目前输液监控普遍采用人工控制方式，为解决医用输液监控存在低效、不人性化的缺点，文中设计了一种基于蓝牙的智能输液监控系统。
系统包括智能输液监控器（硬件）和远程无线监控平台（软件）两部分，以STC89C52单片机为控制核心，采用红外传感器对液滴进行检测，利用步进电机结合调速阀实现液滴滴速的调节。
利用无线蓝牙技术进行数据传输，实现自动或远程操作输液过程的速度控制和自动切断，以及对多台输液监控器装置的监控与预警管理。
该设计很好地响应了智慧医疗，对提高医疗服务系统高效运行具有较好的参考价值。

　　关键词：智能输液；监控平台；蓝牙技术；智慧医疗
　　中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）10-0-04
　　0 引 言
　　物联网技术开启了万物互联的时代，并且随着智慧城市建设的加速推进及物联网技术对各行业的逐步渗透，“智慧+”概念应运而生，诸如智慧能源、智慧交通、智慧医疗等“遍地开花”，可以说，物联网技术给各行业带来了产业模式上的“新革命”。
智慧医疗作为智慧城市的重要组成部分，更受到重要影响。
作为医疗系统中平常却至关重要的一环，输液系统的智能化程度还不够高，如今大多数医院静脉输液控制主要采用人工方式，由病房端发出警报信号，人工监控药液的输入情况，这种人为监控模式很有可能因为患者的疏忽造成医疗事故，存在安全隐患[1，2]。

　　本文设计了一种基于蓝牙通信的智能输液监控系统，采用红外检测、单片机、步进电机和蓝牙技术实现对输液滴速的控制、显示、自动关断以及声光报警，并通过连接上位机实现远程监控。
监控人员通过上位机在监控室内就可以实现对多个病房的输液控制，大大节省人力，减轻了医护人员的工作压力。
此外，本系统还具有短信提醒功能，且整体安装方便、监控精准、成本低廉。

　　1 总体系统设计
　　系统结构如图1所示，主要包括智能输液监控部分和无线网络通信模块。
其中智能输液监控部分采用STC89C52型单片机，最小系统为控制器，附以液滴滴速信号采集、按键输入、显示输出、控制器件输出和无线通信电路[3，4]。

　　设计出一种能够控制输液速度的控速阀，配合步进电机实现输液速度控制，通过红外检测系统以及人机交互模块形成下位机[5]。

　　系统采用CC2541低功率蓝牙模块4.0、GSM模块实现与上位机的通信传输功能。
系统实物具有一体化便携等特点。

　　系统利用红外传感模块实时采集液滴滴速，反馈到控制器由控制器程序进行计算，并与预设的数值进行比较，从而由控制器发出相应的命令，指挥相应的硬件单元做出相应的动作，同时控制器也将采集所得的数据上传到远程无线监控平台，在上位机进行显示监控，同时给护士手机发送信息，进行更换药液的操作，实现无线组网运行。

　　2 硬件设计
　　2.1 硬件组成整体框图
　　根据输液检测控制器的功能要求，设计了图2所示的系统硬件框图。

　　输液检测部分采用STC89C52作为微处理器，蜂鸣器和二极管用于声光报警，LCD1602显示屏作为硬件显示模块，GSM模块作为通信模块，通过按键进行信号的输入，用DM542驱动器驱动步进电机作为液滴控速器。

　　2.2 滴速检测模块
　　液滴速度的检测广东深圳专业粪便分析仪产品设计公司医疗电子：从治病向保健延伸，便携产品领风骚采用红外传感器。
红外对管传感器由红外发射管和受光管组成，主要功能是实现电―红外线―电的转换。
由于红外光波长比可见光长，受环境中的可见光影响较小，其红外系统具有尺寸小、重量轻、安装便捷等优点。
因此可作为检测液滴滴速的首选传感器。

