一种涡轮控制系统、控制方法及呼吸支持设备与流程

本申请涉及认电器领域，尤其涉及一种涡轮控制系统、控制方法及呼吸支持设备。

背景技术：

呼吸支持设备作为一项能替代或者辅助人自主通气功能的有效手段，已得到普遍的应用。特别是在一些医疗领域，其广泛应用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗以及急救复苏中，在现代医学领域内占有十分重要的位置。

目前，越来越多的睡眠型呼吸支持设备在家庭中的使用比例也越来越高，所以对于呼吸支持设备的控制性能的要求就越来越高，呼吸支持设备中最重要的一个控制就是涡轮的控制。

现在市面上的呼吸支持设备都是只有一个mcu(microcontrollerunit，微控制单元)，在一般使用情况下，不会出现问题，但是一旦长久运行，因为单一mcu的弊端诸如程序跑飞等情况就会出现，这时就会出现涡轮控制不准确，容易发生医疗事故。

申请号为201210581107.0的专利文献公开了一种涡轮控制器，主要解决的问题是：涡轮控制器多为整体密封结构，机械尺寸不可调整；较难与其他元器件匹配。而且，方案中主要也是通过与计算机连接实现相应的功能，并没有解决如果核心处理器出现长时间运行导致涡轮控制不精准的问题。

因而现有的呼吸支持设备的涡轮控制方案还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请的目的在于提供一种涡轮控制系统、控制方法及呼吸支持设备，能够满足呼吸支持设备长时间运行，即使出现主mcu出现故障的情况下，依然能够准确的控制涡轮，提高呼吸支持设备的整体性能。

为了达到上述目的，本申请采取了以下技术方案：

一种涡轮控制系统，包括主mcu以及与所述主mcu根据默认协议双向通信的从mcu；

所述主mcu用于控制外围系统；

所述从mcu用于根据所述主mcu的指令通过涡轮控制模块驱动涡轮。

优选的所述的涡轮控制系统，所述主mcu的uart1口与所述从mcu的uart2口连接；所述默认协议的命令包括：包头、命令码、包长度、数据、校验和、包尾。

优选的所述的涡轮控制系统，所述校验和根据所述命令码、所述包长度、所述数据得到，用于判断所述命令的正确性。

优选的所述的涡轮控制系统，所述涡轮控制模块为pid控制器。

优选的所述的涡轮控制系统，所述主mcu的i/o1口与所述从mcu的i/o2口连接，所述主mcu通过所述i/o1口向所述从mcu的所述i/o2口输出高电平；

所述从mcu的i/o2口收到输入的高电平后，还用于在第一预定时间内仍未收到所述主mcu发来的指令数据。

优选的所述的涡轮控制系统，所述外围系统包括：存储模块、系统报警控制模块、联网控制模块、呼吸状态检测模块、校准控制模块、硬件报警控制模块、显示控制模块、实时治疗控制模块、按键控制模块。

一种所述系统的控制方法，包括步骤：

a、机器上电，对系统软、硬件初始化；

b、所述主mcu向所述从mcu发出握手指令；

c、握手成功后，所述主mcu将模块目标压力值指令及模式指令发送到所述从mcu；

d、系统开始工作后，所述主mcu实时发送实时输出压力值指令到所述从mcu；

e、所述从mcu根据接收到的所述目标压力值指令和所述实时输出压力值指令对涡轮进行控制。

优选的所述的控制方法，所述步骤c还包括：

若第一预定次数握手未成功，或者所述主mcu发出数据指令后第二预定时间内未收到任何回复，则对所述从mcu执行复位操作，复位后，所述主mcu再次向所述从mcu发出握手指令，若第二预定次数复位后仍握手未成功，则发出通讯失败警报。

优选的所述的控制方法，所述步骤b还包括：

所述主mcu通过i/o1口向所述从mcu的i/o2口输出高电平，若所述从mcu在第一预定时间内没有接收到所述主mcu的数据指令，则发出通讯失败警报。

一种呼吸支持设备，使用任一所述的控制系统进行工作。

相较于现有技术，本申请提供的一种涡轮控制系统、控制方法及呼吸支持设备，其中从mcu只负责控制涡轮的控制，主mcu负责系统的其他控制部分，主、从mcu之间通过串口进行通信，这样就可以保证系统在长时间运行中，不会出现主mcu超负荷运行，导致故障发生的情况，还可以大大提高涡轮的控制速度，从而提升呼吸支持设备的整体性能。

附图说明

图1是本申请提供的控制系统的结构图；

图2是本申请提供的主mcu与从mcu之间串口连接电路图；

图3是本申请提供的控制方法流程图。

mcu(microcontrollerunit，微控制单元)

uart(universalasynchronousreceiver/transmitter，异步串行通信口)

pid(proportionintegraldifferential，比例单元p、积分单元i和微分单元d)

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例1

请一并参阅附图1-2，本申请提供一种涡轮控制系统，包括主mcu1以及与所述主mcu1根据默认协议双向通信的从mcu2。具体的，所述从mcu2根据所述主mcu1的指令通过涡轮控制模块驱动涡轮工作，所述主mcu1用于处理系统任务。

具体的，所述主mcu1负责控制除涡轮外的所有所述外围系统，所述从mcu2只负责控制涡轮。在软件任务中，所述主mcu1负责控制呼吸支持设备的存储任务、系统报警控制任务、联网控制任务、呼吸状态检测任务、校准控制任务、硬件报警控制任务、显示控制任务、实时治疗控制任务、按键控制任务等系统运行的主要任务，所述从mcu2只负责涡轮控制这一个任务。

