专利名称：医用供气远程监控计量管理系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种医用供气远程监控计量管理系统。
技术背景医院常用的医用气体有氧气、负压、压縮空气、笑气(麻醉气 体)、二氧化碳等。在没有中心供气系统之前，医院要使用这些气体，必须将氧 气瓶、负压吸引器、空气压缩机及其它瓶装气体搬进病房或手术室使用，这样 既大大增加了医务人员的劳动强度，又带来了诸多不安全隐患。于是，医ffl气 体集中供应系统便应运而生。每种气体要实现集中供应，都有三大部分组成， 分别是供气站房、管道输送系统及用气终端。
目前有超过50%以上的—甲医院都在使用医用集中供气系统，除了生产厂家 为医院提供售后服务以外，毎家医院基本都有专职或兼职的系统管理维护人员。 不管是厂家提供售后服务还是医院自身进行维护管理，基本都处于被动状态， 即等系统出现故障不能使用之后才去处理或向厂家报障。这样既影响医院的使 用，延误维修时间，又会增加维修成本。事实上，如果能做到周期性地观察系 统压力、了解气体流量、检测设备的使用时间和工作温度等指标参数，便能做 到对系统可能出现的故障进行提前判断，真正实现由被动变主动的服务，将影 响系统使用的因素减少，同时降低售后服务成本。
GPRS技术应用以经比较普及了，载波通信技术也已在电力抄表等领域有所 应用，但在医疗领域尚未见应用，有必要针对医用供气远程监控计量管理的特 点开发新型的方法和设备
发明内容
本发明的目的就是要提出一种基于GPRS技术和载波通信技术 实现远程、实时、集中监控的医用供气远程监控计量管理系统，以减少医用供 气过程中的设备故障，提高供气系统的维护水平，确保正常供气。
本发明提出的这种医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于它由载波 通信数据采集终端(简称数据采集终端或采集终端)、带GPRS模块的数据集中 器(简称数据集中器或集中器)和管理中心站(简称中心站)构成，所述数据 釆集终端釆集分布于医院各科室和病房管道末端气体压力流量等信息，通过遍 布医院的动力或照明电源线路，以扩频载波通信的方式将数据传输到安装于气体制备站房内的数据集中器，数据集中器通过GPRS通信连路将数据转发到互联 网，数据通过互联网回到中心站的数据库服务器，互联网上通过浏览数据库服 务器中记载的设备的运行状况，供中心站对分布于各地所有医院客户的系统运 行情况实施远程监测。
所述中心站由医用集中供气系统远程设备监测管理系统软件及相关设备组
成。要求有固定域名的网站，GPRS终端会主动通过移动网关接入服务器，中心 站确认连接成功后发出抄读数据指令，把集中器内需要的数据读回到数据库中。 由于采用终端主动连接中心，终端使用普通GPRS上网卡即可使用，有利于商 业推广。当中心站需要实时连接某一医院的设备时，可以拨号唤醒数据集中器， 使其主动连回中心站，建立连接后，中心站即可实时监视设备状况。
为保证数据安全，数据库服务器应配置一主一备，互联网接入服务器设有 软件防火墙，对远程登录设有严格的认证机制。
所述集中器连接上位中心站管理系统，接受中心站管理系统的命令并主动 上传采集的数据。同时管理下位数据采集终端，为数据采集终端寻找并建立最 佳中继通信路径，接受并保证时间日期运行体系。
集中器使用二次电源分布式供电方式，变压器将220V/380V市电降压整流 滤波变成36V的直流二次电源，载波调制解调器、GSM/GPRS通信模块和电脑 板供电使用DC/DC直流变换技术。二次电源平衡了供电宽电压范围、供电效率、 防雷、电源可靠性和电源成本的各方性能，同时为集中器使用电池供电提供了 条件。
数据集中器使用电力线扩频载波通信芯片研发的调制解调器，实现主板与 终端之间的电力线载波通信。
载波数据集中器是医用集中供气系统远程设备监测管理系统的重要环节， 连接上位中心管理系统和下位载波数据采集终端。管理系统的数据汇集、对终 端数据的管理都依靠集中器来实现。按默认的或设置的时间间隔主动上传数据 到中心站管理中心。
数据采集终端是集流量计量、流量测量、变送器数据采集和开关量状态采 集四合一的带载波通信功能、液晶显示的智能设备，具有2路4-20mA采集通道， 每个通道的转换精度为满量程的0.03%，量程和倍率可以通过软件设置，每个数据采集终端采集的数据具体代表何种物理量由中心数据库进行定义。 本发明具有如卜有益效果
1、 远程接收系统所需的电流、电压、压力、氧浓度、流量、温度等物理量。
2、 确保准确到秒的状态量并能远程传输。
3、 对接收的物理量具有屮心站数据冻结功能，冻结时间间隔可设定。
4、 系统具有时间自动同步功能，系统对集中器自动校时，集中器对终端自 动校时。
