基于云平台的呼吸机运行异常监测预警系统

本发明涉及呼吸机监测预警，尤其涉及基于云平台的呼吸机运行异常监测预警系统。

背景技术：

1、呼吸机是一种辅助人体换气的设备，主要包括控制电路、电机、风机、气路、波纹管和面罩，控制电路用于控制呼吸机的风机的启停、气路的通断和流量等；呼吸机以风机转动产生的气流为气源，由控制电路控制通气的压力和流量，使得气流经气路进入波纹管，再经面罩进入用户的鼻腔；

2、但是，现有技术在对呼吸机运行进行异常监管预警时，分析数据过于单一，导致分析结果误差大，影响呼吸机的管理效率，且传统的监管方式对呼吸机进行监管时不够全面，进而导致呼吸机的供电输入端影响呼吸机的运行稳定，且输气管气路中的气流量容易出现不稳定的情况，进而存在输气管泄露的问题，同时导致呼吸机的工作稳定性差、舒适度低；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于云平台的呼吸机运行异常监测预警系统，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过从输入端、状态表现以及输出端三个角度对呼吸机进行全面性的异常监管，有助于整体提高分析结果的准确性和监管效率，以便及时的对呼吸机进行预警管理，以提高呼吸机的运行安全性和稳定性，即对供电数据进行运行稳定监管评估分析，以降低供电输入端对呼吸机运行的影响，而对表现数据进行外在反馈监管分析，以便从呼吸机运行表现特征的角度进行分析，判断呼吸机运行表现是否正常，以提高呼吸机的运行监管预警效果，以及对供电和表现信息进行整合分析，有助于提高对呼吸机监管分析结果的准确性，且深入式的对呼吸机输气管的工作数据进行查检评估分析，以便在呼吸机正常和风机正常的前提下了解输气管的情况，以便及时的对呼吸机上的输气管进行更换和管理，以保证呼吸机的运行安全性和监管预警效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于云平台的呼吸机运行异常监测预警系统，包括监测预警平台、数据采集单元、输入监管单元、侧面反馈单元、安全监管单元、输出分析单元、管压监测单元以及预警显示单元；

3、当监测预警平台生成执行指令，并将执行指令发送至数据采集单元，数据采集单元在接收到执行指令后，立即采集呼吸机输入端的供电数据和呼吸机的表现数据，供电数据包括呼吸机内部线路的运行电压、线路无功功率值和线损值，表现数据包括异响值、内部温度值以及平均振动频率，并将供电数据和表现数据分别发送至输入监管单元和侧面反馈单元，输入监管单元在接收到供电数据后，立即对供电数据进行运行稳定监管评估分析，将得到的异常信号发送至预警显示单元；

4、侧面反馈单元在接收到表现数据后，立即对表现数据进行外在反馈监管分析，将得到的表面特征评估系数g发送至安全监管单元，将得到的告警信号发送至预警显示单元；

5、安全监管单元在接收到表面特征评估系数g后，立即对表面特征评估系数g进行深入式整合评估分析，将得到的正常信号发送至输出分析单元，将得到的风险信号发送至预警显示单元；

6、输出分析单元在接收到正常信号后，立即采集呼吸机输出端的状态数据，状态数据包括风机的偏转值和平均转速，并对状态数据进行运行反馈自检分析，将得到的反馈指令发送至管压监测单元，将得到的影响信号经安全监管单元发送至预警显示单元；

7、管压监测单元在接收到反馈指令后，立即采集呼吸机输气管的工作数据，工作数据包括输气管内部的单位时间气流流动率和气压值，并对工作数据进行查检评估分析，将得到的危险信号经输出分析单元发送至预警显示单元。

8、优选的，所述输入监管单元的运行稳定监管评估分析过程如下：

9、s1：采集到呼吸机运行一段时间的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，将子时间段划分为k个子时间节点，k为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内呼吸机内部线路的运行电压，获取到相连两个子时间节点内呼吸机内部线路的运行电压之间的差值，并将其标记为电压波动值，获取到电压波动值的最大值和最小值，并将电压波动值的最大值和最小值之间的差值标记为波动跨度值，进而获取到各个子时间段内呼吸机内部线路的波动跨度值，将波动跨度值与存储的预设波动跨度值阈值进行比对分析，若波动跨度值大于预设波动跨度值阈值，则将波动跨度值大于预设波动跨度值阈值的部分与波动跨度值之间的比值标记为失衡倍率值；

10、s12：获取到各个子时间段内呼吸机内部线路的线路无功功率值，将线路无功功率值与存储的预设线路无功功率值阈值进行比对分析，若线路无功功率值大于预设线路无功功率值阈值，则将线路无功功率值大于预设线路无功功率值阈值所对应的子时间段标记为风险段，获取到时间阈值内风险段的总个数，同时获取到时间阈值内呼吸机内部线路的线损值，将风险段的总个数与线损值经数据归一化处理后得到的积值标记为线路风险值；

