基于Labview的醫院輸液點滴系統設計

何莎莎，祝加雄

（樂山師范學院物理與電子工程學院，四川樂山，614000）

基于Labview的醫院輸液點滴系統設計

何莎莎，祝加雄

（樂山師范學院物理與電子工程學院，四川樂山，614000）

本文詳細地介紹了一個醫院輸液點滴監測系統設計的過程。該系統主要包括以下幾個模塊：51單片機最小系統、拉力傳感器模塊、WiFi模塊、labview上位機數據處理模塊、電源模塊。該系統組成結構簡單并且智能化。經過多次實驗測試可以知道該系統運行可靠、穩定。

STC89C51；WIFI；拉力傳感器；labview；監測流速

0 引言

醫院的輸液形式還是一成不變的遵循傳統模式，即是利用液體的勢位差將液體輸送到病人的體內, 通過用軟管夾對軟管的夾緊和放松來控制輸液瓶的輸液滴速, 這樣的輸液方式對重病患者及醫護人員的監護造成管理上的極大不便。設計一個操作簡單、系統穩定高、可靠性強且系統智能化的實時輸液滴速監測系統勢在必行，這樣才有利于病人的輸液監測和方便醫護人員的的監控管理。

1 總體設計

基于labview的醫院點滴輸液系統設計是由51單片機最小系統，拉力傳感器，WiFi模塊，labview數據處理上位機，電源模塊等組成。下位機負責的主要工作有：當電源開啟后，掛上輸液瓶，通過拉力傳感器實現實時采集輸液瓶的重量的變化數據，利用輸液瓶的重量變化量來判斷輸液滴速的快慢。然后，把拉力傳感器采集回來的重量變化值通過WiFi發送器經單片機處理，發送至WiFi接收器。與上位機連接通信。上位機負責的主要工作有：上位機通過串口接收WiFi接收器傳輸的輸液瓶重量變化值。通過重量值來判斷滴速值。看其是否正常，是否掉針，是否空瓶。同時上位機會發出報警。已便護士在第一時間處理緊急情況。整體的設計原理框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 下位機整體設計思想

下位機的整體設計思想為：病人輸液后引起的輸液瓶重量變化，經過拉力傳感器采集數據，然后由A/D轉化放大，由wifi模塊發送傳輸至單片機，單片機在進行進一步的一系列的數據處理操作，這樣就構成了數據傳輸的客戶端。

圖1 整體設計原理圖

2.2 單片機最小系統

單片機最小系統是由晶振、復位電路、電源電路、燒制程序的下載口等四部分電路組成。

2.3 拉力傳感器

拉力傳感器，也名為電阻應變式傳感器，也就是說其可以檢測物體在一段時間內一前一后的重量變化，將測量到的物體重量變化量發送至單片機，再由單片機處理一系列指令得出物體重量變化量，無需要手動測量且測量結果精確度高，可靠性強。

2.4 wifi模塊

WiFi可以單獨的作為一個傳輸點，也可以多個傳輸點組合，具有可組網的優勢，在本設計中，用一個WiFi作為數據發送（客戶端），另一個WiFi作為數據接收（服務器）。形成一個小小的局域網。具有傳輸效率高，安全性可靠的優點，在下位機中，可以作為數據發送端，在上位機中，可以做數據接收端。

2.5 電源模塊

電源模塊給電源供電，對于該系統來說非常重要。關系到系統能不能正常工作。如果系統斷電了，不管是拉力傳感器、WiFi模塊還是51單片機都不能繼續工作，因此電源很重要。電源模塊采用的是LM2940芯片搭建的電源電路,輸入的是9v直流電源，通過穩壓芯片固定輸出5v的直流穩壓電源。

3 客戶端和服務器程序設計

3.1 客戶端設計

客戶端的大概設計理念為：客戶端程序開始之后，接著是wifi模塊初始化，初始化完成之后，讀取物品重量，判斷讀取到的重量值是否大于0，如果讀取到的物品重量值小于0的話要回到程序初始化之后，重新讀取物品重量值。如果讀取到的物品重量值大于0，程序繼續往下走，繼而是傳輸物品重量到服務器，即WiFi數據接收端，結束程序。

3.2 服務器的設計

服務器程序設計思想大概如下：服務器程序開始之后，接著是程序初始化，初始化完成之后是WiFi接收器接收數據，把數值傳送值串口，判斷串口是否有值，如果串口沒有數值，返回程序初始化之后。如果串口有值，則與上位機建立通信，把串口數值發送至上位機。

4 上位機設計

上位機是利用labview編程。本系統的上位機設計思想是：把下位機在一段時間內采集回來的重量變化通過WiFi數據接受器把數據傳輸至串口，與上位機通信，傳輸的數據很長，包含設備號，數值，還有一些標識符等，對其長數據進行字符串匹配以區別不同的設備號發送的數據。上位機把每一次讀取的值存儲下來做差值再除以他們的時間間隔就是它們的滴速，即d1是時間間隔內WiFi數據接受器發送的滴速值。d2是人為規定的標準值。用兩者滴速作比較，來判斷滴速是否在正常滴速范圍內，如果d1在規定的正常滴速范圍內，則亮起綠燈，以示正常。如果d1不在規定的正常范圍內，如低于規定正常滴速范圍，則亮起藍燈，以示警告。如高于規定的正常滴速范圍，則亮起紅燈，以示報警。

5 labview上位機程序及測試結果

5.1 前面板

前面板數據顯示如下圖2所示。

圖2 前面板數據顯示圖

5.2 實驗數據

實驗數據驗證了我們設計的猜想，即用本次的數值減去上一次的數值，兩者之差就是一段時間內液體的減少量。差值除以一段時間就是流速。再與規定正常范圍值作比較，就知道流速是否是正常。

6 結論

本文詳細講述了醫院輸液點滴監控地設計過程，制作了一套簡單且又可靠的點滴監控系統。本系統的創新點在于利用WiFi模塊進行組網，利用WiFi傳輸的可靠性，準確性來進行數據傳輸。硬件電路結構簡單。加上無線WiFi的傳輸減少了接線的復雜度，避免了硬件的短接、虛接等導致的系統工作不正常，另一點則是利用壓力傳感器采集輸液瓶重量變化量。壓力傳感器是利用應變電阻效應制成的原件，通過外力至使應變片的電阻發生變化。從而測量出重量。而且測量結果精準無誤，可靠性強。

[1]李剛.基于單片機的液體點滴速度監測與控制設計[J].科技風.2016 年3 月上.

[2]李廣軍.微機系統原理與接口技術.

[3]曾惠芳,廖頎.基于單片機的醫療點滴輸液控制系統設計.

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

四川省大學生創新實踐項目（項目編號：201610649057）。

何莎莎(1995-)，女，漢族，籍貫廣西桂平，大學本科，學生，研究方向電子信息工程。通信作者：祝加雄(1980-)，男，籍貫四川樂山，講師，副教授，研究方向為模式識別與智能系統。