力控的高壓氧艙系統(tǒng)設(shè)計(jì)和解決方案

高壓氧，是近年興起的一種在高于一個(gè)大氣壓環(huán)境中吸入純氧來(lái)治療某種疾病的一種手段。對(duì)于缺氧、缺血性疾病，或因缺氧、缺血引起的一系列疾病，高壓氧治療都可取得良好的療效；對(duì)于一些感染性和自身免疫性疾病，通過(guò)高壓氧治療也能取得較好的效果。常人經(jīng)過(guò)高壓氧環(huán)境治療，可以有效地增強(qiáng)腦細(xì)胞活力、提高記憶力及反應(yīng)力、改善睡眠質(zhì)量，并達(dá)到美容健身等輔助效果。

力控的多艙高壓氧治療監(jiān)控及視頻監(jiān)視系統(tǒng)，可良好地實(shí)現(xiàn)進(jìn)艙、加壓、穩(wěn)壓、吸氧、減壓、出艙的壓力和氧濃度的全程自動(dòng)控制，支持艙體環(huán)境空氣壓力和吸氧壓力的常規(guī)方案及自定義方案，在安全限度內(nèi)嚴(yán)格控制壓力變化速率，實(shí)現(xiàn)壓力曲線的平滑過(guò)渡，支持多路語(yǔ)音切換、多路視頻切換監(jiān)視等功能，具有過(guò)壓、變送器失效、斷路、溫度過(guò)高過(guò)低及失控報(bào)警能力，雙機(jī)熱備支持為有更高可靠性需求用戶提供更佳的監(jiān)控環(huán)境。采用此種平臺(tái)，可以有效地改善治療條件，更好地提高治療效果，并且極大地降低了患者的治療風(fēng)險(xiǎn)。

一、系統(tǒng)組成

板卡類(lèi)：PCI1713、PCI1760、PCI1756、PCL727、V878-PRO等；

檢測(cè)設(shè)備：壓力變送器、熱電阻、氧分析儀、氧流量檢測(cè)儀、接近開(kāi)關(guān)等；

控制輸出設(shè)備：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)等；

視頻設(shè)備：攝像頭等。

系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)：模擬量輸入62點(diǎn)（3個(gè)壓力變送、8個(gè)閥位信號(hào)、45個(gè)氧流量檢測(cè)、3個(gè)溫度傳感、3個(gè)氧分析），模擬量輸出8點(diǎn)（主副艙及過(guò)渡艙6個(gè)調(diào)節(jié)閥、1個(gè)供氧閥、1個(gè)總儲(chǔ)氣閥），數(shù)字量輸入6點(diǎn)（3個(gè)風(fēng)機(jī)、3個(gè)艙門(mén)接近開(kāi)關(guān)），數(shù)字量輸出7點(diǎn)（3個(gè)風(fēng)機(jī)、3路聲音切換、1路聲光報(bào)警）。

二、功能特點(diǎn)及技術(shù)要求

1、特點(diǎn)：

* 常規(guī)治療方案及用戶自定義方案控制；

* 環(huán)境氧濃度，吸氧壓力等的全程控制；

* 治療過(guò)程氧濃度控制；

* 多艙不同控制方案的同時(shí)操艙；

* 自動(dòng)通風(fēng)、回風(fēng)；

* 多路語(yǔ)音提示切換；多路視頻監(jiān)視切換；

* 雙機(jī)熱備冗余支持；

* 壓力、溫度、氧濃度超限報(bào)警；

* 檢測(cè)器斷線、失效報(bào)警；

* 系統(tǒng)失控報(bào)警；

* 環(huán)境溫度≥45℃自動(dòng)緊急泄壓確認(rèn)；

* 吸排氧量統(tǒng)計(jì)；

* 病例記錄統(tǒng)計(jì)；

* 全程控制曲線記憶存儲(chǔ)。

2、語(yǔ)音提示：

（1）、進(jìn)艙前；

（2）、加壓階段；

（3）、穩(wěn)壓階段；

（4）、第一次吸氧；

（5）、第一次吸氧結(jié)束；

（6）、第二次吸氧；

（7）、第二次吸氧結(jié)束；

（8）、減壓階段；

（9）、治療結(jié)束。

3、技術(shù)要求：

艙內(nèi)環(huán)境氧濃度：《24%

環(huán)境壓力范圍：≤0.6Mpa

供氧壓力：0.45~0.65Mpa

環(huán)境壓力變化速率：≤0.01Mpa／分

供氧壓力變化速率：≤0.05Mpa／分

緊急泄壓時(shí)間：《2.5分

三、系統(tǒng)組態(tài)：

力控提供了支持包括DCS、PLC、智能模塊、智能儀表、板卡、控制器等設(shè)備驅(qū)動(dòng)，在配置之前首先安裝研華板卡附帶的驅(qū)動(dòng)程序，然后在系統(tǒng)幫助指引下很容易實(shí)現(xiàn)IO的驅(qū)動(dòng)。通過(guò)在draw中點(diǎn)擊導(dǎo)航器中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)—I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)—板卡—研華，來(lái)配置板卡驅(qū)動(dòng)部分。同時(shí)力控組態(tài)環(huán)境提供了視頻支持能力，可以通過(guò)插入視頻控件來(lái)完成V878-PRO最多四路視頻的實(shí)時(shí)監(jiān)視。

