医疗机构体温监测系统方案.docx

档 号编号保管期限密级阶段标记名称医疗机构体温监测系统设计方案内容提要：本文依据公司董事会和营销部门提出的市场需求进行了方案设计。主题指标功能设计更改栏更改单号更改日期更改人更改办法目次1 技术设计的主要依据及指导原则 . 11.1 医疗机构体温检测系统技术设计依据 1.1.2 医疗机构体温检测系统技术设计指导原则 1.2 基本要求 . 12.1 医疗机构体温检测系统用途 1.2.2 医疗机构体温检测系统功能 2.2.2.1 终端监护仪功能 2.2.2.2 无线中继器功能 2.223 PC机功能2.2.3医疗机构体温检测系统性能指标22.3.1 终端监护仪性能指标 2.2.3.2 无线中继器性能指标 3.2.3.3 无线中继器性能指标 3.3 方案设计 43.1 医疗机构体温检测系统组成 4.3.2 体温终端监测仪设计方案 4.3.3 无线中继器设计方案 7.3.4 PC机管理软件1.04 质量保证和质量控制 1.0.医疗机构体温检测系统设计方案1 技 术设 计的 主要 依据 及指 导原则1.1 医疗机 构体温 检测 系统 技术设 计 依 据医 疗 机 构 体 温 检 测 系 统 方 案 设 计 的 依 据 是 CCS201、 CCS202 无线体温检测仪 的技术要求、技术指标 和目前市场常 见医用监护系统的功能、性能 。1.2 医疗机 构体温 检测 系统 技术设 计指导原 则1、借 鉴、 继承 CCS20* 系列 产品 成熟 技术， 并在 此基 础 上进一步提高技术设计水平，并采用自主研发和系统集成相 结合方式；2、增加终端检测仪与监护中心的无线通讯技术设计；3、增加监护中心 PC 机实时数据接收、存储、查询软件 设计；4、贯彻产品的可靠性、 电磁兼容性 和易维修性要求 ；5、终端监护仪采用“傻瓜”式，操作使用简单，监护中心要求功能完善、需求资源低、界面人性化 。2 基 本要 求2.1 医 疗机 构体温 检测 系统 用途医疗机构体温检测系统应用于医疗机构的各科室病房护 士站，主要用于实时采集每个病人的体温，同时可定时检测 病人静息体温然后实时将数据传送到护士站，由护士站配备 的 PC 电脑接收、存储，并提供随机查询功能。2.2 医 疗机 构体温 检测 系统 功能2.2.1 终 端监 护仪 功能1）体温数据的实时监测；2）静息体温的定时检测和语音提示 ；3）体温数据的查询显示；4）体温数据的无线上传；5）RTC的设置命令接收和RTC运行。2.2.2 无 线中 继器 功能1） 采用轮流查询方式接收终端监护仪的无线数据；2） 对下属终端监护仪数据进行打包并上传护士站PC机;3）可接收 PC 机设置命令并下传至终端监护仪；4）可设置下属终端监护仪数量。2.2.3 PC 机 功能1）实时接收 上传检测数据，并完成当地硬盘存储;2）实现科室病人的档案建立;3）按病人姓名、检测数据时间段进行体温查询;4）以图形 方式 完 成单个 病人动 态监测体 温的小 时 、日、月趋势图，完成单个病人静息体温的月趋势图。2.3 医 疗机 构体温 检测 系统 性能指 标2.3.1 终 端监 护仪 性能指 标1）测量误差：误差范围士 0. 5 C,测量范围：25 C45 C;2） 显示分辨率：0.1 C;3） 静息体温 响应时间：不大于2 分钟;4） 充电后连续工作时间：不小于 24 小时;5） 输入过载保护0.5V ;6) 50Hz工频、基线漂移等肌电干扰容差99%;7) 采样频率：每次5s60s (动态监护)，每次 1s (静 息体温)；8) 无障碍物传输距离100m;9) 电源：锂电池，3.7V ， 850mAh；10) 体积：100mmX 44mmx 19mm;11) 重量：w 0.2Kg ;12) 使用环境：5C40C,相对湿度w 90%;13) 可靠性：MTBF不低于10000h ;14) 维修性：平均修复时间MTTR不大于30min。