5、 系统可自定义告警选项、设置告警门限，出现异常自动告警提示。
6、 设备运行参数分析，通过设备的运行参数及历史数据对比分析，判断设
备工作是否正常。
7、 系统可进行流量分析，通过总供气与各节点用气和之间的差异，判断管
道系统是否泄漏。
8、 査询图形和报表形式的历史数据。
图1是本发明提出的远程监控系统结构图。
图2是数据采集终端与集中器的连接关系图。
图3是浏览器界面图之一。
图4是浏览器界面图之二。
图5是集中器结构示意图。
图6是集中器二次电源供电示意图。
图7是集中器使用的载波模块结构图。
图8是集中器使用的载波模块原理图。
图9是数据采集终端结构示意图。
图io是数据采集终端原理图。
图11是数据采集终端芯片使用的专用处理器主视图。 图12是终端中继示意图。 图13是终端端子图。
图14是数据采集终端与变送器连接关系图。
图15是数据采集终端配置和校准软件使用界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。以图1所示的对云南和新疆两地两某院的供气系统的远程监控管理为例， 但本发明可以同时远程监控更多的不同地区的医院的供气系统。图中对每一医 院的氧气供应终端等参数对象利用数据采集终端进行连接，再通过遍布全院的
电力线(图中所示为400V线路)与集中器连接，再通过移动通信网的GPRS方 式实现与互联网的连接。数据中心站通过网络运营商提供的通道与互联网连接。 在医院内部更具体的连接如图2所示。图2所示集中器用于收集医用中心供氧 系统、医用中心吸引系统、医用分子筛制氧设备等用气设备的数据，该数据分 布在同一站房内，但分布较远，利用所述载波通信技术，集中器与各设备之间 并未通过连线，而是应用载波通信技术直接从电源线传输数据。而图中所述输 气分管是指分布于医院各科室及病房的管道气体压力流量温度等参数，由于分 布遥远，地形复杂，通信成为数据传输的关键。利用所述载波通信及中继技术 就很好地解决此困难。
数据中心站是数据保存和处理的系统，其特点为保存所有采集到的数据， 并进行数据标准化处理后提供到WAP服务器上，共需要分享数据的用户进行远 程监控。用户只需使用用户名和密码即可进行访问数据，不需要单独安装软件。
图3、图4即为客户远程浏览数据的屏幕的截图。图3为数据项列表，图4 为设备参数的历史釆集点列表。
图5为集中器结构示意图，所述集中器使用电脑主板，具有兼容的X86处 理器、内存和固态电子硬盘存贮器，还具有3个串口。所述的串口一个用于与 远程通信模块进行数据通信，将供气设备的数据上传到数据中心站，或接受来 自中心站的指令；另一个与载波终端进行通信，查询终端釆集的数据，或下传 时间数据到载波终端进行对时操作；最后一个用于本地连接使用，可以到现场 对集中器进行本地维护。所述电源及载波模块使用3相4线电源，可以保证载 波信号能发送到每一相线上，提高通信的覆盖面。
图6为所述集中器的供电方式，集中器使用二次电源分布式供电方式变压 器将220V/380V市电降压整流滤波变成36V的直流二次电源，载波调制解调器、 GPRS远程通信模块和X86电脑板供电使用DC/DC直流变换技术将36V电源变 换成5V和4.2V的稳压电源。所述二次电源平衡了供电宽电压范围、供电效率、 防雷、电源可靠性和电源成本的各方性能，同时为集中器使用电池供电提供了
7条件。
图7是集中器使用的载波模块结构图。所述电源及载波耦合电路将电市电
转换并整流成36V直流二次电源，并实现载波信号与市电间的耦合。图中载波 处理器使用专用的处理芯片PL3105， TTL接口用于与所述的x86主板的一个串 口相连。232接口用于直接与电脑设备相连进行调试，下载接口用于PL3105程 序的下载。高精度时间模块用于保障所述集中器的时间稳定。见图8电路原理 图。
图9为载波数据采集终端的机构示意图，其核心为载波处理器，载波通信 是其主要功能之- ， AI-1和AI-2是模拟量接口 ，用于测量4-20mA电流并转换 成0-10000的整数，用于表征不同的物理量，根据对应所接不同的变送器，可以 表示不同的物理量，如所接变送器为气体压力，所测得物理量即为气体压力。
DI-l和DI-2时开关量接口，其特点为记录所接开关动作的时间，所记录的 信息为年、月、日、时、分和秒，开关接通或是断开。该接口可以采集设备动 作的状态和时间。
JK3为脉冲接口，连接脉冲型流量传感器，用于累计气体流量并测算气体的 瞬时流量。
液晶显示屏以循环的方式显示累计流量、瞬时流量、AI-1、 AI-2的整数和 当前的电源电压。
辅助电源提供外接变送器的工作电源，具有短路保护。图10终端的电原理图。
图11是数据采集终端芯片使用的专用处理器主视图。为所述集中器和载波 终端的核心处理器，可再编程，根据需要编制程序。
