基于物联网技术的输液监控系统设计

秦刚　魏光慈

摘要：针对传统静脉输液控制装置在注射过程中存在滴速控制精度低、换液或突发情况发现不及时、医务人员工作量大等缺点，本文提出了一个基于OneNET平台的输液监控系统，以Arduino为核心控制设备，红外对管检测输液的滴速和滴数，非接触式液位传感器检测余留液位，称重传感器检测药液重量，OneNET作为上位机云平台，通过ESP8266模块上传数据和解析下发命令，驱动步进点击控制药滴滴速，同时当某项值超标后会自动推送消息，医护人员可以及时掌握患者输液的实时情况，保证输液过程的安全性和可靠性。

关键字：物联网OneNET云平台输液设备

引言

随着计算机物联网技术的发展，医疗设备的智能化程度越来越高，云的概念也逐渐为人们所熟知，人们希望随时随地控制医疗过程，创造更加智能化，人性化，精确化的医疗设备。针对传统静脉输液控制装置在注射过程中存在滴速控制精度低、换液或突发情况发现不及时、医务人员工作量大等缺点，本文设计了一种新型的输液系统，该系统是由Arduino pro mini作为主控制器，由红外对管检测液体的滴速和滴数，以及储液瓶液位的高低，并将实时数据显示在串口屏上。并且基于OneNET平台，设计“输液系统应用”以接收实时滴速以及液位等数据，医务人员可通过电脑网页或手机APP实时监控病人的输液情况，由步进电机作为系统的执行机构并结合PID算法控制液体滴落速度。与现有的输液控制系统相比，该系统增加了输液状态监控、输液状态控制以及远程监控应用，使系统更加人性化。

1系统总体设计

本系统以Arduino pro mini控制器为核心，连接滴速滴数检测模块，余留液位检测模块，WIFI通信模块，HMI串口屏模块，滴速控制模块等构成整个新型输液系统。主要实现功能有：通过手机APP或電脑网页实现对滴速、滴数、余留液位的监测和提醒，以及对滴速的控制。输液系统整体框架如图l所示。

2 0neNET平台部署

用户在接入OneNET之前，先要在OneNET注册用户账户，在开发者中心下创建产品，得到产品信息的Master-APIkey，在产品中创建设备，该设备会对应一个设备ID，Master-APIkey和设备ID在程序中我们会用到，也是我们接下来成功接入平台的关键信息。然后为设备新增数据流，设计应用，设置触发器。根据该输液系统的特点，我们需要上传数据和下发命令，设备接入协议选择最为适合的EDP协议，该协议基于TCP，在ESP8266的透传模式下就可以完成上报数据和下发命令。

串口屏负责显示传感器测得的各项数值。使用USARTHMI软件进行设计，串口屏的界面设计非常简单，所见即所得，而功能的设计则需要进行编程。该系统可以实时显示时间，滴速，滴数，余留液位以及预计时间，并且可以修改当前药瓶的容量

3 Arduino程序设计

宏定义产品Master-APIkey和设备ID，即为Master-APIkey和设备ID。初始化串口，TX、RX口连接ESP8266作为通信端;Dl0、Dll作为软串口（SoftwareSerial hmi（10，11》连接串口屏。定义并初始化滴速，滴数，余留液位，预计耗时。定义处理EDP协议包的指针。发送AT命令至WiFi模块检测模块的存在。初始化串口屏模块的波特率为9600，WIFI模块的波特率为115200。

同时还需上传数据至OneNET平台，发送EDP包连接OneNET平台，如果没连接或连接中断则进行连接，如果连接成功的则发送数据。因为该系统不仅要上传数据，还要根据用户下发的命令进行调控输液的速度，因此要解析出冗长的下发命令中我们真实想获取的数据字节，才能进一步对输液状态进行调控。

4结论

目前国内外关于临床医疗中输液系统的研究各有所长。针对传统静脉输液控制装置在注射过程中存在滴速控制精度低、换液或突发情况发现不及时、医务人员工作量大等缺点，本文设计了一种新型的输液系统，与现有的输液控制系统相比，该系统增加了输液状态监控、输液状态控制以及远程监控应用，使系统更加人性化，可以有效达到精确控制的目的，对点滴输液的研究有着重要的意义。

参考文献

[1]陈宝远，褚庆文，孙忠祥，罗中明，一种基于OneNet设备云的智能硬件组网方法[J].哈尔滨理工大学学报，2 017，22（05）：76 80.

[2]陈吕洲.Arduino程序设计基础[M].北京：航天航空大学出版社，2014：6 -10.

[3]汪琦，基于模糊理论的智能输液检测系统设计[D].华东理工大学，2016.

[4]范兴隆.ESP8266在智能家居监控系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2016，16（09）：52 56.

[5]徐光宪，郭琳，陆伟，智能输液监控系统的设计与实现[J].激光杂志，2 014，35（09）：119-121.