本专利提出了一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统，属于暖通空调和污染物控制领域。
背景技术：
洁净手术室是病患接受外科手术治疗的特殊区域。手术室的洁净环境控制不力，会引发手术部位感染。手术部位感染对患者、医院和社会都会造成很大的危害。目前我国的手术部位感染已经占到医院感染的第三位。
保持手术室室内环境的空气洁净度是控制感染的重要措施之一。手术室内保持良好的空气洁净度不仅能降低手术部位感染的风险，减少败血症等术后症状发生的机率，还能有利于促进后期手术患者的康复。为此，医院主管部门、院方、设计方、建设方和运行方都非常重视医院的手术部环境洁净度情况。然而，目前我们国家的手术室竣工验收标准中，虽然提到了三种验收状态，即空态、静态和动态，但是实际情况是当洁净手术部的空调系统安装完毕时，通常只采用空态或静态的方式进行空气洁净度等级的验收。需要指出的是，空态和静态时手术室内都没有医护人员和病人存在，而当空态时不仅有医护人员和病人存在，医生在进行手术、护士在巡回走动过程中，都会产生大量的污染物；加上人员和设备自身的产热，对于室内原先设计的气流组织都可能造成破坏，从而进一步加剧室内空气环境的恶化。另外一方面，当医生在正常手术过程中，院方不愿意也不同意任何第三方对手术室空气洁净度等级进行动态测量，因为怕这个过程会带来不可预测的感染源，提高手术部位感染的机率。为了了解手术部实际的空气环境质量，院内感染科的医学专家只是在手术停止的间隙进行微生物的采样，包括沉降菌浓度和浮游菌浓度。目前采用的沉降菌和浮游菌测量方法中，需要用恒温培养箱对采样样品进行48小时的培养。然而这样的采样不能真正反映出实际手术过程中的空气洁净度等级情况。
另外一方面，对洁净手术室进行竣工验收时，测量温湿度的方式主要是用手持式温湿度计进行测量。手持式仪器响应相对较慢，测量人员对环境参数的影响很大，导致误差较大，及时性也不够，不能及时准确的反应室内温湿度的变化。在大型的手术室，空间较大，对室内尘埃细菌的要求很高，而适合的温湿度就是细菌繁殖的必要条件。
为了及时反映洁净手术室内的空气环境质量，有必要发明一种洁净手术室动态环境的实时在线监测报警系统。
中国实用新型专利“一种洁净室尘埃粒子在线监控系统”(申请号：CN201120334176.2)，将电源适配器更换为光电池，通过无线传输和接收省掉布线环节，避免因网线表面有机硅引起的污染。光电池将光能转化为电能，洁净室中有人员和设备存在和移动，会遮挡光线，可能会引起室内光线分布不均匀乃至供电不足。中国实用新型专利“洁净手术室在线监测尘埃系统”(申请号：CN201420694567.9)，通过多个光电转换装置测得多个位置处的空气中含尘浓度，该数据依次通过数据采集控制器、交换机、路由器、广域网和以太远程控制主机相连，实现远程实施监测空气中尘埃的含量。
但是上述专利中没有考虑在洁净手术室室内人员存在及走动、人体热羽流的作用下，对空气洁净度的影响，也没有对微生物进行实时监测。因此有必要对洁净室多参数进行实时监测，实现动态条件下洁净手术室的洁净度环境和热湿环境，为医护人员和病人提供热舒适环境的基础上，确保手术部位空气洁净度等级，从而降低手术部位感染的风险。
技术实现要素：
技术问题：本发明涉及一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统，具体包括温湿度、风速、氧气、颗粒物、二氧化碳和微生物的多点实时无线监测报警。
技术方案：本发明公开一种适用于洁净手术室的多参数多点无线实时监测报警系统，该系统主要由数据采集单元、ZigBee无线路由、执行机构和上位机组成。所述数据采集单元包括温湿度传感器、风速传感器、氧气传感器、颗粒物传感器、二氧化碳传感器、微生物传感器、人体红外传感器、电池、声光报警、单片机MCU和ZigBee无线模块组成。
