医用气体监视及气源机组优化控制研究

发布时间：2020-08-08 15:14

【摘要】：医用氧气、负压吸引、压缩空气等医用气体系统被称为“生命支持系统”,它的规范性、安全性、可靠性和合理性直接关系到病人的生命安全。一套完整的医用气体监视及控制系统对大型或中型医院来说已然必不可少,用以实现对医用气体使用状况及气源供给状况进行系统的监视,对出现的问题进行及时的报警,保证病人生命安全。本论文是在引进吸收国内外先进技术的前提下,在实际调查研究后自我技术攻关的基础上,瞄准医用气体监视与控制产业化国际前沿,针对现有医用气体监视及气源系统存在的气体监视数据采集节点功能单一,没有组网功能,只能采集一路气体,监视网络通信方式局限性大,且结构布局不合理,气源空压、制氧等各机组工作时间分配不合理导致资源浪费且机组损耗不均衡,容易出现供气危险等一系列问题。研究一种医用气体监视系统及气源机组优化控制方法,以满足医院对医用气体状态监视及气源机组优化控制的需要。本文的主要研究工作如下:(1)利用光纤的特性,建立并实现了上层监视网络采用光纤通信,下层监视网络采用现场总线通信的双层监视及控制结构。采用光纤环网连接用气区域和监视中心。此通信方式传输距离可以达到5km,可覆盖整个大中型医院的范围;因为强电磁和变频器等干扰对光信号不起作用,所以光纤抗干扰能力极强;光纤采用环网的连接形式,提高了通信的可靠性,监视过程中,若光纤某处因为某种情况发生断裂,光纤环网断开成普通光纤线路,但光信号仍然能够在光纤线路上传输,确保通信正常进行。(2)设计并制作了医用气体监视区域报警器和区域监视盘。现有数字压力传感器功能单一,只负责采集数据,且只能采集一路气体数据。区域报警器作为医用气体监视采集节点,可模块化拼接后同时采集多路医用气体数据。配备RS-485网络接口,可以连进RS-485网络与上位机通信,使数据传输更加简单便捷。并且具有医用气体数据实时监测及超限报警功能。区域监视盘用于将某一监视区域内所有区域监视节点采集到的数据进行集中显示,如果某一监视节点气体参数异常,可以报警并显示异常位置。通过直接在触摸屏上进行操作,可以设定气体上下限阈值,而且具有数据存储、历史数据查询功能。(3)提出并实现了气源机组组合优化控制方法。由于目前气源机组控制方式落后,工作时间分配缺乏科学性与合理性,导致电能资源浪费并且各机组得不到充分的修整,导致损耗严重,缩短了使用寿命,容易产生故障。为解决上述问题,本论文将遗传算法引入医用气体气源机组组合优化控制。根据各机组的能力与特性,科学合理地调配工作机组的数量与时间,最大限度的降低与平衡机组损耗,减少电能的浪费,既实现了机组启停的自动控制,又可以保证机组长时间安全可靠的运行。本文针对现有医用气体监视及气源机组控制存在的问题,建立了结构布局更加合理的医用气体监视与控制结构,研究设计了功能更加多元化且可同时采集多路气体数据的区域报警器和可以进行区域数据集中显示和双层网络桥接等作用的区域监视盘,进而将遗传算法成功运用到气源机组组合优化分配与控制中,提高了机组运行的可靠性与安全性,实现了气源机组优化控制的目的。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH789

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本文编号：2785735