本发明涉及输液系统技术领域，尤其涉及一种基于0nenet平台的智能输液管理系统及方法。
背景技术
目前医院里广泛应用的智能输液系统已经基本上实现了实时显示患者心率、输液将尽时发出警报的功能。但是其中还是有不少未解决的问题，例如：一、换药水时人力资源占用的问题，目前的智能输液系统不能够完成自动换液的功能，这样就会占用医院大量的人力资源；二、没有一个统一实时监控患者输液的平台，不能在需要医护人员的高峰期之前提前做出预测并做好准备，有可能应接不暇，延误时机；三、患者的心率数据、滴速数据、以及环境数据等有实时的监测却没有存储的问题，并没有将患者数据存储在数据库里，于是医院既不能追查患者以往的数据，也不能对患者监测的数据作系统的分析，对患者病情的监测就会流于片面，不利于对病情的全面分析。
鉴于以上三点，本发明的目的是要提供一种基于0nenet平台与物联网技术的智能输液管理系统及方法。通过克服以上的不足来提高当前医院输液管理系统的智能化程度，提高管理的高效性，以及减轻人力调配上的压力。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种基于0nenet平台的智能输液管理系统及方法，通过0nenet平台智能化管理输液达到上述目的，一方面，本发明提供了一种基于0nenet平台的智能输液管理系统：
所述基于0nenet平台的智能输液管理系统包括n个输液瓶，其中n为大于零的自然数，所述智能输液管理系统还包括：n个开关、下位机以及液面检测模块，所述n个输液瓶共用一部分输液管道，所述n个开关置于每个输液瓶各自独立的未共用的输液管道上，用以独立控制每个输液瓶的开关状态；所述液面检测模块置于共用的输液管道上，用于监测总体的输液状况；所述下位机连接所述n个开关和液面检测模块，用于根据液面检测模块监测的输液状况控制所述n个开关的状态。
优选地，所述管理系统还包括与下位机通过英特网连接的上位机，所述上位机用于接收下位机上传的输液实时信息，并为用户提供查询功能。
优选地，所述上位机为onenet服务器，所述下位机为onenetmini板，onenetmini板与onenet服务器通过edp协议实现通信。
优选地，所述onenetmini板包含：控制器，以及与所述控制器连接的wifi模块、温湿度传感模块和存储信息的寄存器，所述温湿度传感模块，用于传感病房的温湿度；所述wifi模块，用于实现将所述onenetmini板接入英特网。
优选地，所述wifi模块为onenetmini开发板上自带的esp8266wi-fi网络模块，所述esp8266wi-fi网络模块作为系统中的应用处理器。
优选地，所述管理系统还包括用户终端，用户终端通过wifi接入所述esp8266wi-fi网络模块的热点，并且通过控制端应用程序app与所述esp8266wi-fi网络模块建立链接，实现用户通过所述应用程序app对onenetmini开发板的通信与控制。
优选地，所述esp8266wi-fi网络模块包括信号转换单元，用于接收应用程序app通过wifi传送的wifi信号，并转换成串口信号后，发送给控制器，所述控制器，还用于接收到所述串口信号后执行处理，并将执行结果通过esp8266wi-fi网络模块反馈给用户终端应用程序app。
优选地，所述液面检测模块为心律传感器检测器或/和者电容式触摸按键检测器。
优选地，所述n个开关通过电机控制关断电路，所述电机采用步进电机或/和直流电机。
另一方面，本发明还公开了一种基于0nenet平台的智能输液管理系统的输液管理方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：硬件和上位机设备初始化；
步骤2：接入上位机服务器平台；
步骤3：对上位机检测，将其标记为数据收发模式；
步骤4：下位机接收上位机下发的数据，并对所述数据进行解析获取命令；
步骤5：下位机执行解析出来的所述命令，并采集数据；
步骤6：将所述采集数据反馈给上位机。
其中，所述步骤5包括以下步骤：
步骤51：下位机控制打开第一瓶输液瓶的输液开关，关闭其他输液瓶的输液开关；
步骤52：液面检测模块开始监测输液状态，当监测到第一瓶输液瓶输液完毕时，则发送指令信息给下位机；
步骤53：下位机接收到所述指令信息后，关闭第一瓶输液瓶的输液开关，打开第二瓶输液瓶的输液开关，更换为第二瓶进行输液；