2.3.2 无 线中 继器 性能指 标1) 无障碍传输距离1000m;2) 电源： AC220V±15%3) 功耗w 60W4) 最大下属节点数：300 ；5) 传输频次：2次/s;6) 体积 w 300mmX 200mmX 50mm;7) 重量：w 2Kg;8) 使用环境：5 C40 C,相对湿度w 90%9) 可靠性：MTBF不低于10000h ;10) 维修性：平均修复时间MTTR不大于30min。2.3.3 无 线中 继器 性能指 标1) 硬盘容量40G;2) 内存512M;3) 最大下属节点数：600。3方案设计3.1医疗机构体温检测系统组成整个系统从结构和概念上由三部分组成：体温终端监测仪；无线中继器；PC机管理软件。3.2体温终端监测仪设计方案321体温终端监测 仪组成和各模块 功能体温终端监 测仪组成框图如下图1USB电源充电接口人体体温输入信USB状态字设置接图1 体温终端监测仪组成框图体温终端监测仪按 工作原理可分为 以下七部分：微 控制器模块、信号转换/ 滤波电路模块、体温传感器、锂电池及电源管理电路模块、 zigbee 无线模块、 USB 电路 模块、按键及显示电路模块。微控制器模块作为 控制中心主要通 过软件算法实现 数据转换、处理以 及信号的输入、 输出，同时实现 各种 软件功能和 RTC 时钟功能；体温传感器负责将人体体温信息转换为热电势信 号，并将其输出到信号转换 / 滤波电路模块；信号转换 / 滤波电路模块包括：信号转换电路、滤波 电路。实现将温度 传感器输入的小 信号经处理转换 为可 识别电压信号传送到微控制器模块的A/D （模/数）转换器；Zigbee 无线模块 主要完成以下功能：实时 上传送检 测数据；接收下传 的 特性指标设置 命令、起始时钟 设置 命令等功能；USB电路模块主要完成以下功能：连接PC电脑，通过 PC 电脑 USB 接口下传状态字 、特性指标设置 、起始 时钟设置等功能；通过 USB 充电器对无线体温监护仪进 行充电；按键及显示电 路通 过按键盘启动显 示电 路 进行体温 查询；通过多色 LED 指示灯或 LCD 显示屏实时显示 体温 测量数据、使用状 态信 息和各种告 警信 息； 通过蜂 鸣电 路发出静息体温提示语音。锂电 池及电源管理 电 路 由高安全性 锂电 池、充电电 路 、供电电 路 、电 量检测电 路 组成 ， 实现整机的充 电 、 供电管理及其状态信息输出的功能。3.2.2 体温终 端监测 仪工作流 程工作流程如下 ：首 先通 过长按查询 键启动测量工作 模式， 温度传 感器 采集人体体温信 息并将其转 换为 热电 势小信号， 通过信 号 转换 /滤波 电路将其转换为微控制器 可识别模拟电压信号， 微控制器通 过其内部模 / 数转换器 将 此 模拟信 号 转换 为 数 字信 号 ，然 后 经 软件 滤 波、 数 据 转换和数据处理等算法输出用户可识别体温数值到 zigbee 无线模块 实现数据上传 ，用户可通过轻触查询键 启 动 显示电 路 即时 显 示 体温 数 值， 另 外 可通 过 电源 管 理 电路实现充电/供电管理和低电量告警功能，还通过 zigbee 无线模块 实现无线连接告警功能 。