液体点滴速度监控装置—从站的设计开题报告.doc

电子信息工程学院
毕业设计开题报告

题 目： 液体点滴速度监控装置—从站的设计
学 院： 电子信息工程学院
专 业：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
开题时间：

本课题研究的意义：

20世纪90年代，电子技术的迅猛发展，特别是传感器和大规模集成电路的发展，推动了现代化电子产品在社会各个领域的发展，并且对社会生产力的发展和社会信息化程度起到了促进作用，同时也使现代化电子产品性能进一步提高。生产生活的自动化程度越来越高，自动化控制的程度越来越高，功能越来越人性化，这些自动化的产品已经渗透到生产生活的每个方面。
随着信息技术的发展和微电子技术的应用，在医疗卫生领域一场随之而来的信息化的变革也正在进行。静脉输液是临床中一种普遍使用的医疗手段，在一些大医院一个护士常常需要负责十几个、甚至几十个床位的液体点滴，很容易出现混乱的局面，导致工作效率降低。在传统输液中，易发生一些异常情况，如管路堵塞，滴速异常及输液完毕无提示等，如果异常情况不能及时被发现，就会给病人造成伤害，严重的还会造成医疗事故。同时，有些病人，外界不便多次接触进行管理，例如以前的非典型肺炎，或者骨髓移植后的隔离，这些病人需要输液，须避免过多与外界接触，进行管理的最佳方式为远程医疗器械的控制。所以，为了提高医院本身的管理水平和工作效率，实现自动实时地监控液体点滴，微机化自动实时的液体点滴监控系统的使用势在必行。
本课题研究了液体点滴速度监控装置，主要通过单片机控制步进电机完成对滴速的调整，可以实现对多床位进行远程、集中、分床监测，针对不同病人所需不同的液滴速度自动控制点滴速度，并在输液结束及出现异常情况时发出警告。护士可在护士室监控16输液瓶病人的输液情况，从而减轻护士的工作量，实现医院护理自动化。

调研（社会调查）情况：

脉动静脉输液是临床医学中一个重要的医疗手段，目前大小医院中所使用的静脉输液器都是悬挂在病人的上首才能输液，输液速度难以准确监制，这使对输液速度要求比较严格的病人不能很好的治疗，并且输液监控报警器笨重、体积大、价格高，增加了医院的费用。所以针对目前医疗过程中存在的问题，如果有液体点滴速度监控装置，可以智能监控液体点滴，对液体滴速进行实时监控，通过构建合理的通信协议，实现主站与从站之间的可靠通信，并且系统价格低廉，可靠性高，可以克服管理复杂工作效率低等缺点，必将深受医务人员和病人的欢迎。
2002年08月，天津医科大学孙媛媛，李迎新，为天津医科大学附属医院研发出一套“智能输液监控仪”，通过红外对管测量液体点滴速度，利用单片机控制步进电机改变输液瓶高度调节液体点滴速度，在输液瓶附近安装小型摄像头监测输液异常情况。
2009年04月，深圳市来邦科技有限公司，针对近几年医院遇到管理效率低的问题研发出一套“总线制医护对讲系统”，该系统包括总线传输、中文液晶显示屏、无线对讲机、输液报警器、指示灯等部分。可实现医院护士与病床病人之间的呼叫、对讲、输液即将完毕报警。
2009年09月，惠州翔晶电子有限公司，针对医疗异常情况研发出一套“医用输液监控器”，适用于病房、护士站对病人正使用输液的状态进行实时的监控及警报，护士先手动调好液滴速度，然后打开装置，当液滴速度变得太慢（低于20%）速度变得太快（高于10%）及出现输液管堵塞、输液即将完毕时发出警报。
这些装置在不同程度上解决了一些医疗方面的难题，提高了医院的工作效率，但这些设备成本高，测量监控不精确，功能不齐全。本课题的研究，是针对现在医院使用设备的不足加以改进，不但可以实现进行液体点滴速度检测、液体点滴速度控制、异常情况报警、紧急通话等功能，还可以检测剩余液体注射时间。

