(大体上可分为光疗商务、电疗设备、超声治疗及硫疗设备4类)；激光设备—医用激光发生器(常用的有红宝石激光、氦氖激光、二氧化碳激光、氩离子激光及YAG激光等)；透析治疗设备(常用的人工肾有平板型人工肾和管型人工肾两大类)；体温冷冻设备(半导体冷刀、气体冷刀和固体冷刀等)；急救设备(心脏除颤起搏设备、人工呼吸机、超声雾化器等)；其它治疗设备(高压氧舱、眼科用高频电铬器、电磁吸铁器、玻璃体切割器、血液成人分离器等)。这都属于各科专用治疗设备，如有必要亦可单独分成一类。
三、辅助设备类可分为如下几类：消毒灭菌设备、制冷设备、中心吸引及供氧系统、空调设备、制药机械设备、血库设备、医用数据处理设备、医用录像摄影设备等。
发明内容
为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种气体交换速率控制系统，能够基于高压氧舱主架构的氧舱舱体内的人体数量以及灰尘浓度数值自适应选择对氧舱舱体内外气体交换速率和除尘档位，从而提升了高压氧舱控制的智能化水准。
为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：
(1)基于高压氧舱主架构的氧舱舱体内的人体头部对象的存在数量自适应选择与所述存在数量成正比的、对所述氧舱舱体内外气体的交换速率；
(2)基于高压氧舱主架构的氧舱舱体内的灰度浓度超过预设浓度阈值的差值自适应选择对所述氧舱舱体内部执行的除尘操作的档位。
根据本发明的一方面，提供了一种气体交换速率控制系统，所述系统包括：
高压氧舱主架构，包括氧舱舱体、供排气机构、电气控制机构和空调控制机构，所述供排气机构、所述电气控制机构和所述空调控制机构都设置在所述氧舱舱体上，所述供排气机构用于对所述氧舱舱体内外环境执行气体交换操作；
所述供排气机构内置有气体交换设备和气体驱动设备，所述气体驱动设备与所述气体交换设备连接，用于基于接收到的气体交换速率控制对所述氧舱舱体内外环境执行的气体交换操作；
有线捕获机构，设置在所述氧舱舱体的顶部，用于对所述氧舱舱体的内部环境执行图像数据捕获操作，以获得对应的舱体内部图像；
平滑滤波设备，设置在所述氧舱舱体内，与所述舱体内部图像连接，用于对接收到的舱体内部图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得并输出相应的平滑滤波图像；
双边滤波设备，与所述平滑滤波设备连接，用于对接收到的平滑滤波图像执行双边滤波处理，以获得并输出相应的双边滤波图像；
内容增强设备，与所述双边滤波设备连接，用于对接收到的双边滤波图像执行基于对数变换的图像内容增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
头部识别机构，设置在所述氧舱舱体内，与所述内容增强设备连接，用于对接收到的内容增强图像执行基于人体头部轮廓的区域匹配操作，以获得各个头部成像区域；
内容转换设备，与所述头部识别机构连接，用于累计所述内容增强图像中的头部成像区域的数量以作为实时头部数量，并确定与所述实时头部数量成正比的气体交换速率。
根据本发明的另一方面，还提供了一种气体交换速率控制终端，其特征在于，所述终端包括：存储器和处理器，所述处理器与所述存储器连接；所述存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；所述处理器，用于调用所述存储器中的可执行指令，以实现使用如上所述的气体交换速率控制系统以根据高压氧舱内的实时人体数量和实时灰尘浓度自适应选择对应的控制策略的方法。
本发明的气体交换速率控制系统以及相应终端控制有效、运行稳定。由于能够基于高压氧舱主架构的氧舱舱体内的人体数量以及灰尘浓度数值自适应选择对氧舱舱体内外气体交换速率和除尘档位，从而提升了高压氧舱控制的智能化水平。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的气体交换速率控制系统的供排气机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的气体交换速率控制系统以及相应终端的实施方案进行详细说明。
智能控制研究的主要目标不再是被控对象，而是控制器本身。控制器不再是单一的数学模型解析型，而是数学解析和知识系统相结合的广义模型，是多种学科知识相结合的控制系统。智能控制理论是建立被控动态过程的特征模式识别，基于知识、经验的推理及智能决策基础上的控制。一个好的智能控制器本身应具有多模式、变结构、变参数等特点，可根据被控动态过程特征识别、学习并组织自身的控制模式，改变控制器结构和调整参数。
智能控制与传统控制的主要区别在于传统的控制方法必须依赖于被控制对象的模型，而智能控制可以解决非模型化系统的控制问题。与传统控制相比.
