力控的高压氧舱系统设计和解决方案

高压氧，是近年兴起的一种在高于一个大气压环境中吸入纯氧来治疗某种疾病的一种手段。对于缺氧、缺血性疾病，或因缺氧、缺血引起的一系列疾病，高压氧治疗都可取得良好的疗效；对于一些感染性和自身免疫性疾病，通过高压氧治疗也能取得较好的效果。常人经过高压氧环境治疗，可以有效地增强脑细胞活力、提高记忆力及反应力、改善睡眠质量，并达到美容健身等辅助效果。

力控的多舱高压氧治疗监控及视频监视系统，可良好地实现进舱、加压、稳压、吸氧、减压、出舱的压力和氧浓度的全程自动控制，支持舱体环境空气压力和吸氧压力的常规方案及自定义方案，在安全限度内严格控制压力变化速率，实现压力曲线的平滑过渡，支持多路语音切换、多路视频切换监视等功能，具有过压、变送器失效、断路、温度过高过低及失控报警能力，双机热备支持为有更高可靠性需求用户提供更佳的监控环境。采用此种平台，可以有效地改善治疗条件，更好地提高治疗效果，并且极大地降低了患者的治疗风险。

一、系统组成

板卡类：PCI1713、PCI1760、PCI1756、PCL727、V878-PRO等；

检测设备：压力变送器、热电阻、氧分析仪、氧流量检测仪、接近开关等；

控制输出设备：气动调节阀、风机等；

视频设备：摄像头等。

系统点数：模拟量输入62点（3个压力变送、8个阀位信号、45个氧流量检测、3个温度传感、3个氧分析），模拟量输出8点（主副舱及过渡舱6个调节阀、1个供氧阀、1个总储气阀），数字量输入6点（3个风机、3个舱门接近开关），数字量输出7点（3个风机、3路声音切换、1路声光报警）。

二、功能特点及技术要求

1、特点：

* 常规治疗方案及用户自定义方案控制；

* 环境氧浓度，吸氧压力等的全程控制；

* 治疗过程氧浓度控制；

* 多舱不同控制方案的同时操舱；

* 自动通风、回风；

* 多路语音提示切换；多路视频监视切换；

* 双机热备冗余支持；

* 压力、温度、氧浓度超限报警；

* 检测器断线、失效报警；

* 系统失控报警；

* 环境温度≥45℃自动紧急泄压确认；

* 吸排氧量统计；

* 病例记录统计；

* 全程控制曲线记忆存储。

2、语音提示：

（1）、进舱前；

（2）、加压阶段；

（3）、稳压阶段；

（4）、第一次吸氧；

（5）、第一次吸氧结束；

（6）、第二次吸氧；

（7）、第二次吸氧结束；

（8）、减压阶段；

（9）、治疗结束。

3、技术要求：

舱内环境氧浓度：《24%

环境压力范围：≤0.6Mpa

供氧压力：0.45~0.65Mpa

环境压力变化速率：≤0.01Mpa／分

供氧压力变化速率：≤0.05Mpa／分

紧急泄压时间：《2.5分

三、系统组态：

力控提供了支持包括DCS、PLC、智能模块、智能仪表、板卡、控制器等设备驱动，在配置之前首先安装研华板卡附带的驱动程序，然后在系统帮助指引下很容易实现IO的驱动。通过在draw中点击导航器中的实时数据库—I/O设备驱动—板卡—研华，来配置板卡驱动部分。同时力控组态环境提供了视频支持能力，可以通过插入视频控件来完成V878-PRO最多四路视频的实时监视。

语音驱动方面，因系统支持多舱的同时自动控制过程，PC机的一路声音输出需要有选择地输送到某一个舱体，可以通过PCI1760来实现多舱语音提示切换。

力控策略生成器为实现类如压力曲线的控制提供了简易构建方法。在控制策略中放置PID控制功能块，在PID前端用一个斜坡功能块的输出作为PID控制的设定值，构成压力曲线的控制过程。斜坡控制最多支持25个时间段，最长控制时间为49天。斜坡功能块主要用于升降温度或压力等的曲线控制，也可以用于单元的自动启动和简单控制，可设定时间单位、时间范围、各个斜坡段数值、回路方式等参数，可完全满足氧舱压力控制需求。

策略生成器PID功能块，根据设定值SV和过程测量值的偏差完成PID算法。PID控制回路有三种方式：MAN，AUT和CAS。在不同状态时，具有自动跟踪、无扰动切换等功能。

PID功能块属性中有测量值、设定值、控制方式、紧急联锁状态，和P、I、D、安全联锁值、正/逆动作、偏差死区等多个参数，可以实现复杂PID整定处理。

当出现某一特殊状态如连锁动作时，如果紧急联锁状态被置为ON， PID控制回路将自动从AUT切换到MAN状态，同时将输出值设定为预先给定的安全联锁值。

策略生成器中的通用线性化功能块，可以对输入进行分段线性化处理，修正由于检测元件非线性化造成的误差，为监控平台提供准确的现场测量数据。

主副舱和过渡舱都可实现常规方案及自定义方案控制，并提供交互的控制能力；其中过渡舱是为医务人员在患者稳压吸氧期间入舱治疗、或患者出现不适需要紧急出舱而设立，因此监控系统提供了过渡舱的无人状态快速升降压，有人状态自定义升降压方案选择等特殊处理。

力控提供了易于使用的报表功能，方便数据的统计分析及存档。
 

力控的实时趋势图可以实现控制点及监测数据实时曲线显示；支持压缩数据存储的历史趋势图及历史报表功能，方便实现历史数据存储及患者操舱治疗数据回顾，为日后解决疑难问题提供了必要的数据参考。

力控有强大的DDE、OLE、ODBC支持能力，并提供了一个标准ActiveX控件接口——DBCOM。DBCOM不但支持本地数据库，还支持分布式的网络数据库。使用户可以在常用开发环境（如VC++、VB、VFP、 Delphi、FrontPage、C++ Builder等）下调用DBCOM来访问DB中的数据，为实现进一步的数据统计处理提供了便利。

力控的高压氧舱解决方案，为有更高可靠性要求的用户提供了双机热备方式。从机时刻监测主机运行情况，一旦发现主机故障或停止响应，立即接管整个系统，并发出必要的报警指示，以确保高压氧舱环境的可靠性。

四、调试运行

调试运行阶段，主要是根据现场条件，进行PID参数方案设定，在保证平稳控制的同时，具有较好的系统响应能力；压力、温度、氧浓度检测设备的零点校正处理；复位调试统计数据。并根据氧舱不同于其它环境的易燃易爆性，要求舱内相关设备，接近氧源的检测及控制设备、监控线路、接线端子等必须达到防爆要求，不能超过氧舱规范的电压限定，做好系统接地及屏蔽处理，并着力测试整体的安全性能指标及报警联锁、双机热备冗余、自动紧急泄压等功能，在保证良好的控制效果和交互能力的同时，消除隐患，确保治疗环境的安全。

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