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潔凈手術(shù)室的智能控制系統(tǒng)
時間：2019-11-26
智能控制系統(tǒng)通過各種傳感器,、PLC,、PID現(xiàn)場控制器等各種執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)對手術(shù)室內(nèi)的潔凈度,、空氣溫度、相對濕度,、截面風(fēng)速、隔斷壓差,、CO2濃度,、新風(fēng)量等各種環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測及控制， 確保室內(nèi)環(huán)境符合手術(shù)需要以及各設(shè)備的正常運(yùn)行,。智能控制系統(tǒng)采用了PID調(diào)節(jié)控制,、風(fēng)量平衡及壓差智能自動控制,、環(huán)境狀態(tài)多參數(shù)實(shí)時采集、計(jì)算及控制,、能量優(yōu)化管理及節(jié)能等多種技術(shù),，實(shí)施集中監(jiān)控與多系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全過程控制及全院資源信息共享,。
① PID調(diào)節(jié)控制技術(shù)
PID調(diào)節(jié)控制技術(shù)主要用于調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)溫濕度,。 PID調(diào)節(jié)控制的控制過程如下，控制系統(tǒng)通過各種傳感器檢測出被控制量的實(shí)際信號,，與手術(shù)室所要求的目標(biāo)進(jìn)行比較,，產(chǎn)生偏差，控制系統(tǒng)根據(jù)偏差大小,，進(jìn)行PID調(diào)節(jié),，調(diào)節(jié)信號作用于各執(zhí)行裝置，使偏差減少,，以至達(dá)到平衡,，最終達(dá)到系統(tǒng)的要求。
② 風(fēng)量平衡及壓差智能自動控制
風(fēng)量平衡及壓差智能自動控制主要是用于調(diào)節(jié),、維持手術(shù)室內(nèi)的風(fēng)量以及不同房間的壓差,，精確控制手術(shù)室內(nèi)的排風(fēng)量及送風(fēng)量之間的關(guān)系，避免交叉感染,，確保手術(shù)室保持潔凈,。
在現(xiàn)代化醫(yī)院的潔凈手術(shù)部中，多種通風(fēng)和凈化設(shè)備都在同時運(yùn)行,，系統(tǒng)的換氣次數(shù)大,、送風(fēng)量大、新風(fēng)量和排風(fēng)量大,，在各房間之間必須保持風(fēng)量和壓差維持在設(shè)計(jì)的狀態(tài),，這是實(shí)現(xiàn)凈化效果、避免交叉感染的重要措施,。
凈化系統(tǒng)中安裝的各種空氣過濾器,，在經(jīng)過一段使用后，會因?yàn)榉e塵,，使得空氣通過的阻力增加,。為了克服這種阻力的增加，系統(tǒng)中安裝了壓力傳感器,，在壓力發(fā)生變化時,，控制系統(tǒng)中變頻器自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得風(fēng)量回歸正常水平，確保了手術(shù)室的換氣次數(shù),，從而確保手術(shù)室的潔凈度,。
在特殊的場合，如負(fù)壓手術(shù)室,，壓差控制極為重要,。這類手術(shù)室一般用于感染類手術(shù)，特別是諸如SARS,、結(jié)核等呼吸道傳染性疾病的手術(shù),，需要嚴(yán)格控制手術(shù)室的空氣外溢，必須確保手術(shù)室相對外界走廊或氣閘室保持負(fù)壓差,。在這些系統(tǒng)中,，利用變頻技術(shù)、定風(fēng)量技術(shù),、風(fēng)量平衡技術(shù)等,，精確控制手術(shù)室的送風(fēng)量與排風(fēng)量之間的關(guān)系，使手術(shù)室的排風(fēng)量大于送風(fēng)量,，手術(shù)室維持負(fù)壓,，另外，排出的空氣經(jīng)過高效過濾器過濾,，空氣凈化消毒裝置殺菌,，排出室外，避免對室外環(huán)境造成污染,。