智能控制具有以下基本特点：
1、智能控制的核心是高层控制.能对复杂系统(如非线性、快时变、复杂多变量、环境扰动等)进行有效的全局控制.实现广义问题求解.并具有较强的容错能力。
2、智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程，采用开闭环控制和定性决策及定量控制结合的多模态控制方式。
3、其基本目的是从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统.以实现预定的目标。智能控制系统具有变结构特点，能总体自寻优.具有自适应、自组织、自学习和自协调能力。
4、智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力。
5、智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力。
当前，高压氧舱属于高端的医疗设备，需要更高的智能化控制水平以保证对高压氧舱内的各个患者的有效治疗，例如，需要根据高压氧舱内的实时人体数量选择对高压氧舱内外环境的气体交换速率，以及需要根据高压氧舱内的实时灰尘浓度选择对应的除尘策略。显然，当前的高压氧舱缺乏相应的智能化控制机制。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种气体交换速率控制系统以及相应终端，能够有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的气体交换速率控制系统包括：
高压氧舱主架构，包括氧舱舱体、供排气机构、电气控制机构和空调控制机构，所述供排气机构、所述电气控制机构和所述空调控制机构都设置在所述氧舱舱体上，所述供排气机构用于对所述氧舱舱体内外环境执行气体交换操作；
所述供排气机构的结构如图1所示，所述供排气机构内置有气体交换设备和气体驱动设备，所述气体驱动设备与所述气体交换设备连接，用于基于接收到的气体交换速率控制对所述氧舱舱体内外环境执行的气体交换操作；
有线捕获机构，设置在所述氧舱舱体的顶部，用于对所述氧舱舱体的内部环境执行图像数据捕获操作，以获得对应的舱体内部图像；
平滑滤波设备，设置在所述氧舱舱体内，与所述舱体内部图像连接，用于对接收到的舱体内部图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得并输出相应的平滑滤波图像；
双边滤波设备，与所述平滑滤波设备连接，用于对接收到的平滑滤波图像执行双边滤波处理，以获得并输出相应的双边滤波图像；
内容增强设备，与所述双边滤波设备连接，用于对接收到的双边滤波图像执行基于对数变换的图像内容增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
头部识别机构，设置在所述氧舱舱体内，与所述内容增强设备连接，用于对接收到的内容增强图像执行基于人体头部轮廓的区域匹配操作，以获得各个头部成像区域；
内容转换设备，与所述头部识别机构连接，用于累计所述内容增强图像中的头部成像区域的数量以作为实时头部数量，并确定与所述实时头部数量成正比的气体交换速率。
接着，继续对本发明的气体交换速率控制系统的具体结构进行进一步的说明。
所述气体交换速率控制系统中还可以包括：
灰尘测量机构，设置在所述氧舱舱体的内部，用于对所述氧舱舱体内部的现场灰尘浓度进行测量。
所述气体交换速率控制系统中还可以包括：
除尘执行机构，嵌入在所述氧舱舱体的外壳上，与所述灰尘测量机构连接，用于接收所述现场灰尘浓度。
所述气体交换速率控制系统中：
所述除尘执行机构用于在接收到的现场灰尘浓度超过预设浓度阈值时，执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作；
其中，所述除尘执行机构还用于在执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作时，基于所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值决定执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位。
所述气体交换速率控制系统中：
基于所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值决定执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位包括：所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值越大，决定的对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位越高。
所述气体交换速率控制系统中：
所述除尘执行机构用于在接收到的现场灰尘浓度未超过所述预设浓度阈值时，不执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作。
所述气体交换速率控制系统中，还包括：
并排线路插座，分别与所述内容增强设备、所述头部识别机构和所述内容转换设备的信号输出端连接；
其中，所述内容增强设备内置有串行通信接口，用于接收用户通过所述串行通信接口发送的控制信号。
所述气体交换速率控制系统中，还包括：
蜂鸣器，与所述头部识别机构连接，用于在所述头部识别机构处于异常状态下时执行预设播放频率的报警动作。
所述气体交换速率控制系统中：
所述头部识别机构和所述内容增强设备共用同一数据缓存设备，所述数据缓存设备将其数据缓存地址分为两段，用于分别保存所述内容增强设备和所述头部识别机构的缓存数据；