本系统能够在不干扰正常手术过程的基础上，实时监测洁净手术室室内空气的温湿度、风速、氧气、颗粒物、二氧化碳和微生物浓度。当某一个浓度超标时，该系统能够及时报警并及时反馈给中央空调系统进行调节，以满足室内医护人员和病人的热舒适、医疗过程的洁净度等级。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
有益效果：
本发明的有益效果是：
1、现有洁净室技术的测量参数少、布线麻烦，本发明提供一种多参数、及时高效、精准方便、经济快捷、综合性好的多参数无线实时监测报警装置。
2、本发明测量参数多，可同时测量温湿度、风速、氧气含量、颗粒物浓度、二氧化碳含量、人体红外和微生物浓度，多参数实时测量。不仅能够测量空气洁净度，而且可以获得室内多参数如何影响空气洁净度。
3、本发明实现无线传输。在测量到温湿度、风速、氧气含量、颗粒物浓度、二氧化碳含量、人体红外和微生物浓度之后，通过无线传输模块将数据无线传输到上位机，无需人员参与，及时、快速、准确，同时还排除了室内测试人员的干扰因素。
4、本发明中在实施过程中无需布线布管，洁净手术室无线打孔。数据采集单元采用电池进行供电，不受电源适配器的限制，省去了布线的烦恼；颗粒物传感器和微生物传感器自带抽气泵，不受外部抽气的现实，同时省去了布管的烦恼；所有数据交换均通过ZigBee无线模块和ZigBee无线路由完成，同样省去布线烦恼。
附图说明
附图为本发明的测试报警系统结构示意图。其中有：第一数据采集单元1、第二数据采集单元2、......、第n数据采集单元N、ZigBee无线路由122、上位机123、执行机构124。所述第一数据采集单元1由温度传感器111、湿度传感器112、氧气传感器113、二氧化碳传感器114、颗粒传感器115、人体红外传感器116、风速传感器117、微生物传感器118、电池119、声光报警120、MCU121和ZigBee无线模块110组成。
具体实施方式
如附图所示，本发明一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统，包括多个数据采集单元，如第一数据采集单元1、第二数据采集单元2、......、第n数据采集单元N、ZigBee无线路由122、上位机123、执行机构124。
多个数据采集单元分别安装在洁净手术室的多个检测点，本发明的数据采集单元结构和功能完全相同。现以第一数据采集单元1为例，包括温度传感器111、湿度传感器112、氧气传感器113、二氧化碳传感器114、颗粒传感器115、人体红外传感器116、风速传感器117、微生物传感器118、电池119、声光报警120、MCU121和ZigBee无线模块110。其中电池119为数据采集单元提供电压，从而无需为每个数据采集单元配置电源适配器，数据采集单元的放置不再受电源适配及布线的限制。电池119可以选用可充电锂电池。
温度传感器111、湿度传感器112、氧气传感器113、二氧化碳传感器114、人体红外传感器116、风速传感器117的敏感元件暴露在洁净手术室中，颗粒传感器115和微生物传感器118自带抽气装置，无需实用外部气泵。
温度传感器111、湿度传感器112、氧气传感器113、二氧化碳传感器114、颗粒传感器115、人体红外传感器116、风速传感器117、微生物传感器118将采集到得数据传输到MCU121。MCU121通过ZigBee无线模块110将数据发送到ZigBee无线路由122。ZigBee无线路由122通过RS232通讯将数据发送到上位机123。上位机123接收到数据后，通过安装的软件进行分析处理数据，最终通过执行机构124控制空调箱的加湿器、风机、新风风阀等工作状态，从而调节所述手术室的温湿度、氧气含量、二氧化碳含量、颗粒物浓度、室内风速和微生物浓度。
第一数据采集单元1位于洁净手术室内。因第一数据采集单元1自带电池119，且颗粒传感器115和微生物传感器118自带抽气装置，所有数据采用2.4G无线传输，实现零布管、零布线，洁净手术室零打孔。ZigBee无线路由122及上位机123位于洁净手术室外，方便操作人员查看曲线和数据。