采集终端之间可以相互中继，可以进行7级中继，中继的链路由集中器确 定，图12所不，假定集中器第一级抄读数据只有T2终端能成功，集中器即可 通过T2终端中继，抄读T3和T1，同理可以通过T2、 T3抄读T4，通过T2、 Tl、 T5抄读到Tn的数据，并且链路的寻找和建立有集屮器自主完成，不需要 人为设置。
图13是所述终端端子图，端子l、 2、 3接三相电源的A、 B、 C相，端子4 接零线。端子U、 12接第一路4-20mA变送器，端子13、 14接第二路4-20mA变送器，端子15、 16接第一路开关量，端子17、 18接第—路开关量。
图14是数据采集终端与变送器连接并使用外接电源时的关系图，如使用终
端内置电源，只需将变送器接在12、 12或13、 14端子之间即可。
图15是数据采集终端配置和校准软件使用界面图。由于器件的偏差，在生
产过程中需要对测量值进行标定，并设置终端的参数，该过程使用电脑来设置。
权利要求
1、一种医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于它由载波通信数据采集终端、带GPRS模块的数据集中器和管理中心站构成，所述数据采集终端采集分布于医院各科室和病房管道末端气体压力流量信息，通过遍布医院的动力或照明电源线路，以扩频载波通信的方式将数据传输到安装于气体制备站房内的数据集中器，数据集中器通过GPRS通信连路将数据转发到互联网，数据通过互联网回到中心站的数据库服务器，互联网上通过浏览数据库服务器中记载的设备的运行状况，供中心站对分布于各地医院客户的系统运行情况实施远程监测。
2、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 中心站由医用集中供气系统远程设备监测管理系统软件及相关设备组成， GPRS终端主动通过移动网关接入服务器，中心站确认连接成功后发出抄读数 据指令，把集中器内需要的数据读回到数据库中；当中心站需要实时连接某一 医院的设备时，通过拨号唤醒数据集中器，使其主动连回中心站实时监视设备 状况。
3、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 数据库服务器配置一主一备，互联网接入服务器设有软件防火墙，对远程登录 设有认证机制。
4、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 所述集中器连接上位中心站管理系统，接受中心站管理系统的命令并主动上传 采集的数据，同时管理下位数据采集终端，为数据采集终端寻找并建立中继通 信路径，接受并保证时间日期运行体系。
5、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 集中器使用二次电源分布式供电方式，变压器将220V/380V市电降压整流滤 波变成36V的直流二次电源，载波调制解调器、GSM/GPRS通信模块和电脑 板供电使用DC/DC直流。
6、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 数据集中器使用电力线扩频载波通信芯片研发的调制解调器，实现主板与终端 之间的电力线载波通信。
7、 根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于集中器来对数据汇集、对终端数据的管理通过默认的或设置的时间间隔主动上 传数据到中心站管理中心来实现。
8、根据权利要求1所述的医用供气远程监控计量管理系统，其特征在于 载波数据终端采集设备的运行状态和气体的浓度、压力流量数据通过电力线载 波通道上报集中器。
全文摘要
一种医用供气远程监控计量管理系统，由载波通信数据采集终端、带GPRS模块的数据集中器和管理中心站构成，所述数据采集终端采集分布于医院各科室和病房管道末端气体压力流量等信息，通过遍布医院的电源线路，以扩频载波通信方式将数据传输到安装于气体制备站房内的数据集中器，数据集中器通过GPRS通信连路将数据转发到互联网，数据通过互联网回到中心站的数据库服务器，互联网上通过浏览数据库服务器中记载的设备的运行状况，供中心站对分布于各地所有医院客户的系统运行情况实施远程监测和控制，本发明能远程接收和传输电流、电压、压力、氧浓度、流量、温度等物理量，数据冻结，异常自动告警，设备运行参数分析，判断管道系统是否泄漏。
文档编号F17D3/01GK101439212SQ20081023377
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者龙 张 申请人:昆明天龙经纬电子科技有限公司