具体的，所述主mcu1的uart1口与所述从mcu2之间的uart2口进行双向通信，在双向通信中，使用的所述默认协议的格式如下：

其中，包头：内容固定为0x70；

命令码：用于使用特定数值代表相应的指令；

包长度：整个数据包的字节数长度，包括所述包头和所述包尾；

数据：为所述命令码中所述指令的具体含义的表达，数据长度为0-10个byte，所述表达在ascii表上匹配为具体的值，将所述值转换成16进制进行内容表达；

校验和：所述命令码、所述包长度以及所述数据长度的累加求和；

包尾：内容固定为“0x7e”。

具体的，其中的字节排列为系统的存储方式，按照系统的内部机制运行。

进一步的，所述命令码中所述特定数值的取值范围为0x01-0x06，其中具体的取值含义为：

0x01：握手指令，上电初始化完成后，所述指令内容为“hand”，；

0x02：目标压力值指令，所述指令内容为数字或者对应标准的表达；当根据需要修改呼吸输出压力值参数时，主mcu1通过此指令向从mcu2发送目标压力值；

0x03：模式指令，所述指令内容为数字或者对应标准的表达；当选择不同的工作模式时，如单水平或者双水平模式，相应的涡轮控制方案也不同，由主mcu1向从mcu2发出；

0x04：实时输出压力值指令，所述指令内容为数字或者对应标准的表达；所述实时输出压力值是主mcu1采集到实时的压力输出值，由主mcu1向从mcu2发出；

0x05：所述从mcu2回复指令，所述指令内容为“ok”；当所述主mcu1发送的握手指令，所述从mcu2收到能够正常收到时，所述从mcu2进行回复的指令；

0x06：所述从mcu2回复指令，所述指令内容为“error”；主要针对的是所述主mcu1发出的握手指令，当握手未成功时，所述从mcu2进行回复指令；所述握手未成功为所述校验和不正确。

进一步的，本系统中的所述涡轮控制模块为pid控制器，能够实现当所述主mcu1传输过来相应的所述目标压力值指令、所述模式指令、所述实时输出压力值指令的时候，所述pid控制器能够根据相应的需求进行自动调节，控制所述涡轮。这里应当说明，根据所述目标压力值指令、所述模式指令、所述实时输出压力值指令做出相对应的控制涡轮驱动的操作，不限于所述pid控制器，本发明所述的涡轮控制模块可以是一个现有的独立控制器件，也可以是分体式的控制器件。

优选的，在进一步实施中，所述主mcu1与所述从mcu2之间还通过i/o口进行连接，主要用于，进行后备对接，当系统运行后，当要进行数据传输的时候，所述主mcu1会向所述从mcu2通过所述i/o口输出高电平，进而会传送数据指令；当所述从mcu2接收到所述主mcu1发送的高电平后，在第一预定时间内，没有收到相应的数据指令，则发出通信失败告警信息。在实际操作中，所述第一预定时间可以设定为30秒、45秒、1分钟等。

实施例2

请一并参阅附图3，本发明提供一种呼吸支持设备系统的控制方法，包括步骤：

s100、机器上电，对系统软、硬件初始化；

s200、所述主mcu1向所述从mcu2发出握手指令；

s300、握手成功后，所述主mcu1将模块目标压力值指令及模式指令发送到所述从mcu2；

s400、系统开始工作后，所述主mcu1实时发送实时输出压力值指令到所述从mcu2；

s500、所述从mcu2根据接收到的所述目标压力值指令和所述实时输出压力值指令对涡轮进行控制。

本方法将涡轮的控制工作独立出来，将所述主mcu1的运算资源空余，这样在所述主mcu1控制系统的其他功能的时候，就可以更加的方便快捷，就可以做到有效的控制。使用双mcu进行控制的技术方案，可以将呼吸支持设备中最重要的涡轮通过一个单独的mcu进行控制，其他的系统控制任务放入另一个mcu当中，单独mcu对涡轮的控制速度更快，更准确，可以做到mcu的最优资源都供给涡轮控制，提升涡轮的控制性能，进而优化呼吸支持设备本身的性能。

进一步的，在步骤s300中，还包括：

若第一预定次数握手未成功，或者所述主mcu1发出数据指令后第二预定时间内未收到任何回复，则对所述从mcu2执行复位操作，复位后，所述主mcu1再次向所述从mcu2发出握手指令，若第二预定次数复位后仍握手未成功，则发出通讯失败警报。具体在实施中，所述预定次数的取值范围设定为5-10次；所述第二预定次数的取值范围为2-5次；所述第二预定时间的取值范围设定为30-90秒。

优选的，当主mcu1连续收到5次所述从mcu2的反馈指令为“error”，或者当主mcu1向所述从mcu2发出指令后1分钟内未收到任何指令回复，则对所述从mcu2进行复位，并进行再次握手通讯，如果连续三次复位仍未握手成功，就发出主、从mcu2通讯失败报警。

进一步的可以判定通信失败的方法为在所述步骤s200还包括：

所述主mcu1通过i/o1口向所述从mcu2的i/o2口输出高电平，若所述从mcu2在第一预定时间内没有接收到所述主mcu1的数据指令，则发出通讯失败警报。

实施例3

本发明还提供一种呼吸支持设备的技术方案，主要使用实施例1中的控制系统进行工作，使用双mcu控制方案的呼吸支持设备，其中所述从mcu2只负责控制涡轮的pid控制，所述主mcu1负责呼吸支持设备的其他控制部分，所述主mcu1与所述从mcu2通过串口进行通信，这样就可以大大提高涡轮的控制速度，从而提升呼吸支持设备的整体性能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本申请的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。