　　液滴检测采用红外对管发射接收，对环境光线适应能力强，测量误差小于±2滴。
其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字低电平信号[6]。
低电平信号由单片机中断收集。
计数检测电路如图3所示。
可通过电位器旋钮调节检测距离，根据接收到的光强强弱判断是否有液滴滴下[7]。
检测电路如图4所示。

　　在液滴落下时会阻挡接收管接收红外线，模块便产生一组脉冲。
当微处理器检测到中断口由1到0的逻辑跳变时，表明有一滴液体滴下。

　　每5 s刷新一次，采集5 s内的液滴滴数，得到速度，剩余时间通过总体积计算。

　　设液滴总滴数为广东深圳专业医用产品造型工业产品设计3D走入医疗M，计时器每5 s刷新一次，在5 s内记录的液滴滴数为N，则在这5 s内的平均速度=N/5。
在液滴开始滴落时，记录该次测量之前的液滴总滴数P和刷新次数f。
经过多次测量以及实验，标定液滴的体积约为1/21 mL，显示剩余时间为：
　　2.3 液滴控速模块
　　控速是以挤压输液管控制液滴速度为依据，采用椭圆形树脂片，与电机输出轴同轴嵌套。
电机旋转角度不同，树脂片对输液管的挤压程度不同，从而使得液滴滴速亦不同。

　　其中树脂片为椭圆形，且模型挤压侧布有均匀的凹凸齿，可增大动摩擦因数，减少两者之间的相对运动，使得电机转过的角度与椭圆形模型转过的角度相等。

　　输液管也被固定在执行单元，即固定于图5所示的“凸”字形模型中，模型内壁对输液管的支撑使得椭圆形模型能够按一定角度�D压到输液管，不随椭圆形模型的转动而移动，其机械结构如图5所示。

　　由工作原理可知，液滴滴速与椭圆形模型的旋转角度，即电机的旋转角度成一定关系，但在调节过程中，由于橡胶粘度与液滴粘度，以及椭圆形模型的弹性模量等因素均为非线性控制量，且移动距离、移动阻力、对输液管的压力等参数也难以计算，只可通过对多个角度采样得到相应的液滴滴速来分析两者之间的关系。

　　因此，液滴滴速调节范围被设置为4个档位。
据了解，不同的年龄、疾病、病程和药物，以及病人个体差异和静脉状况对静脉输液的适宜速度有着不同的要求。
　　但由于影响因素过多，因此只从年龄因素入手，忽略特殊体质患者，设置四个档位，分别是青年档、中年档、老年档以及复位档，档位可以手动调节，从上位机实现远程控制。
具体档位参数见表1所列。

　　2.4 人机接口模块
　　调节液滴滴速的方法主要有两种：上位机调节和手动调节。
手动调速是通过对按钮动作，形成信号，输入控制器得以执行。
按钮面板一共设置了8个按钮，其功能见表2所列。

　　液滴的滴速也可以通过上位机远程控制。
护士可以在上位机界面直接修改速度、毫升量等参数，这些被修改的数据信息将会作为命令通过蓝牙传送至下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制电机设备。

　　此外，当传感器检测到液滴滴速为零时，电机会控制椭圆形齿轮压紧输液管使其关断，以避免输液完毕，病人、护士均未发现导致血液回流的危险状况发生。

　　2.5 下位机显示模块
　　本系统采用LCD1602显示屏对输液系统的滴速以及剩余时间进行实时显示[8]。
其与单片机的硬件连接如图6所示。

　　LCD1602的并行数据接口与单片机的P0口相连，进行并行数据传输，单片机的P1.2广东深圳专业医用设备器材工业产品设计过度医疗之忧口作为使能端口，P1.0作为命令/数据选择引脚，P1.1作为读/写选择引脚。

　　显示模块可实现如下功能：
　　（1）对患者静脉输液过程中点滴滴速进行检测并通过LCD1602显示屏显示；
　　（2）通过单片机计算点滴滴速及点滴剩余时间，通过LCD1602显示屏显示；
　　（3）通过单片机计算，在点滴即将结束时发出点滴结束提醒信号；
　　（4）利用无线传感器网络稳定传输患者的地址、点滴结束提醒、患者当前点滴滴速、点滴剩余时间等信号至监控平台。