步骤54：依次进行更换输液，至最后一瓶输液瓶完成输液，则关闭所有的输液开关，输液结束。
本发明实施例的技术方案提供了一种基于0nenet平台的智能输液管理系统及方法，本发明实施例的技术方案具有以下显著效果：
1、本发明提出的智能输液管理系统通过开关控制完成了自动切换换液的功能，解决了换药水时人力资源占用的问题，减少了医院人力资源的占用；
2、本发明提出的智能输液管理系统基于0nenet平台，提供了一个统一实时监控患者输液的平台，方便在需要医护人员的高峰期之前提前做出预测并做好准备，以免延误时机；
3、本发明提出的智能输液管理系统可以存储患者的心率数据、滴速数据、以及环境数据等数据，并存储在数据库里，方便医院追查患者以往的数据，以及对患者作系统的分析。
附图说明
图1为本发明实施例一中基于0nenet平台的智能输液管理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一智能输液管理系统中下位机的结构示意图；
图3为本发明实施例二中基于0nenet平台的智能输液管理方法的流程示意图；
图4为本发明实施例二基于0nenet平台的智能输液管理系统中下位机的流程示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明实施例一中基于0nenet平台的智能输液管理系统的结构示意图；
所述基于0nenet平台的智能输液管理系统包括n个输液瓶（如图中的输液瓶1,2），其中n为大于零的自然数，所述智能输液管理系统还包括：n个开关（如图中的开关3,4）、下位机21以及液面检测模块6，所述n个输液瓶共用一部分输液管道5，所述n个开关（开关3、4）置于每个输液瓶各自独立的未共用的输液管道上，用以独立控制每个输液瓶的开关状态；所述液面检测模块6置于共用的输液管道5上，用于监测总体的输液状况；所述下位机21连接所述n个开关（开关3、4）和液面检测模块6，用于根据液面检测模块6监测的输液状况控制所述n个开关（开关3、4）的状态。
优选地，所述管理系统还包括与下位机21通过英特网连接的上位机8，所述上位机8用于接收下位机21上传的输液实时信息，并为用户提供查询功能。
优选地，所述上位机8为onenet服务器，所述下位机21为onenetmini板，onenetmini板与onenet服务器通过edp协议实现通信。
其中，onenet的edp（enhanceddeviceprotocol）协议基于tcp，但只传输数据包到目的地，不保证传输的顺序与到达的顺序相同，事务机制需要在上层实现；若客户端同时发起两次请求，服务器返回时，不保障返回报文的顺序。
onenet服务器上创建使用edp协议的产品，在网页上添加设备，输入设备名称和鉴权信息（即设备编号），然后建立tcp连接。然后将产品id、设备编号组织成edp连接报文，使用sdk中的对应接口，发送到平台，与平台建立edp连接。连接建立后，onenetmini板利用sdk中提供的接口函数，将数据上传到平台，在onenet上。用户可以通过访问onenet服务器查看上传的数据。
优选地，所述onenetmini板包含：控制器10，以及与所述控制器10连接的wifi模块9、温湿度传感模块13和存储信息的寄存器11，所述温湿度传感模块13，用于传感病房的温湿度；所述wifi模块9，用于实现将所述onenetmini板接入英特网。除此以外，所述onenetmini板还包括电池12，用于为下位机供电；
其中，本系统选择one-netmini板，它的主控芯片用的是stm32f103rbt6，包含一个wifi模块、温湿度传感器和存储信息的寄存器。
onenetmini板上集成sht20的温湿度传感器。sht20采用i2c总线接口，可以用于检测温湿度环境参数。它可以将监测到的数据实时上传到onenet服务器，进行数据处理。用户通过访问onenet服务器进行数据查看，或者进行其他相关的操作。根据设计需要，可以使用扩展io口来扩展其他传感器。
onenetmini开发板具有存储功能，在板子上配置一块型号为at24c02的eeprom芯片，与sht20温湿度传感器同使用一个i2c总线，也可以用于存储设备号等信息。