語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)方面，因系統(tǒng)支持多艙的同時(shí)自動(dòng)控制過(guò)程，PC機(jī)的一路聲音輸出需要有選擇地輸送到某一個(gè)艙體，可以通過(guò)PCI1760來(lái)實(shí)現(xiàn)多艙語(yǔ)音提示切換。

力控策略生成器為實(shí)現(xiàn)類(lèi)如壓力曲線的控制提供了簡(jiǎn)易構(gòu)建方法。在控制策略中放置PID控制功能塊，在PID前端用一個(gè)斜坡功能塊的輸出作為PID控制的設(shè)定值，構(gòu)成壓力曲線的控制過(guò)程。斜坡控制最多支持25個(gè)時(shí)間段，最長(zhǎng)控制時(shí)間為49天。斜坡功能塊主要用于升降溫度或壓力等的曲線控制，也可以用于單元的自動(dòng)啟動(dòng)和簡(jiǎn)單控制，可設(shè)定時(shí)間單位、時(shí)間范圍、各個(gè)斜坡段數(shù)值、回路方式等參數(shù)，可完全滿足氧艙壓力控制需求。

策略生成器PID功能塊，根據(jù)設(shè)定值SV和過(guò)程測(cè)量值的偏差完成PID算法。PID控制回路有三種方式：MAN，AUT和CAS。在不同狀態(tài)時(shí)，具有自動(dòng)跟蹤、無(wú)擾動(dòng)切換等功能。

PID功能塊屬性中有測(cè)量值、設(shè)定值、控制方式、緊急聯(lián)鎖狀態(tài)，和P、I、D、安全聯(lián)鎖值、正/逆動(dòng)作、偏差死區(qū)等多個(gè)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜PID整定處理。

當(dāng)出現(xiàn)某一特殊狀態(tài)如連鎖動(dòng)作時(shí)，如果緊急聯(lián)鎖狀態(tài)被置為ON， PID控制回路將自動(dòng)從AUT切換到MAN狀態(tài)，同時(shí)將輸出值設(shè)定為預(yù)先給定的安全聯(lián)鎖值。

策略生成器中的通用線性化功能塊，可以對(duì)輸入進(jìn)行分段線性化處理，修正由于檢測(cè)元件非線性化造成的誤差，為監(jiān)控平臺(tái)提供準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。

主副艙和過(guò)渡艙都可實(shí)現(xiàn)常規(guī)方案及自定義方案控制，并提供交互的控制能力；其中過(guò)渡艙是為醫(yī)務(wù)人員在患者穩(wěn)壓吸氧期間入艙治療、或患者出現(xiàn)不適需要緊急出艙而設(shè)立，因此監(jiān)控系統(tǒng)提供了過(guò)渡艙的無(wú)人狀態(tài)快速升降壓，有人狀態(tài)自定義升降壓方案選擇等特殊處理。

力控提供了易于使用的報(bào)表功能，方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及存檔。

力控的實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖可以實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)曲線顯示；支持壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的歷史趨勢(shì)圖及歷史報(bào)表功能，方便實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及患者操艙治療數(shù)據(jù)回顧，為日后解決疑難問(wèn)題提供了必要的數(shù)據(jù)參考。

力控有強(qiáng)大的DDE、OLE、ODBC支持能力，并提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ActiveX控件接口——DBCOM。DBCOM不但支持本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，還支持分布式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。使用戶可以在常用開(kāi)發(fā)環(huán)境（如VC++、VB、VFP、 Delphi、FrontPage、C++ Builder等）下調(diào)用DBCOM來(lái)訪問(wèn)DB中的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理提供了便利。

力控的高壓氧艙解決方案，為有更高可靠性要求的用戶提供了雙機(jī)熱備方式。從機(jī)時(shí)刻監(jiān)測(cè)主機(jī)運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)故障或停止響應(yīng)，立即接管整個(gè)系統(tǒng)，并發(fā)出必要的報(bào)警指示，以確保高壓氧艙環(huán)境的可靠性。

四、調(diào)試運(yùn)行

調(diào)試運(yùn)行階段，主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，進(jìn)行PID參數(shù)方案設(shè)定，在保證平穩(wěn)控制的同時(shí)，具有較好的系統(tǒng)響應(yīng)能力；壓力、溫度、氧濃度檢測(cè)設(shè)備的零點(diǎn)校正處理；復(fù)位調(diào)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。并根據(jù)氧艙不同于其它環(huán)境的易燃易爆性，要求艙內(nèi)相關(guān)設(shè)備，接近氧源的檢測(cè)及控制設(shè)備、監(jiān)控線路、接線端子等必須達(dá)到防爆要求，不能超過(guò)氧艙規(guī)范的電壓限定，做好系統(tǒng)接地及屏蔽處理，并著力測(cè)試整體的安全性能指標(biāo)及報(bào)警聯(lián)鎖、雙機(jī)熱備冗余、自動(dòng)緊急泄壓等功能，在保證良好的控制效果和交互能力的同時(shí)，消除隱患，確保治療環(huán)境的安全。

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