　　2.6 通信传输模块
　　�{牙部分利用一对蓝牙进行主从通讯，一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，蓝牙主端设备发起呼叫，查找周围处于可被查找的蓝牙设备。
主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对，配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信息。
已配对的设备，作为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但作为数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。
链路建立成功后，主从两端之间即可进行双向数据通信[9]。

　　在通广东深圳专业医用器材结构工业产品设计特色医疗信状态下，从端蓝牙设备将下位机检测的滴速、5 s内液滴数以及剩余时间发送至上位机，主端蓝牙设备可发送调速信号，控制步进电机调速结构，将转速控制在限定范围内。

　　3 软件设计
　　软件包括控制器软件及上位机监控软件。
控制器软件设计基于STC89C52主控芯片的单片机控制系统，实现对各项按键命令的读取、LCD1602显示屏的显示，进行实时数据的检测以及步进电机控制、通信模块的传输等各项功能，上位机主广东深圳专业医用设备器械外观工业产品设计我国医疗损害赔偿探析要实现在远程监控室内显示屏实时显示输液器液滴滴速和输液剩余时间、控制滴速广东深圳专业医疗产品设备工业产品设计老龄化背景下适用于老年人的智能化医疗产品的设计及根据液滴滴速及时报警的功能。

　　3.1 控制器软件
　　控制器软件的设计是在完成硬件调试的基础上，采用C语言在Keil5的开发平台上进行程序的编写调试。
程序主要由键盘输入模块、显示模块、机械控制模块、通信短信模块以及检测判断模块构成。

　　通过控制，智能输液器可以在输液过程中远程对输液情况进行实时监测，包括输液状态和输液进度等参量的管控以及紧急状态下的输液终止操作等[10]，并实时与远程监控平台通信，实现无线组网控制功能。
其流程如图7所示。

　　3.2 上位机软件功能及流程
　　上位机程序主要包括应用界面，串口通信与数据处理、发送，报警系统等主要模块。

　　护士在护士站可以通过上位机程序对患者输液情况进行实时监控，了解输液剩余时间和实时滴速。
还可以根据患者的不同情广东深圳专业医疗仪器设备外观工业产品设计中国式医疗况通过上位机对输液器液滴滴速进行调整。

　　上位机可实时显示输液器液滴滴速和输液剩余时间、控制滴速，并根据液滴滴速及时报警。

　　上位机软件流程如图8所示。

　　输液监测是上位机程序的核心部分。
通过实时监测实现护士对患者输液情况的把控，保证了患者的输液安全。
输液监测包括显示剩余时间，显示速度，调控速度和报警信息。
剩余时间是通过模拟实验求平均值后计算液滴总数与当前滴速积分之差得到的数值[11]。

　　调速功能可以直接通过上位机发出信号影响下位机进而控制滴速，此功能可以预防突发情况，第一时间保护患者安全。
在特定情况下，报警模块通过速度数据来实现报警功能，即指示灯变红并发出警报声。

　　3.3 上位机界面设计
　　上位机软件采用Qt――跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架搭配Qt Creator进行开发，Qt中信号和槽的机制满足需求，较MFC更简单，高效。
其次利用Qt可视化的UI设计使得应用界面更简洁，实用。
上位机程序系统结构框图如图9所示。

　　3.4 上位机结果显示
　　上位机界面如图10所示。
可正常显示剩余时间、当前滴速、速度档位、报警灯以及数据发送窗口。

　　4 结 语
　　在物联网技术飞速发展的时代，智慧医疗的理念逐渐深入人心。
本文通过系统化设计实现了对于输液的智能监控，测试结果表明，使用该系统后液滴滴速精度更高、响应速度更快、功能更人性化和便捷化。
此系统作为物联网技术应用于医疗领域的典型例证，具有广阔的市场前景和应用推广价值。

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