拟采用研究方法：

(1)功能设计
可实现的功能包括：液体滴速检测、液体滴速控制、剩余注射时间显示、液位低报警、异常情况（输液管堵塞）报警、紧急通话等。
(2)装置框图

h1
h2
电动机
滑轮
点滴移动支架
储液瓶
受液瓶
滴斗
滴速夹

（3）从站设计
从站主要由液体滴速检测电路、信号放大整形电路、电机控制驱动电路、单片机、按键输入和显示、语音通话电路、通讯等部分组成。其中测量液体滴速电路完成液滴信号的采集，电机控制驱动电路完成液滴速度的控制，按键输入和显示部分完成参数的输入及显示，语音通话电路完成病人与护士之间紧急通话，通讯部分完成从站和主站之间通讯等。
从站单片机
液体滴速检测
异常情况监测
键盘输入
显示

电机控制
主站通讯

报警

（4）液滴速度检测
脉冲调制的红外对射传感器。红外发射管的最大工作电流是由其平均电流决定的，采用占空比小的调制信号，瞬间电流会达到很大，大大提高了信号噪声比，提高了系统的抗干扰能力。
（5）液滴速度控制模块设计
通过电机和滑轮系统控制储液瓶的高度，来达到控制液滴流速的目的，方案实现较为简便，通过步进电机可方便地实现对储液瓶高度的调节，从而达到控制液滴流速的目的。
（6）液位低警报模块设计
采用液滴计数法，一定量(以毫升为计量单位)的药液其输液量与药滴数有关，一般来说从莫非管式滴管滴落的每一滴为1/20毫升，或者是每20滴液滴总计一毫升。因此只要能检测液滴滴数，即可检测到药液的输入量。这种技术由于操作方便、价格便宜，且可靠性，实用性好它已经得到了大量的使用。

研究计划：

阶段时间表：
2011年12月23日—2011年12月27日 查阅相关资料
2012年03月07日—2012年03月14日 撰写开题报告
2013年03月15日 毕业设计开题，交毕业设计开题报告，答辩
2012年03月16日—2012年03月29日 设计研究课题具体设计方案
2012年03月30日—2012年04月04日 确定设计方案
2012年04月05日—2012年05月08日 制作实物，撰写毕业论文
2012年05月09日 学院进行毕业设计中期检查，交译文
2012年05月10日—2012年05月29日 检查修改毕业论文
2012年05月30日 交毕业设计论文，学院集中审阅
2012年06月11日—2012年06月15日 学生毕业答辩

