基于Labview的医院输液点滴系统设计

何莎莎，祝加雄

（乐山师范学院物理与电子工程学院，四川乐山，614000）

基于Labview的医院输液点滴系统设计

何莎莎，祝加雄

（乐山师范学院物理与电子工程学院，四川乐山，614000）

本文详细地介绍了一个医院输液点滴监测系统设计的过程。该系统主要包括以下几个模块：51单片机最小系统、拉力传感器模块、WiFi模块、labview上位机数据处理模块、电源模块。该系统组成结构简单并且智能化。经过多次实验测试可以知道该系统运行可靠、稳定。

STC89C51；WIFI；拉力传感器；labview；监测流速

0 引言

医院的输液形式还是一成不变的遵循传统模式，即是利用液体的势位差将液体输送到病人的体内, 通过用软管夹对软管的夹紧和放松来控制输液瓶的输液滴速, 这样的输液方式对重病患者及医护人员的监护造成管理上的极大不便。设计一个操作简单、系统稳定高、可靠性强且系统智能化的实时输液滴速监测系统势在必行，这样才有利于病人的输液监测和方便医护人员的的监控管理。

1 总体设计

基于labview的医院点滴输液系统设计是由51单片机最小系统，拉力传感器，WiFi模块，labview数据处理上位机，电源模块等组成。下位机负责的主要工作有：当电源开启后，挂上输液瓶，通过拉力传感器实现实时采集输液瓶的重量的变化数据，利用输液瓶的重量变化量来判断输液滴速的快慢。然后，把拉力传感器采集回来的重量变化值通过WiFi发送器经单片机处理，发送至WiFi接收器。与上位机连接通信。上位机负责的主要工作有：上位机通过串口接收WiFi接收器传输的输液瓶重量变化值。通过重量值来判断滴速值。看其是否正常，是否掉针，是否空瓶。同时上位机会发出报警。已便护士在第一时间处理紧急情况。整体的设计原理框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 下位机整体设计思想

下位机的整体设计思想为：病人输液后引起的输液瓶重量变化，经过拉力传感器采集数据，然后由A/D转化放大，由wifi模块发送传输至单片机，单片机在进行进一步的一系列的数据处理操作，这样就构成了数据传输的客户端。

图1 整体设计原理图

2.2 单片机最小系统

单片机最小系统是由晶振、复位电路、电源电路、烧制程序的下载口等四部分电路组成。

2.3 拉力传感器

拉力传感器，也名为电阻应变式传感器，也就是说其可以检测物体在一段时间内一前一后的重量变化，将测量到的物体重量变化量发送至单片机，再由单片机处理一系列指令得出物体重量变化量，无需要手动测量且测量结果精确度高，可靠性强。

2.4 wifi模块

WiFi可以单独的作为一个传输点，也可以多个传输点组合，具有可组网的优势，在本设计中，用一个WiFi作为数据发送（客户端），另一个WiFi作为数据接收（服务器）。形成一个小小的局域网。具有传输效率高，安全性可靠的优点，在下位机中，可以作为数据发送端，在上位机中，可以做数据接收端。

2.5 电源模块

电源模块给电源供电，对于该系统来说非常重要。关系到系统能不能正常工作。如果系统断电了，不管是拉力传感器、WiFi模块还是51单片机都不能继续工作，因此电源很重要。电源模块采用的是LM2940芯片搭建的电源电路,输入的是9v直流电源，通过稳压芯片固定输出5v的直流稳压电源。

3 客户端和服务器程序设计

3.1 客户端设计

客户端的大概设计理念为：客户端程序开始之后，接着是wifi模块初始化，初始化完成之后，读取物品重量，判断读取到的重量值是否大于0，如果读取到的物品重量值小于0的话要回到程序初始化之后，重新读取物品重量值。如果读取到的物品重量值大于0，程序继续往下走，继而是传输物品重量到服务器，即WiFi数据接收端，结束程序。

3.2 服务器的设计

服务器程序设计思想大概如下：服务器程序开始之后，接着是程序初始化，初始化完成之后是WiFi接收器接收数据，把数值传送值串口，判断串口是否有值，如果串口没有数值，返回程序初始化之后。如果串口有值，则与上位机建立通信，把串口数值发送至上位机。

4 上位机设计

上位机是利用labview编程。本系统的上位机设计思想是：把下位机在一段时间内采集回来的重量变化通过WiFi数据接受器把数据传输至串口，与上位机通信，传输的数据很长，包含设备号，数值，还有一些标识符等，对其长数据进行字符串匹配以区别不同的设备号发送的数据。上位机把每一次读取的值存储下来做差值再除以他们的时间间隔就是它们的滴速，即d1是时间间隔内WiFi数据接受器发送的滴速值。d2是人为规定的标准值。用两者滴速作比较，来判断滴速是否在正常滴速范围内，如果d1在规定的正常滴速范围内，则亮起绿灯，以示正常。如果d1不在规定的正常范围内，如低于规定正常滴速范围，则亮起蓝灯，以示警告。如高于规定的正常滴速范围，则亮起红灯，以示报警。

5 labview上位机程序及测试结果

5.1 前面板

前面板数据显示如下图2所示。

图2 前面板数据显示图

5.2 实验数据

实验数据验证了我们设计的猜想，即用本次的数值减去上一次的数值，两者之差就是一段时间内液体的减少量。差值除以一段时间就是流速。再与规定正常范围值作比较，就知道流速是否是正常。

6 结论

本文详细讲述了医院输液点滴监控地设计过程，制作了一套简单且又可靠的点滴监控系统。本系统的创新点在于利用WiFi模块进行组网，利用WiFi传输的可靠性，准确性来进行数据传输。硬件电路结构简单。加上无线WiFi的传输减少了接线的复杂度，避免了硬件的短接、虚接等导致的系统工作不正常，另一点则是利用压力传感器采集输液瓶重量变化量。压力传感器是利用应变电阻效应制成的原件，通过外力至使应变片的电阻发生变化。从而测量出重量。而且测量结果精准无误，可靠性强。

[1]李刚.基于单片机的液体点滴速度监测与控制设计[J].科技风.2016 年3 月上.

[2]李广军.微机系统原理与接口技术.

[3]曾惠芳,廖颀.基于单片机的医疗点滴输液控制系统设计.

Design of Hospital Infusion System Based on Labview

He Shasha,Zhu Jiaxiong
（School of Physics And Electronic Engineering of Leshan Normal university, Leshan Sichuan,614000）

In this paper, We design detailedly a process of Hospital infusion monitoring system,which had the following several modules such as 51 singlechip minimum system, Tension sensor module , WiFi module, data processing module of LabVIEW upper computer and Power module and so on. The structure of system can not only simple but also Intellectualization obviously.Actually, the system which is proved to be reliable and stable by many experiments.

STC89C51; Wifi; Tension Sensor; Labview; Monitoring velocity

四川省大学生创新实践项目（项目编号：201610649057）。

何莎莎(1995-)，女，汉族，籍贯广西桂平，大学本科，学生，研究方向电子信息工程。通信作者：祝加雄(1980-)，男，籍贯四川乐山，讲师，副教授，研究方向为模式识别与智能系统。