基于PLC的病房智能呼叫系统研究.pdf

2023 年 10 月基于的病房智能呼叫系统研究黑昱冬（中国联合网络通信有限公司北京市分公司，北京 100000）【摘要】以基于可编程逻辑控制器渊programmable logic controller,PLC冤的病房智能呼叫系统为研究对象袁旨在提升病房的护理效率和患者的生活质量遥 通过介绍基于 PLC 的病房智能呼叫系统的应用背景袁详细描述系统的工作原理袁重点讨论系统的硬件设计和软件设计遥 在此基础上袁针对系统开发中存在的问题袁提出系统开发优化策略袁以提高系统的运行稳定性袁充分发挥系统功能袁满足患者与医护人员的使用需求遥【关键词】PLC曰病房曰智能呼叫系统【中图分类号】R197.324【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）10-0196-030 引言传统的病房呼叫系统存在诸多问题，如通信不畅、响应时间长等，无法满足现代医疗护理领域对护理效率和患者生活质量的要求。为了解决这些问题，基于可编程逻辑控制器（programmable logiccontroller,PLC）的病房智能呼叫系统应运而生。PLC运用一种高效可靠的自动化控制技术，可以为病房智能呼叫系统提供稳定通信和实时响应功能，极大提高医疗护理的效率和质量1。1 背景病房智能呼叫系统在现代医疗环境中发挥着重要的作用。传统的病房呼叫系统存在通信不畅、响应时间长等问题，无法满足高效护理和个性化医疗需求。而基于 PLC 的病房智能呼叫系统通过引入智能传感器和实时数据处理技术，使患者与医护人员之间实现高效沟通，不仅可以提升医疗护理的效率，缩短患者的等待时间，还可以改善患者的生活质量和医疗体验。同时，该系统还具备医护人员定位、紧急情况处理等功能，使护理团队能够更好地协同工作和应对突发情况。因此，病房智能呼叫系统的研究和应用对于提升医疗护理质量、优化资源利用以及提高患者满意度具有重要的意义。2 工作原理基于 PLC 的病房智能呼叫系统是利用 PLC 技术构建而成的系统，旨在提升医疗护理效率和患者的生活质量。该系统基于智能传感器、PLC 和呼叫设备集成，可以实现患者与医护人员之间的高效通信和协同工作2。基于 PLC 的病房智能呼叫系统工作原理如下：淤将智能传感器安装在病房内，可以监测患者的状态，如患者的呼吸、体温、心率等。当患者需要护理或遇到紧急情况时，患者可以通过呼叫设备发送信号。智能传感器可以检测到该信号并传输给 PLC。于PLC是系统的核心部分，其负责接收和处理智能传感器发送的信号。一旦接收到信号，PLC 会根据信号的优先级和患者的位置信息，自动分派合适的医护人员。同时，系统还可以通过 PLC 对医护人员的位置进行定位，从而实现更精确的任务分配和协同工作。盂PLC会发送呼叫通知给指定的医护人员，并显示患者的相关信息，如呼叫优先级、位置等。医护人员可以立即对呼叫做出响应，通过显示屏或移动设备查看患者的信息，并采取相应的行动。3 系统设计3.1 硬件设计3.1.1 电源模块电源模块是基于 PLC 的病房智能呼叫系统的核心组成部分。电源模块通常由电源适配器、电源管理电路和电源过滤电路等组件构成，组件之间共同协作，为整个系统提供稳定、可靠的电源供应，确保系统的正常运行3。（1）电源适配器负责将输入的交流电转换为适合系统使用的直流电。通过电源适配器的转换和调节，交流电的不稳定性和波动性得以消除，且为系统提供稳定的电源输入。电源适配器还能根据系统的功率需求对电压、电流和功率进行控制，以满足系统在各种工作状态下的电源要求。（2）电源管理电路在电源模块中起着重要的作用。电源管理电路可以对电源进行监测和管理，确保电压和电流的稳定性，并防止过电流和过电压等问题的发生。电源管理电路还可以提供电源故障检测专题综述1962023 年 10 月和保护功能，及时响应和处理电源异常情况，以保障整个系统的安全性和可靠性。（3）电源过滤电路在电源模块中发挥着关键作用。电源过滤电路能够通过滤波器和抑制器等技术手段，有效滤除电源中的噪声、干扰和谐波等不稳定成分，为系统提供一个干净、稳定的电源环境，以确保系统工作时的电源质量，减少对系统的干扰和损害，从而提高系统的可靠性和性能。