摘 要 针对国内手术过程自动化程度低的现状，设计了医用血泵微机智能监控及信息管理系统，文中给出了系统的硬件设计和软件实现方法。系统具有可靠性高、测控精度高、成本低效率高等特点，解决了目前国内手术操作过程中控制输液流量精度低的难题。
目前，国内人部分手术过程中输液流量控制都是靠手工操作。因此，需要研制一套医用rfn.泵微机智能监控及信息管理系统来监控手术现场输液管流量变化，以提局手术的效率和安全度。目前己研制成样机，天津汇康医用设备有限公司将进行批量生产。
1系统的实现和主要功能
根据对手术过程中对输液流量控制操作过程的调研以及对系统稳定安全性的考虑，系统实现以下主要功能:①能对控制对象(血泵)的工作过程进行自动控制，使血泵转速、流量参数按规定的要求保持或变化;②上位机界面可调出实时视频图像，观看手术全过程;③该系统的下位机可以由程序自动控制，也可以由手工操作，使用户更为方便，且当系统万一出现故障时也小致影响手术过程，确保了手术的安全性;④软、硬件设计力求模块化、规范化、商品化，系统升级扩充方便，便于产品化。
2系统概述
本系统由传统的常规仪表控制系统改造而来，这样可以节省开支。它由传感器、单片机控制系统(简称下位机)、微机(上位机)等部分组成。下位机控制对象是手术室的四台血泵(可以四个病人同时共用一套系统)，每个血泵由一台下位机控制洛种数据经过传感器，然后由A/D转换进入下位机，通过下位机的运算，送出控制信写到现场。上位机对下位机进行实时监控，如接收下位机传来的数据显示在计算机屏幕上，同时数据对应的曲线每隔一定时间(程序可以任意设定)动态地u出，并能根据上下限的设置来进行声音和画面的报警，如果需要观看手术过程可以打开视频窗口观看实时手术过程画面。每台下位机可以接受若干个传感器传来的数据。
上位机与下位机的通讯为RS-232串口方式(可以通过调制解调器实现远程通信)。
3硬件设计
硬件的设计主要在下位机，它能完成包括数据设定及处理、显示、存储、串行通讯、输出控制信号等多种功能。其CPU为ATmegal6L单片机，CPU与模拟通道.A /D转换、串口通讯、显示模块、电源、手动/自动切换开关等外围电路连接组成一个整体，形成对血泵各个参数的检测和控制。并且设定的数据显示在液晶屏幕上。结构框架如图1所示。
另外，下位机有一个复位开关，当系统出现死机等现象时，可以通过复位解决，同时系统中还设置了手动/自动切换开关，当系统处在开车或停车等特殊情况时，信写变化幅度很人，可能引起下位机运算出错，此时，可以切换到手动档，当系统平稳时再切换到自动位置。
4软件的设计
本系统的软件包括两部分:即下位机的检测与控制程序和上位机的监控软件。
4.1 下位机软件
由于下位机采用AVR单片机，内嵌局质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的EEPROM可长期保存关键数据，避兔断电去失。片内人容量的RAM小仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用局级语言开发系统程序，所以木系统下位机的程序用C语言编写，包括初始化(如端II初始化，串口初始化等)，数据采集、数据处理(如数字滤波、标度变换、上下限位判断的报警等)、数据显示等。
4.2上位机软件
在系统中，上位机担负着对各台下位机的监控管理任务，而上位机对各台卜位机的监控管理任务是通过在上位机上运行上位机软件来实现的。程序流程如图2。上位机软件主要实现的功能是:检测上位机与下位机之间的状况;通过串行口接收下位机传送来的采样数抓并存入相应的文件中，以便今后进行趋势分析和变化曲线显示;实时采集、显示某台卜位机的转速、流量参数值;在屏幕上坐标中实时显示某台下位机所控制的血.泵的某条变化曲线(如转速曲线，流量曲线)，供用户观察、分析其变化趋势等。
