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净化实验室

洁净手术室的智能控制系统

  智能控制系统通过各种传感器、PLC、PID现场控制器等各种执行装置实现对手术室内的洁净度、空气温度、相对湿度、截面风速、隔断压差、CO2浓度、新风量等各种环境参数的监测及控制, 确保室内环境符合手术需要以及各设备的正常运行。智能控制系统采用了PID调节控制、风量平衡及压差智能自动控制、环境状态多参数实时采集、计算及控制、能量优化管理及节能等多种技术,实施集中监控与多系统集成,实现系统的全过程控制及全院资源信息共享。
   PID调节控制技术 
  PID调节控制技术主要用于调节手术室内温湿度。 PID调节控制的控制过程如下,控制系统通过各种传感器检测出被控制量的实际信号,与手术室所要求的目标进行比较,产生偏差,控制系统根据偏差大小,进行PID调节,调节信号作用于各执行装置,使偏差减少,以至达到平衡,最终达到系统的要求。
   风量平衡及压差智能自动控制 
 
风量平衡及压差智能自动控制主要是用于调节、维持手术室内的风量以及不同房间的压差,精确控制手术室内的排风量及送风量之间的关系,避免交叉感染,确保手术室保持洁净。
   在现代化医院的洁净手术部中,多种通风和净化设备都在同时运行,系统的换气次数大、送风量大、新风量和排风量大,在各房间之间必须保持风量和压差维持在设计的状态,这是实现净化效果、避免交叉感染的重要措施。
  净化系统中安装的各种空气过滤器,在经过一段使用后,会因为积尘,使得空气通过的阻力增加。为了克服这种阻力的增加,系统中安装了压力传感器,在压力发生变化时,控制系统中变频器自动调节风机转速,使得风量回归正常水平,确保了手术室的换气次数,从而确保手术室的洁净度
  在特殊的场合,如负压手术室,压差控制极为重要。这类手术室一般用于感染类手术,特别是诸如SARS、结核等呼吸道传染性疾病的手术,需要严格控制手术室的空气外溢,必须确保手术室相对外界走廊或气闸室保持负压差。在这些系统中,利用变频技术、定风量技术、风量平衡技术等,精确控制手术室的送风量与排风量之间的关系,使手术室的排风量大于送风量,手术室维持负压,另外,排出的空气经过高效过滤器过滤,空气净化消毒装置杀菌,排出室外,避免对室外环境造成污染。
   环境状态参数实时采集、计算及控制
  在智能环境控制系统中,可以实现对手术部环境状态参数的实时采集、计算与控制。通过在系统中分布的各种温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、压力或隔断压差传感器及粒子计数器等各类传感装置,实时采集各参数,并进行计算和转化,自动计算出需要的其余参数,可直接用于对手术室净化系统的热湿处理控制中。如由采集到的空气温度、相对湿度,根据系统内置的湿空气计算模型,计算空气的含湿量、焓值等,用于系统分析和选择不同的控制模式,有助于净化系统更有效地控制室内空气的水汽含量,满足对环境的舒适要求,同时控制细菌的生长。 
   能量优化管理及节能技术
  主要用以降低系统能耗。根据全国不同的区域的气候条件,选择不同的净化系统,以达到最佳的适应性,降低能量消耗。在东南沿海夏季高温潮湿、冬季温暖区域,采用新风深度预处理控制技术,可避免了传统空气处理方式在循环机组中进行除湿,造成先降温除湿后再热升温的冷热抵消现象,从而大幅降低了系统的能耗;另外,在值班模式下,控制系统会自动将风机调整至较低转速,系统新风量也将减少,仅送入维持房间正压的新风,同时排风机关闭,系统温度、湿度控制范围放大等,这些控制措施可以在保证手术部净化和温湿度要求的前提下,实现对能量的最优化管理,减小系统能耗。
   集中监控与多系统集成
  手术室环境控制系统的多参数自动控制与监测系统采用上位机、下位机的分层结构形式,中央监控工作站负责与各个现场控制单元之间的通信,管理系统的所有信息,提供人机界面及接口,并通过下位机监控整个系统的所有参数,实现全系统的最优控制和管理。现场控制单元主要负责将所有现场控制、监测信息传送到中央监控工作站,接收中央监控工作站的指令,并根据其指令完成相应的操作,同时监测被控对象的所有参数。
  手术室环境控制系统通过高速网络可以与医院的其他系统进行联网, 达到多系统集成,如与医院其他设备管理系统、医疗气体检测管理系统、病人生理体征信息监护系统、手术管理系统、PACS/LIS系统、医疗病历管理系统相互联网,实现各种资源信息的共享,形成一个有效的诊断、抢救治疗、监护的系统过程,保障病人安全。集中监控与多系统集成示意图如下:
    

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