onenetmini板的长边上都为扩展的io口，包括电源、地以及stm32单片机的所有输入输出引脚。onenetmini开发板采用5v电源供电。开发板配置使用的是usb转ttl的串口，这样板子的供电和调试就不需要同时使用两根线，可以降低操作开发板的复杂性。当开发板接上usb线时，开发板并未供电，但是串口已经开始工作。此时应该先打开电脑中的串口调试软件，并设置好配置信息。然后点击软件界面中的打开端口，按下开发板的电源开关，给开发板供电，这样就可以防止电脑丢失单片机开机时候的串口输出信息。
优选地，所述wifi模块9为onenetmini开发板上自带的esp8266wi-fi网络模块，所述esp8266wi-fi网络模块作为系统中的应用处理器。
其中，esp8266wi-fi网络模块的特点是能够直接用外部的flash开启。网络接入承担wi-fi适配器的任务时，具有可以将其跨接到任何其他基于单片机的设计中。
优选地，所述管理系统还包括用户终端，用户终端通过wifi接入所述esp8266wi-fi网络模块的热点，并且通过控制端应用程序app与所述esp8266wi-fi网络模块建立链接，实现用户通过所述应用程序app对onenetmini开发板的通信与控制。
优选地，所述esp8266wi-fi网络模块包括信号转换单元，用于接收应用程序app通过wifi传送的wifi信号，并转换成串口信号后，发送给控制器，所述控制器，还用于接收到所述串口信号后执行处理，并将执行结果通过esp8266wi-fi网络模块反馈给用户终端应用程序app。
采用esp8266wi-fi网络模块实现远程无线控制的基本流程是：首先作为控制终端的设备如手机，通过wi－fi接入esp8266热点，并且通过控制端应用程序app建立socket链接；第二步是通过app把需要传递的数据通过wi－fi发送给esp8266芯片，esp8266芯片把wi－fi信号转换成串口信号，并通过串行通信口传送给mcu；第三步是mcu通过得到的指令数据开始执行处理；第四步是mcu在处理完成后通过esp8266芯片，把执行结果通过wi－fi反馈给控制终端设备，实现终端设备与电路的通信与控制。
本发明采用onenetmini开发板上自带的esp8266模块来接入网络，onenet的应用开发通过edp通讯协议接收onenetmini开发板上的数据流，从而实现数据与onenet服务器的交互。
总体而言，本系统中下位机以onenetmini板为核心，onenetmini板输出的信号能够控制安装在输液管上的输液开关，该系统能够接收安装在输液管上的液面检测模块6产生的信号，且本系统能够将监测到的数据上传到onenet服务器。用户通过onenet服务器上的应用设计读取输液系统的监测数据，并能够通过onenet服务器发送指令到onenetmini板上，可以实现用户对输液系统的远程控制。
本系统将实现实时检测液面用以捕捉输液的结束时刻；实现及时更换输液瓶或关闭输液的控制方式；实现将监测到的数据上传到onenet服务器以备通过应用设计实时监控输液状态以及调取以往的数据用以分析。
具体到换液方式上，如图1所示，在输液还未开始时，依次安放好所有输液瓶，开启系统，打开第一瓶输液瓶的输液开关，关闭其他输液瓶的输液开关。系统开始监测输液状态，当监测到第一瓶输液瓶输液完毕时，则关闭第一瓶输液瓶的输液开关，打开第二瓶输液瓶的输液开关，更换为第二瓶进行输液，依次进行至最后一瓶输液瓶。当系统监测到最后一瓶输液瓶输液完毕时，则关闭所有的输液开关，输液结束。
优选地，所述液面检测模块6为心律传感器检测器或/和者电容式触摸按键检测器。
（1）采用心律传感器检测，采用心律传感器监测滴管通透度来判断是否在滴液，当超过一定时间没有滴液，将启动关闭滴液的开关程序。将心率传感器贴在输液管上，能够精确地检测患者是否正在输液。采用心率传感器检测滴液，精确度较高，但是难以测量总体减少的药水量。如只采用心率传感器作为液面检测方案，应通过先定量输液的总液量来确定大致需要的滴液数，通过心率传感器实时的监测滴液数并用于判断输液大致会在何时停止，当输液在大致停止的范围之内，滴液停止超过一定时间即判断为输液停止。
（2）采用电容式触摸按键检测。控制器根据接收信号判断是否达到警戒液位。若液面达到警戒液位，传感器就将信息反馈到下位机控制器。采用电容式触摸按键检测能够及时地监测输液是否结束，但难以精确测量输液的滴速。如只采用电容式触摸按键作为液面检测方案，则难以测量实时的滴速。