3.1.2 电力载波发送模块在基于 PLC 的病房智能呼叫系统中，电力载波发送模块发挥着至关重要的作用。一方面，为了满足不断发展的医疗护理需求，需要对电力载波发送模块进行扩展和改进。常见的扩展方法是增加所支持的通信协议。通过在电力载波发送模块中集成新的通信协议，与不同类型的设备和系统进行有效的通信，有助于电力载波发送模块更好地适应多样化的医疗设备和技术，使病房智能呼叫系统更加全面和可靠。此外，还可以扩大电力载波发送模块的通信范围，确保大型医院中也能保持有效的通信4。另一方面，要提高电力载波发送模块的可靠性和稳定性。在医疗环境中，病房智能呼叫系统必须保持始终可用的状态，不能出现任何故障或中断情况。因此，必须确保电力载波发送模块的稳定性，并采取适当的措施来预防潜在的故障，例如，采用冗余设计，定期维护和监控系统性能。3.1.3 电力载波接收模块在基于 PLC 的病房智能呼叫系统中，电力载波接收模块扮演着关键的角色。电力载波接收模块的信号来源于患者、医护人员或病房设备，电力载波接收模块将信号解码并传递给中央控制系统，以便实时监控和及时响应。一方面，为了提高系统的性能和可靠性，需要对电力载波接收模块进行扩展和改进。另一方面，要提高电力载波接收模块的灵敏度和扩大其应用范围。在医疗环境中，信号传输可能受到各种干扰。因此，扩展电力载波接收模块时，必须确保其具备足够的灵敏度，能够接收弱信号，并在不同环境条件下保持稳定的性能5。3.2 软件设计软件总体架构设计的目标是实现系统的功能和特性，并确保软件的可靠性、可扩展性和易用性。常见的软件总体架构设计是采用分层架构，包括应用层、控制层和硬件接口层。（1）应用层是与用户交互和业务逻辑处理的实现层。应用层不仅提供用户友好的界面，包括图形界面、移动应用程序等，使用户能够直观地操作系统。应用层还负责处理用户的输入和请求，进行业务逻辑的处理和控制，包括患者呼叫、医护人员呼叫处理、呼叫优先级等。（2）控制层是数据处理和决策层。控制层接收来自应用层的输入和请求，并根据预设的算法和逻辑进行数据处理和决策。控制层根据病房智能呼叫系统的规则和策略，进行呼叫的分配和优先级的确定，以确保系统的高效运行。此外，控制层还负责其他子系统的通信和协调，确保各个子系统之间的协同工作。（3）硬件接口层与硬件模块进行通信。硬件接口层负责与 PLC、传感器、执行器等硬件设备进行数据交换和控制指令的传输。硬件接口层需要适配硬件设备的通信协议，并提供稳定可靠的数据传输和控制功能6。通过分层架构，能够将系统的不同功能和模块进行有效的分离和组织，提高系统的可维护性和可扩展性。同时，分层架构还能够降低系统的耦合度，使系统各个层次之间的变更和调整更加灵活可控。因此，软件总体架构设计在基于 PLC 的病房智能呼叫系统中起着至关重要的作用，为系统的可靠运行和优化提供了坚实的基础。4 系统开发4.1 存在的问题4.1.1 技术兼容性问题由于医疗设备和信息系统的多样性，基于 PLC的病房智能呼叫系统需要与现有病房呼叫系统兼容。然而，不同设备和系统之间的通信协议和接口可能不统一，导致集成和数据交换方面存在困难。4.1.2 安全和隐私问题基于 PLC 的病房智能呼叫系统涉及患者的个人健康信息，因此系统的安全性和保密性至关重要。未经安全保护和隐私保护的系统容易受到未经授权的访问，存在数据泄露的风险。4.2 优化策略4.2.1 用户参与和需求分析在基于 PLC 的病房智能呼叫系统开发之前，用户的积极参与以及进行充分的需求分析至关重要。通过用户积极参与，与用户密切合作和积极互动，充分分析用户需求，可以确保系统切实满足用户实际需求，并提供用户友好的界面和工作流程。首先，用户积极参与对于系统开发过程至关重专题综述1972023 年 10 月要。医护人员和患者等用户的需求和意见的反馈，有助于准确分析用户需求，同时也有助于发现新的需求和优化系统设计，完善系统功能，从而在系统的实际操作中为用户提供最佳的使用体验。其次，需求分析是确保系统开发成功的关键步骤。需求分析包括用户需求分析和医疗环境分析。