3.2.3 体温终 端监测 仪具 体功 能实现1）开、关 机功 能：开机功能：长按 2 秒开机，蜂鸣器发 “嘀”声提示，开机后电源指示灯红色常亮； 关机功能： 长按 3 秒关机 ，蜂鸣器发 “嘟”声提示，电源指 示灯灭； 在非测量状态下， 30 秒无任何操 作，监 测仪自动关机。2）通 过按 键 进入检 测状 态 功能 ：在非监 测状态按 “监 测” 键 2 秒，开始进入监 测模式，数据指示灯绿色闪烁；在 监护状态按“监 测”键 3 秒，退出监护状态，数据指示 灯灭；3）静息体温测量功能：通过PC机下传静息体温测量启 动时间3个，RTC在到达此启动时间后启动静息体温测 量，完成后发出体温提示语音，并上传此数据，测量过程中监测 仪数据指示灯呈绿色常量，测量完毕监测仪数据指示灯灭。4）电 池电 量严重不 足、不足 状态 显示 和充 电状 态显示 功 能电池电量不足：电源开关指示灯呈黄色常亮（此时监护 仪可正常工作 20 分钟）；电池电量 严重不足：电源开关 指示灯呈黄色闪烁；充电状态显示：USB 充电且未充满状态，电源开关指示灯呈红色闪烁；充满状态呈红色常 亮。5）测 温探 头脱 落告 警显 示功 能当测温探头 脱落后，数据指示灯呈红色闪烁，且监测仪连续发出“嘀”声音2分钟之后停止，在报警过程中重新插好探头插头后，监护仪恢复正常使用状态。6）体温超限告警显示功能和体温上下限设置功能体温超限告警：当测温数据超出设置的体温告警范围 后，数据指示灯 呈黄色闪烁，且 监护仪断续 发出“嘟” 声音2分钟之后停止，同时通过蓝牙向手机发出告警 信息；体温上下限设置：通过PC机进行 设置。324体温终端监测仪结构整机结构由上盖、底座、主板、电池、电池盖组成， 外形图如下图 2所示。上盖、底 座、电池盖材料采用PVC+ABS图2无线终端监护仪结构外形图3.2.5体温终端监测仪研发方式自主研发与合作研发相结合 ，zigbee无线模块采用合作 研发方式，其余设计自主研发。3.3无线中继器设计方案3.3.1无线中继器工作原理无线中继器工作原理框图如下图30000最多300占八、最多300占八、图3 无线中继器工作原理示意图无线中继器 分为两种，图 3中无线中继器 1、无线中继器 2两个中继器为无线传输接力中继器，主要起到传输 功率放大作用，增加数据穿透能力和传输距离。图3种无线中继器3为数据接口转换中继器，起到接收上传数据并进行转换，再 通过USB接口传至 PC电脑。无线传输接力中继器采用轮巡查询方式向各终端监护仪 索取体温监测数据，波特率采用115200bit/s,轮询周期为0.5s，每个1.5ms查询一个终端监护仪，然后将所有终端监护仪的上传数据整合打包发送至出去。无线传输接力中继器 对每个终端监护仪的数据索取步骤分为两步，首先依次向下 发送终端监护仪的地址码，此时所有下属终端监护仪接收后 与本机地址比较，相同的即时上传体温数据依次，当无线传 输接力中继器接收上传数据后再依次查询下一个地址监测终 端，知道达到自设置的最大监测终端数量为止。数据接口转换中继器无线接口为 can 总线，采用总线仲 裁数据接收方式，将 2 个或多个（ 可键盘自设置或 PC 机 USB 设置）无线传输接力中继器的上传数据再次打包 并通过 USB 接口上传 PC 电脑。关于 2 个或多个无线传输接力 中继器无线数据相互干扰 问题有两种解决方法：a）查询命令采用终端监护仪地址码+ 接力中继器自身编码方式（通过自身键盘设置），此方式需调整无线接力中继器的位置，使交叉地区两者的发射功率不同， 此方法的可行性需与产品设计外包方共同确认。