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基于物联网技术的医用气体供应监视系统

摘要：医用气体供应监视系统对压力容器和管道内

气体的压力、流量、温度以及压力容器内的液态气体质量、

液位进行实时监测，系统采用嵌入式处理器对置于监视对象

上的传感器感知数据进行采集、分析、处理，按照通信协议

制定的规则封装数据包，通过GPRS、CDMA、WiFi等方式将

监测的数据实时上传至云服务器，在云服务器上对存储在

Oracle数据库中的监视数据进行数据分析，并给出关于气体

供应的当前状态、预/警报信息。然后通过大数据分析给出正

确的气体供应策略，并提供精准的财务决算依据及面向指定

设备的维保提议。该系统是满足现代化医院气体供应的安全、

可靠的运行平台。

关键词：气体供应监视；云服务；大数据分析；嵌入式

处理器

中图分类号：TP277；TP274.2；X967文献标识码：A文

章编号：2095-1302（2016）07-00-06

0引言

医疗气体管线供给系统是现代化医院重要的且必不可

少的组成部分，它包括医用氧气系统、压缩空气系统、笑气

（N2O）、氮气系统、二氧化碳系统和医用气体、液化气体供

应与存储状况的监视与分析系统。

国内现有医用气体供应状况的监视更多的是依赖人工

根据容器或其上的气压表的指示来手动调整供气的压力状

况，依靠人工识读计量表来界定是否添加储罐中的液化气体。

这种依靠人工的方式存在的首要问题是难以保证气体供应

的安全性与连续性，即便采取缩短对气体供应装置的巡察时

间，也难以实现供应状态的实时报警。其次是缺少供应计量

方面的精确性、计划性。移动气体钢瓶靠人工决定是否更换，

经常造成使用中的气体钢瓶被提前更换的现象出现。同样，

封闭容器内液体填注的时机、数量也完全由现场值班人员决

定。何时充填、充填多少则由经验和估算决定。再次是对管

道、封闭容器的完好性缺乏监测，给气体供应留下安全隐患。

基于物联网技术的医用气体供应监视系统主要运用传

感技术、无线数据通信技术、云服务、数据挖掘技术对封闭

容器内的气体、液化气体的温度、压力、质量和容器内的液

位以及对外气体供应的瞬时流量进行远程监视。根据气体当

前容器内的储备量和供应情况进行分析，给出气体供应状况

的警示，指导移动气体钢瓶的更换与封闭容器内的液体的充

填时机；监督、记录气体钢瓶的更换时间与重量、压力、数

量等级；测算注入容器内的液化气体的质量、体积；给出气

体供应相关的月、季、年的财务参考数据。系统已成功应用

于某中心医院，当年在降低劳动力成本、提高气体利用率方

面为医院节省了七十多万元。通过对历史供应状况的数据分

析，得出的关于气体供应方案的年度预算、管道健康状态的

评估、气体供应与季节流行病的关系等有意义的课题推动了

基于物联网技术的医用气体供应监视系统的潜在应用。该监

视系统连续运行了1000多个日夜尚未发生任何系统故障，

有力地保障了医院供气系统的安全性和高效性。

1系统架构

医用气体供应所监视的物理量有压力、压差、液位、流

量、重量（液体罐）、温度等。

医用气体供应状态监视系统实现了医院用气的实时监

测，对医院气体供应的现状实时表征，可及时发现供应状态

的异常，可对供应储备下限进行预警或报警，使其保持良好

的供应状态，杜绝了因人工巡视不及时导致的气体储备量不

精准所带来的气体供应上的医疗风险。系统通过对医用气体

供应的数据进行分析实现关于气体供应的财务报告。通过对

现场数据的历史分析对管路健康情况做出评估。系统根据气

体供应的情况可建立关于气体供应量与医院急救重症救治

间的统计关系，更好地为现代化医院的管理与运营提供支

持。医用气体供应状态监视系统结构框图如图1所示。

该系统是物联网的典型应用，分三个层次。底层为感知

层。在医院气体供应领域，其感知层对象主要有氧气、二氧

化碳、一氧化二氮（笑气），氮气等。这些医用气体在封闭

的容器中储存，通常的状态为液态或气态。在封闭的容器中

加装探测管线，通过在探测管线中加装传感器，将气体当前

的物理状态参数转换成微电信号，通过信号调理将感知到的

微电信号转化为与气体物理量对应的格式化量级，成为可进

行数据传输的信号帧。

图2所示为对液氧罐体内外的氧气状态进行数据提取的

框图，提取的数据有液氧罐体内的液氧液位，气化后的氧气

压力、温度、输送给管线的氧气流量。

对可移动的灌装气体的数据提取采取集中管理的方式，