③ 環(huán)境狀態(tài)參數(shù)實(shí)時采集,、計(jì)算及控制
在智能環(huán)境控制系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對手術(shù)部環(huán)境狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時采集,、計(jì)算與控制,。通過在系統(tǒng)中分布的各種溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器,、壓力或隔斷壓差傳感器及粒子計(jì)數(shù)器等各類傳感裝置，實(shí)時采集各參數(shù),，并進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)化,，自動計(jì)算出需要的其余參數(shù)，可直接用于對手術(shù)室凈化系統(tǒng)的熱濕處理控制中,。如由采集到的空氣溫度,、相對濕度，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的濕空氣計(jì)算模型,，計(jì)算空氣的含濕量,、焓值等，用于系統(tǒng)分析和選擇不同的控制模式，有助于凈化系統(tǒng)更有效地控制室內(nèi)空氣的水汽含量,，滿足對環(huán)境的舒適要求,，同時控制細(xì)菌的生長。
④ 能量優(yōu)化管理及節(jié)能技術(shù)
主要用以降低系統(tǒng)能耗,。根據(jù)全國不同的區(qū)域的氣候條件,，選擇不同的凈化系統(tǒng)，以達(dá)到最佳的適應(yīng)性,，降低能量消耗,。在東南沿海夏季高溫潮濕、冬季溫暖區(qū)域,，采用新風(fēng)深度預(yù)處理控制技術(shù),，可避免了傳統(tǒng)空氣處理方式在循環(huán)機(jī)組中進(jìn)行除濕，造成先降溫除濕后再熱升溫的冷熱抵消現(xiàn)象,，從而大幅降低了系統(tǒng)的能耗,；另外，在值班模式下,，控制系統(tǒng)會自動將風(fēng)機(jī)調(diào)整至較低轉(zhuǎn)速,，系統(tǒng)新風(fēng)量也將減少，僅送入維持房間正壓的新風(fēng),，同時排風(fēng)機(jī)關(guān)閉,，系統(tǒng)溫度、濕度控制范圍放大等,，這些控制措施可以在保證手術(shù)部凈化和溫濕度要求的前提下,，實(shí)現(xiàn)對能量的最優(yōu)化管理，減小系統(tǒng)能耗,。
⑤ 集中監(jiān)控與多系統(tǒng)集成
手術(shù)室環(huán)境控制系統(tǒng)的多參數(shù)自動控制與監(jiān)測系統(tǒng)采用上位機(jī),、下位機(jī)的分層結(jié)構(gòu)形式，中央監(jiān)控工作站負(fù)責(zé)與各個現(xiàn)場控制單元之間的通信,，管理系統(tǒng)的所有信息,，提供人機(jī)界面及接口，并通過下位機(jī)監(jiān)控整個系統(tǒng)的所有參數(shù),，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制和管理?，F(xiàn)場控制單元主要負(fù)責(zé)將所有現(xiàn)場控制、監(jiān)測信息傳送到中央監(jiān)控工作站,，接收中央監(jiān)控工作站的指令,，并根據(jù)其指令完成相應(yīng)的操作，同時監(jiān)測被控對象的所有參數(shù),。
手術(shù)室環(huán)境控制系統(tǒng)通過高速網(wǎng)絡(luò)可以與醫(yī)院的其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),， 達(dá)到多系統(tǒng)集成,，如與醫(yī)院其他設(shè)備管理系統(tǒng)、醫(yī)療氣體檢測管理系統(tǒng),、病人生理體征信息監(jiān)護(hù)系統(tǒng),、手術(shù)管理系統(tǒng)、PACS/LIS系統(tǒng),、醫(yī)療病歷管理系統(tǒng)相互聯(lián)網(wǎng),，實(shí)現(xiàn)各種資源信息的共享，形成一個有效的診斷,、搶救治療,、監(jiān)護(hù)的系統(tǒng)過程，保障病人安全,。集中監(jiān)控與多系統(tǒng)集成示意圖如下：