其中，所述数据缓存设备分别与所述内容增强设备和所述头部识别机构通过并行数据总线建立连接。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种气体交换速率控制终端，所述终端包括：存储器和处理器，所述处理器与所述存储器连接；
其中，所述存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器，用于调用所述存储器中的可执行指令，以实现使用如上所述的气体交换速率控制系统以根据高压氧舱内的实时人体数量和实时灰尘浓度自适应选择对应的控制策略的方法。
另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。
由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气体交换速率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
高压氧舱主架构，包括氧舱舱体、供排气机构、电气控制机构和空调控制机构，所述供排气机构、所述电气控制机构和所述空调控制机构都设置在所述氧舱舱体上，所述供排气机构用于对所述氧舱舱体内外环境执行气体交换操作；
所述供排气机构内置有气体交换设备和气体驱动设备，所述气体驱动设备与所述气体交换设备连接，用于基于接收到的气体交换速率控制对所述氧舱舱体内外环境执行的气体交换操作；
有线捕获机构，设置在所述氧舱舱体的顶部，用于对所述氧舱舱体的内部环境执行图像数据捕获操作，以获得对应的舱体内部图像；
平滑滤波设备，设置在所述氧舱舱体内，与所述舱体内部图像连接，用于对接收到的舱体内部图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得并输出相应的平滑滤波图像；
双边滤波设备，与所述平滑滤波设备连接，用于对接收到的平滑滤波图像执行双边滤波处理，以获得并输出相应的双边滤波图像；
内容增强设备，与所述双边滤波设备连接，用于对接收到的双边滤波图像执行基于对数变换的图像内容增强处理，以获得并输出相应的内容增强图像；
头部识别机构，设置在所述氧舱舱体内，与所述内容增强设备连接，用于对接收到的内容增强图像执行基于人体头部轮廓的区域匹配操作，以获得各个头部成像区域；
内容转换设备，与所述头部识别机构连接，用于累计所述内容增强图像中的头部成像区域的数量以作为实时头部数量，并确定与所述实时头部数量成正比的气体交换速率。
2.如权利要求1所述的气体交换速率控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
灰尘测量机构，设置在所述氧舱舱体的内部，用于对所述氧舱舱体内部的现场灰尘浓度进行测量。
3.如权利要求2所述的气体交换速率控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
除尘执行机构，嵌入在所述氧舱舱体的外壳上，与所述灰尘测量机构连接，用于接收所述现场灰尘浓度。
4.如权利要求3所述的气体交换速率控制系统，其特征在于：
所述除尘执行机构用于在接收到的现场灰尘浓度超过预设浓度阈值时，执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作；
其中，所述除尘执行机构还用于在执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作时，基于所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值决定执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位。
5.如权利要求4所述的气体交换速率控制系统，其特征在于：
基于所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值决定执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位包括：所述现场灰尘浓度超过所述预设浓度阈值的差值越大，决定的对所述氧舱舱体内部的除尘操作的档位越高。
6.如权利要求5所述的气体交换速率控制系统，其特征在于：
所述除尘执行机构用于在接收到的现场灰尘浓度未超过所述预设浓度阈值时，不执行对所述氧舱舱体内部的除尘操作。
7.如权利要求6所述的气体交换速率控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
并排线路插座，分别与所述内容增强设备、所述头部识别机构和所述内容转换设备的信号输出端连接；
其中，所述内容增强设备内置有串行通信接口，用于接收用户通过所述串行通信接口发送的控制信号。
8.如权利要求7所述的气体交换速率控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
蜂鸣器，与所述头部识别机构连接，用于在所述头部识别机构处于异常状态下时执行预设播放频率的报警动作。
9.如权利要求8所述的气体交换速率控制系统，其特征在于：
所述头部识别机构和所述内容增强设备共用同一数据缓存设备，所述数据缓存设备将其数据缓存地址分为两段，用于分别保存所述内容增强设备和所述头部识别机构的缓存数据；
其中，所述数据缓存设备分别与所述内容增强设备和所述头部识别机构通过并行数据总线建立连接。
10.一种气体交换速率控制终端，其特征在于，所述终端包括：存储器和处理器，所述处理器与所述存储器连接；
所述存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
所述处理器，用于调用所述存储器中的可执行指令，以实现使用如权利要求1-9任一所述的气体交换速率控制系统以根据高压氧舱内的实时人体数量和实时灰尘浓度自适应选择对应的控制策略的方法。
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