比较上述方案（1）和（2），如果条件允许，应该选择两种方案相结合的方式，既可以弥补方案一对输液停止反应的迟钝，也可弥补方案二不能对滴速实时监控的缺陷，其实用、方便，不互相冲突，更能够更好地保证测量的准确度。本发明中液面检测模块6优先为心律传感器检测器和电容式触摸按键检测器的结合。
优选地，所述n个开关通过电机控制关断电路，所述电机采用步进电机或/和直流电机。
（1）采用步进电机：步进电机主要是把电脉冲信号转换成输出轴的转角或转速。步进电机每输入一个脉冲信号，转子就会转过一个角度，步进电机会输出特定的角位移或者线位移，其与输入脉冲数成正比例，步进电机的转速也与脉冲频率成正比例关系。
步进电机的扭矩较大，对信号的感知能力灵敏，几乎可以直接控制输液开关。但是，步进电机运转比较缓慢，体积较大，程序比较复杂，占用的系统资源较多，且很难缩小。
综合以上分析，虽然采用步进电机可以简化外部的机械部件，但是，其占用onenetmini开发板的输出端口较多，且程序运行时可能会打断其他模块的程序，不适用于比较精简的开发板，且不适用于同时控制多个输液开关。
（2）采用直流电机：直流电机运转比较灵活，体积较小，占用开发板输出端口少，且价格相对便宜。直流电机上电后立马转动，掉电后惯性较大，停机时还要转动一定角度后才可停下来。其灵敏度较差，很难比较精确地开启和停止，且转矩小、没有抱死功能，如果要直接抱死在一个固定角度，其闭环算法比较复杂，占用系统资源。
但可以采用外部机械部件来提高直流电机的扭矩，且可以通过机械部件将抱死带来的反作用力转移到机械部件上，减少系统的消耗。
综合以上分析，采用直流电机，程序相对简单，但需要比较复杂的外部机械。
但是，随着技术的发展，目前医院输液器材的功能不断提高，其中不乏具有自动化功能的输液开关，其组成系统需要的端口较少。方案（2）采用的端口较少，能够与输液器材的更换升级相适应。
通过比较方案（1）和方案（2）的优缺点，兼顾目前输液器材的控制简化趋势，本发明优先选择采用方案（2）。
除此以外，本发明还公开了一种基于0nenet平台的智能输液管理系统的输液管理方法，如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤1：硬件和上位机设备初始化；
步骤2：接入上位机服务器平台；
步骤3：对上位机检测，将其标记为数据收发模式；
步骤4：下位机接收上位机下发的数据，并对所述数据进行解析获取命令；
步骤5：下位机执行解析出来的所述命令，并采集数据；
步骤6：将所述采集数据反馈给上位机。
其中，所述步骤5包括以下步骤：
步骤51：下位机控制打开第一瓶输液瓶的输液开关，关闭其他输液瓶的输液开关；
步骤52：液面检测模块开始监测输液状态，当监测到第一瓶输液瓶输液完毕时，则发送指令信息给下位机；
步骤53：下位机接收到所述指令信息后，关闭第一瓶输液瓶的输液开关，打开第二瓶输液瓶的输液开关，更换为第二瓶进行输液；
步骤54：依次进行更换输液，至最后一瓶输液瓶完成输液，则关闭所有的输液开关，输液结束。
具体地，如图4所示，为下位机程序流程图，首先初始化各硬件，再初始化网络设备，然后接入服务器平台。紧接着网络设备检测，将其标记为数据收发模式，至此初始化彻底完成，开始进入循环。下位机收到服务器下发的数据，对下发的命令进行解析，再将解析出来的命令集中处理。最后进行数据采集，错误处理，数据反馈。
由于需要定时上传数据用以维持下位机与上位机的连接，于是需要保留一种数据用以定时上传。本设计采用中断方式单独上传心率传感器所采集到的数据，中断程序每25s中断一次，一次25ms，用以发送心率数据以保持与上位机的连接。
本发明经过测试，表明可以将终端下位机的数据上传到onenet服务器，并且可以利用网页、手机app等访问手段在onenet服务器上进行实时查询经过处理的数据，可以将患者输液的输液滴速、患者心律、病房的温湿度等数据上传到onenet服务器，并且以曲线图的形式展示出来。医护人员可以通过应用设计控制智能输液系统的工作状态。系统通过将数据上传到onenet服务器的mysql数据库，这样不仅可以实现长时间监测患者的输液情况，还可以防止因某些失误造成的数据库数据损坏或丢失的问题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。