一方面，深入研究用户需求，明确用户的期望和要求。另一方面，了解医疗环境的特殊要求，为深化系统设计和优化系统功能提供必要的指引。需求分析可确保系统开发后的可实施性，有助于系统无缝集成到医疗实践中。4.2.2 敏捷开发方法采用 Scrum、Kanban 等敏捷开发方法，可以显著加快基于 PLC 的病房智能呼叫系统开发进程、缩短系统开发周期并提高系统适应性。敏捷开发方法将开发过程分解为若干个可迭代的短周期，每个迭代通常持续 2耀4 周。在每个迭代中，团队完成特定的功能或任务，通过快速原型开发和持续集成，提供及时反馈，随时根据用户需求和市场变化进行调整，有助于逐步完善系统的功能，并降低开发过程中的风险。敏捷开发方法强调团队的协作和灵活性，鼓励开发者、设计师和用户之间密切合作，这有助于确保系统的设计和功能满足实际需求，能够有效减少传统瀑布式开发方法中存在的问题。此外，通过不断迭代和测试，系统的质量得以提高，不必等到整个开发周期结束才进行全面测试和修复。4.2.3 模块化设计和组件复用模块化设计和组件复用是基于 PLC 的病房智能呼叫系统开发关键策略，可以显著提升系统的可维护性和可扩展性。首先，通过将系统拆分为独立的功能模块，开发团队可以并行开发和测试这些模块，从而缩短开发周期。这种模块化设计使每个模块都可以独立维护和升级，而不会影响系统的其他部分。其次，组件复用有助于最大限度地减少重复工作，提高开发效率。在系统开发的早期阶段，可以评估现有的软件和硬件组件是否可以用于系统中，而不必从头开始提出新的开发方案。这不仅能够加快开发速度，还能降低成本，减少潜在的错误和问题。最后，模块化设计和组件复用还能够使系统更容易适应未来的需求变化，为系统的长期可维护性和可扩展性提供坚实的基础。当系统需要添加新功能或进行升级时，可以更加轻松地集成新的模块或组件，而无须对整个系统进行大规模调整。4.2.4 质量保证和测试在基于 PLC 的病房智能呼叫系统开发过程中，全面的质量保证和测试工作是确保系统顺利运行的重要环节。首先，质量保证需要关注系统的性能和可靠性。为了验证系统在不同负荷条件下的性能，负荷测试至关重要，负荷测试能够验证系统在高负荷条件下是否能够维持稳定的性能。此外，还需要对系统的可靠性进行测试，通过模拟各种异常情况，确保系统在面临异常情况时稳定运行，不会出现数据丢失或系统崩溃问题。通过对系统的性能和可靠性进行测试，有助于发现系统中潜在的问题，为系统的持续运行提供支持。其次，采用自动化测试工具和测试脚本，全面覆盖系统的各个功能和使用场景。不仅需要进行单元测试，验证每个功能模块的正确性，还需要进行集成测试，确保功能模块之间的协同工作。同时，通过系统测试来验证系统的功能有效性和运行稳定性，以确保其符合用户需求和期望。5 结语基于 PLC 的病房智能呼叫系统在提升病房护理效率和患者生活质量方面具有重要意义。该系统的设计和开发有望给医疗护理领域带来革命性的变化，为医护人员提供更高效、可靠的工作环境，为患者提供更优质、个性化的医疗护理服务。然而，系统仍然存在一些挑战和改进空间，例如，需要进一步优化系统的算法和界面设计，以及提高系统的可扩展性和兼容性。参考文献1 石鑫.基于 PLC 的病房呼叫系统J.电子器件，2017，40（6）：1593-1598.2 刘丽芳，孟志刚.基于 PLC 的病房呼叫系统的设计与实现J.开封大学学报，2017，31（2）：83-85.3 陈海芹.应用 PLC 对病房紧急呼叫系统的设计J.科技创业家，2012（18）：8-9.4 常丽媛.西门子 S7-400PLC 控制器在医院呼叫系统中的应用J.硅谷，2012，5（15）：116，80.5 莫凯兴，翁跃表，蒋亚露，等.电力载波通信病房呼叫系统设计J.电子产品世界，2012，19（7）：51-53.6 叶高文.负压病房 PLC 控制系统的设计J.机电产品开发与创新，2010，23（04）：147-149.作者简介院黑昱冬（1975），男，回族，北京人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为通信工程。专题综述198