b） 2 个或多个无线传输接力中继器采用不同的载波频率（通过自身键盘 设置），以减弱相互干扰，但此方法需不同区域终端监护仪的 zigbee 无线模块的载波频率不同，造成终端监护仪设计型号 不一致，对生产、安装和销售造成很大的麻烦。所以 2 个或 多个无线传输接力中继器无线数据相互干扰问 题需与产品设 计外包方共同探讨解决。3.3.2 无 线中 继器工 作流 程两种无线中继器的数据传输方式有两种，上传数据方式 和下传数据方式。上传数据方式由无线传输接力中继器采用轮巡方式循环 逐一索取每一个终端监护仪的体温数据，再打包上传；然后 数据接口转换中继器以总线仲裁方式接收器上传数据，再次 打包并通过 USB 接口继续上传至PC 电脑（在 PC 机有索取数据命令时 -0.5s 索取一次） 。上传 数据分为连续体温监测数据 和静息体温测量数据。在有静息体温测量数据时，选择上传 静息体温数据，舍弃本次连续体温监测数据。数据传输格式 采用 ASCII 码。下传数据方式由PC机停止索取数据命令，下传状态字数 据至数据接口转换中继器，再有其将此数据下传至无线传输 接力中继器，然后由无线传输接力中继器停止轮巡操作，插 入状态字数据的下传，最后由所有终端监测仪接收。下传数 据分为实时时钟、三次静息体温启动时间、体温报警上下限 等。数据传输格式采用 ASCII 码。3.3.3 无 线中 继器研 发方 式合作研发。3.4 PC 机 管理 软件3.4.1 软 件项 目内容1 ）界面 UI 设计；2 ）小型数据库 SY BASE设计；3 ）功能设计。3.4.2 软 件项 目过程 按软件开发流程和定义功能完成整个设计过程。3.4.2 软 件项 目研发 方式自主研发。4 质 量保 证和 质量 控制4.1 采 用成 熟技术医疗机构体温检测系统设计继承了 CCS20*系列无线体温 监测仪自主研发设计技术，无线中继器与具有相关成熟技术 的外包厂商合作研发， 另外选用成熟标准件和集成电路 。4.2 简 化设 计功能模块之间的信息交换选用成熟、简单的can 总线和异步串行通信方式，模块内部隔离技术，减少模块之间及电路 单元之间的相互影响。采用大规模 MCU器件，提高设备的集成度，减少元器件的 数量，提高设备的 可靠性。在满足系 统的 功 能和性能 要求的 前提下， 裁减设 备的辅助 功能，偏向“傻瓜”型设计 。4.3 电 磁兼 容设计在数据采集小信号电路、无线数据发射功率放大电路和无 线数据接收小信号放大电路中在结构设计和电气设计中采用 常规电磁兼容设计技术，尤其在电气电磁兼容设计中注重软 硬件结合抗干扰设计技术。4.4 降 额设 计为了降低 基本 故 障率、提 高使用 可靠性， 可以在 降额范围 内适当降低元器件的工作应力。尤其在功率电路中元器件在 最佳降额范围内有 3 个降额等级，设计时根据元器件工作应 力的不同，选择确定不同的降额等级。贯彻GJB/Z35 元器件降额准则 。4.5 软 件可 靠性设 计为了提高软件的可靠性，减少软 件缺陷，嵌入式 软件和 PC 机软件在寿命周期内采用如下方法：a)严格控制技术状态 ，按软件开发流程操作；b)自顶向下 设 计，逐次 向下分 解功能，尽可能 在早期洞察出设计问题；c)结构化程 序 设计，使 软件易 读、易测试、易 修改、易维护、易移植；d)容错设计 ， 增加程序 容错判 断和分支， 加强 软件的健壮性；e)兼容性设 计 ，尽量调 用低版 本库函数，在软 件封装过程中将所有外调库函数封装进安装程序包；f ) 设计审核 和评审，在 软件设 计各阶 段 ，进行 严格的设 计审核和评审以纠正设计缺陷；g) 软件测试 ， 进行静态 调试和 动态调试 ，以发 现软件中 的缺陷并加以清除；