为了实现如上所示的上位机软件功能，我们对上位机所要完成的功能进行分块，经过功能的细化，整个上位机软件人致可以分为以下几个主要的功能模块:监控模块、通讯模块、数据管理模块、历史数据查询模块。各个功能模块所承担的具体任务及解决方案如下:
1)监控模块:该模块硬件上主要是一个视频采集装置，按条件需要可以购置一般的摄像头、工业摄像头等，软件上设置一个按钮控件，将摄像头的执行程序嵌入该按钮控件处理函数中。当木模块被调用时，启动摄像头采集、传输实时图像，而上位机屏幕上也将弹出一个视频窗II显示由摄像头传来的图像，使小必进入手术室就可以实时观察手术的全过程。这种装置被许多国内外人医院所采用。
2)通讯模块:在手术进行前可以设置通讯端口写、波特率、数据位、奇偶校验、停i1位，检查上位机与某台下位机之间的通讯是否正常。为防止误操作，除通讯端口写保留显示外，其它各参数设定都隐藏显示。通讯的每一帧信息中命令文本数据由10个ASCII字符组成，分别是该下位机对应的泵写、流量的四位数值、转速标志、转速的四位数值。上位机、下位机的通讯中除了必需的端口设置、收发功能外还编写了软件报警、连接超时处理等功能，在上位机通讯类程序中加入时间处理函数来实现。由于上位机与下位机的通讯是通过RS-232接II来完成的，而一台上位机只有一至两个串II,要与多个下位机通讯，必须扩充串口数量，这里选用了多路串II卡来解决这一问题。
3)数据管理模块:负责管理叔泵运作时的转速、流量参数和记录手术开始时间，病人的病例写，手术进行的时间等以便今后作数据分析之用。系统在正式启动运行乙后，当点击上位机屏幕上的手术开始按钮，自动动态地采集各参数，并实时地以清晰的数字和有对比的曲线显示当前值，并每隔三秒(可以改变)进行数据存储;数据格式如表1所示:
当未点击手术开始而直接关闭上位机界面窗II时，系统将小记录上面输入的病人病例写及相关记录，使系统在存储数据上更加严谨规范。由于一台上位机可以同时监控四台下位机，界面上可以选择任意几台下位机的曲线显示，并分别用有对比的颜色曲线显示。根抓用户对动态显示速度的要求，可以选择一条横坐标上显示3分钟数据的曲线、12分钟数据的曲线或120钟数据的曲线，相应的横坐标坐标值将改变。这在上位机程序中采用了Radio Button控件，当选择其中曲线宽度3分钟和12分钟时，按行读取存入到硬盘上的数据，计算所剩数据的长度(行数)，当长度小于3分钟或12分钟显示量时，从该行起将数据以曲线方式绘制到坐标上。当选择曲线宽度120分钟时，此时文件的长度小于此时的横坐标值(系统按每个手术最长两个小时设计)，屏幕上显示所有数抓的曲线。运行图如图3。
4）历史数据查询：当调用这一功能时，对话框中将以列表形式列出所有进行手术的病人的特定参数。该功能在上位机程序中是通过在界面上加入列表框控件实现的，以循环语句按行读取病人的特定参数，按行列入到列表框内，特定参数格式如表2。只要在指定的编辑框中输入所需查询病人的病例号，就可以调出他进行手术的开始时间，血泵各个时间段的流量等参数，每个程序返回主界面以曲线的形式显示出来。显示同样可以选择不同的曲线宽度，实现方法同数据管理模块。
5 系统特点
上位机的监控软件在Windows环境下运行，VC++6.0编写。根据用户的需要:上位机采用工业触摸屏式电脑，没有光驱，要求软件设计成小要求计算机安装OFFICE, VC++等软件就可以使用:程序编译成可执行文件直接打开使用，数据存盘成txt文件，占用的空间相当小，以每个病人两个小时的手术时间计算，进行一万例手术也只需几百兆的硬盘空间，对设备的要求低，可以节省成本。
参考文献
1耿德根，宋建国，马潮，叶勇建.AVR苛速嵌入式单片机原理与应用 北京l抗空l抗天大学山版}L,2001
2李现勇.Visual C++}'}}口通信技术与上程实践.人民}r电山版社 2002
本文作者：郭 略 严新忠