11、s13：将失衡倍率值和线路风险值与其内部录入存储的预设失衡倍率值阈值和预设线路风险值阈值进行比对分析：

12、若失衡倍率值小于预设失衡倍率值阈值，且线路风险值小于预设线路风险值阈值，则不生成任何信号；

13、若失衡倍率值大于等于预设失衡倍率值阈值，或线路风险值大于等于预设线路风险值阈值，则异常信号。

14、优选的，所述侧面反馈单元的外在反馈监管分析过程如下：

15、ss1：获取到各个子时间节点内呼吸机的异响值，以此构建异响值的集合b，获取到集合b中的均值，并将集合b中的均值标记为异响均值，以时间为x轴，以异响均值为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制异响均值曲线，同时在该坐标系中绘制预设异响均值阈值曲线，从坐标系中获取到异响均值曲线位于预设异响均值阈值曲线上方线段所对应时长和上方线段与预设异响均值阈值曲线所围成的面积经数据归一化处理后得到的积值，并将其标记为异常风险值yc；

16、ss12：获取到各个子时间节点内呼吸机的内部温度值，获取到相连两个子时间节点的内部温度值之间的差值，将相连两个子时间节点的内部温度值之间差值的均值标记为温变值，以时间为x轴，以温变值为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制温变值曲线，同时在该坐标系中绘制预设温变值阈值曲线，从坐标系中获取到温变值曲线首次与预设温变值阈值曲线相交时所形成的锐角值，并将标记为风险升温角fj，同时获取到时间阈值内呼吸机的平均振动频率pz；

17、ss13：根据公式得到表面特征评估系数g，并将表面特征评估系数g与其内部录入存储的预设表面特征评估系数阈值进行比对分析：

18、若表面特征评估系数g与预设表面特征评估系数阈值之间的比值小于1，则不生成任何信号；

19、若表面特征评估系数g与预设表面特征评估系数阈值之间的比值大于等于1，则生成告警信号。

20、优选的，所述安全监管单元的深入式整合评估分析过程如下：

21、从输入监管单元中调取失衡倍率值和线路风险值，并将失衡倍率值和线路风险值分别标号为sh和xf，同时获取到表面特征评估系数g；

22、根据公式得到运行安全评估系数，其中，f1、f2以及f3分别为失衡倍率值、线路风险值以及表面特征评估系数的预设权重因子系数，f1、f2以及f3均为大于零的正数，f4为预设补偿因子系数，取值为2.116,aq为安全运行评估系数，并将运行安全评估系数aq与其内部录入存储的预设运行安全评估系数阈值进行比对分析：

23、若运行安全评估系数aq小于预设运行安全评估系数阈值，则生成正常信号；

24、若运行安全评估系数aq大于等于预设运行安全评估系数阈值，则生成风险信号。

25、优选的，所述输出分析单元的运行反馈自检分析过程如下：

26、获取到各个子时间段风机的偏转值和平均转速，偏转值表示风机的转轴旋转一周的轨迹总长超出转轴周长的部分与转轴周长之间的比值，并将偏转值和平均转速与存储的预设偏转值阈值和预设平均转速阈值进行比对分析，若偏转值大于预设偏转值阈值，平均转速小于预设平均转速阈值，则将偏转值大于预设偏转值阈值所对应子时间段的总个数与平均转速小于预设平均转速阈值所对应子时间段的总个数之和标记为输出风险值，并将输出风险值与其内部录入存储的预设输出风险值阈值进行比对分析：

27、若输出风险值小于预设输出风险值阈值，则生成反馈指令；

28、若输出风险值大于等于预设输出风险值阈值，则生成影响信号。

29、优选的，所述管压监测单元的查检评估分析过程如下：

30、t1：将输气管划分为g个子长度段，g为大于零的自然数，获取到时间阈值内各个子长度段内的单位时间气流流动率，获取到子长度段内的单位时间气流流动率的最大值和最小值，并将子长度段内的单位时间气流流动率的最大值和最小值之间的差值标记为气流跨度值；

31、t12：获取到时间阈值内各个子长度段内的气压值，获取到子长度段内的气压值的最大值和最小值，并将子长度段内的气压值的最大值和最小值之间的差值标记为风险压差；

32、t13：将气流跨度值和风险压差与其内部录入存储的预设流跨度值和风险压差阈值进行比对分析：

33、若气流跨度值小于预设气流跨度值阈值，且风险压差小于预设风险压差阈值，则不生成任何信号；

34、若气流跨度值大于等于预设气流跨度值阈值，或风险压差大于等于预设风险压差阈值，则生成危险信号。

35、本发明的有益效果如下：

36、（1）本发明通过从供电输入端、状态表现以及输出端三个角度对呼吸机进行全面性的异常监管，有助于整体提高分析结果的准确性和监管效率，以便及时的对呼吸机进行预警管理，以提高呼吸机的运行安全性和稳定性，即对供电数据进行运行稳定监管评估分析，以降低供电输入端对呼吸机运行的影响，而对表现数据进行外在反馈监管分析，以便从呼吸机运行表现特征的角度进行分析，判断呼吸机运行表现是否正常，以提高呼吸机的运行监管预警效果，以及对供电和表现信息进行整合分析，有助于提高对呼吸机监管分析结果的准确性；

37、（2）本发明在呼吸机对供电和表现正常的前提下，对呼吸机输出端风机的状态数据进行运行反馈自检分析，判断风机是否正常运行，以保证呼吸机气体的正常流通，而通过信息反馈的方式对呼吸机内部风机进行管理，以保证呼吸机的运行效率，且深入式的对呼吸机输气管的工作数据进行查检评估分析，以便在呼吸机正常和风机正常的前提下了解输气管的情况，以便及时的对呼吸机上的输气管进行更换和管理，以保证呼吸机的运行安全性和监管预警效果。