文献综述：

目前国内外的学者针对这方面开展了很多研究，采用了很多方法。
淮安信息职业技术学院张金美，利用单片机设计并制作了一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理，利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。点滴速度可用键盘来设定，设定范围20~150(滴/ 分)，控制误差范围在10% 1 滴左右。从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3 分钟。同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号。
徐州工业职业技术学院张江伟和夏淑丽，以AT89C51为核心，同时利用红外传感器对点滴速度及液面警戒值进行实时监控。系统采用TDA2004集成运算放大器作为步进电机的驱动单元，通过对二相混合式步进电机的控制调节储液瓶的高低，从而改变点滴的速度。
齐齐哈尔大学杨欣宇和刘正亮，对系统如何实现自动检测、自动调节等功能做了详细的分析与研究，利用光电传感器采集点滴的速度变化信号，用AT89C5 1作为中央处理器进行信号分析与处理，通过步进电机进行控制。
中国矿业大学王梦蛟，针对目前医疗过程中存在的问题，研制了智能液体点滴监测系统。系统采用红外对射对储液高度及点滴速度进行监测。通过构建合理的通信协议，实现了主站与从站之间的可靠通信。
兰州交通大学王瑞峰和严天峰，研制了以PC机为中心构成分布式测控系统的监控仪，全部采用菜单式管理，界面友好清晰，以全中文的形式设定参数，自动调节和监测输液速度、点滴时间；所有的输液参数通过通信线路传输到从站，并实时监测32个从站的输液情况，实现自动和人工全方位的定点和巡回检测，可很好地应用于临床。
西安大学李云胜，利用Visual C++6.0语言的可视化和MSComm 通信控件来实现微机化实时监控多套医用液体点滴装置，提出了监控系统的硬件设计和软件设计，并详细分析了监控系统的结构及功能。
山西霍州煤电集团有限责任公司杨秀娟，设计了一个液体点滴速度监控装置，实现了键盘输入、液晶显示、滴液检测、滴速控制、声光报警的功能。
中国矿业大学藤春阳和孙长江，以AT89S52单片机为核心，以键盘及红外对射式传感器作为输入系统，以1602液晶显示屏及电动机作为输出系统的智能化输液控制及检测系统。该系统主要由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、无线传输系统、键盘和报警等系统组成。
黑龙江农业经济职业学院史杰，在同一系统内，MCS2051系列两单片机之间采用单向并行通信接口、主从双向并行通信接口、无主从双向并行通信操作实现双机互连的方法，实现液体点滴控制，并用PTR2000实现单片机无线发射接受模块了新的途径。
山东大学计算机科学与技术学院韩秀莉和姜学思，针对目前现代医院液体点滴自动化装置的各种缺陷和不足，设计一种智能输液监控系统，采用AT89C58单片机作为主从机的核心，利用MAX232进行远程数据信息的传输，构成了一个分布式的主从局域控制网，采用光电传感原理实现对液体点滴速度的测量和检测，用步进电动机拖动控制储液瓶的高度，实现点滴速度的自动调节，并把液体点滴的速度准确的显示在液晶显示屏上，医护人员和病人一目了然，使点滴输液变的更加方便和安全。
山东轻工业学院宋雪丽和王虎林利用单片机设计一个智能化的液体点滴速度监测与控制系统。该系统由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理, 利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。点滴速度可用键盘来设定, 同时在水到达警戒线(2cm～ 3cm ) 以下时能发出报警信号。

参考文献：
[1] 张金美.基于51单片机的液体点滴速度监控装置[J].科技信息,2003
[2] 张江伟，夏淑丽.液体点滴速度监控装置[J].技术在线，2010.27
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[4] 王梦蛟.智能液体点滴监控系统的研究与设计[J].集成电路应用，2009
[5] 王紫婷，王瑞峰.智能液体点滴速度监控仪[J].自动化与仪器表,2004.05
[6] 李云胜.基于VC的液体点滴实时监控系统的设计[J].计算机应用,2003.12
[7] 杨秀娟.液体点滴速度监控装置[J].信息科技，2011
[8] 滕春阳，孙长江.基于单片机系统的液体点滴速度监控装置的设计[J].技术应用，2011.08
[9] 史杰.基于无线电通信的液体点滴控制系统[J].电子科学，2008
[10] 韩秀莉，姜学思.智能化的液体点滴控制装置[J].大众科技，2010
[11] 宋雪丽，王虎林，万金领.基于单片机系统的液体点滴速度监控装置的设计[J].电脑开发与应用,2007
[12] SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual[M]
[13] DENVIR D J, CONROY E. Electron Multiplying CCDs[Z]. Proc. SPIE, 2003, 4877: 55～68
[14] JERRAM P, POOL P, BELL R, et al. The LLLCCD: Low Light Imaging without the need for an intensifier[Z]. Proc. SPIE, 2001, 4306: 178～186
[15] Kosko B.Neural Networks and Fuzzy Systems[M]
[16] Narendra K S,parthasarathy K.Indentification and Control for Dynamic Systems Using Neural Networks[J]
[17] Narendra K S,Intelligent Control IEEE Control System Magazine[J]

指导教师评语：

指导教师：
2012年 月 日
审查意见：

系主任（组长）：
2012年 月 日