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    1. 方案设计
    1.1 方案论证
    方案1:采用简单的药液总体积及药液每滴体积计算,再计算总药液点滴数。采用红外线进行药液滴数监控,从而实现报警功能。
    方案2:在药液瓶悬挂装置上进行重量计算,计算空瓶重量值,忽略滴管重量。当悬挂装置感应重量等于或低于药液空瓶重量时,实现报警从而实现监控。
    方案3:研发以单片机AT89C2051为基础,在集成电路芯片的微控制器处理下,利用单片机具有硬件软件的操控特性,串行I/O口,存储器(RAM、ROM)、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算等。充分发挥单片机的体积小,功耗低,可植入更重程序应用编写的优点。在结合外部红外光电传感器,利用液体对红外线光束的反射原理,由同步回路感应反射回来的光,根据其强弱来检测物体的存在与否,光电传感器首先发出红外线光束到达或透过目标物体,物体或镜面对红外线光束进行反射,光电传感器接收反射回来的光束,根据光束的强弱判断药液的存在。
    在通过以上的方案比较,其方案1可靠性较低,在计算值过于麻烦。且受外界干扰因素大。方案2结构相对简单,但其重复使用会造成较高的文护成本过高。且造成重量感应不灵敏而影响监控报警。方案3在可循环重复使用,摆脱一次性医疗用品的前提下,且造价成本低,抗外界干扰能力强,可靠性高,文护文修成本低廉,使用面积小面积小等诸多优点。因此,本设计采用方案3。
    1.2 整体方案概述
    本设计以AT89C2051单片机为控制核心,液位报警控制系统组成框图如图1所示。整个系统由上位和下位机以及外部等设备组成。下位机也就是单片机将与上位机采用总线RS-485通讯[9]。上位机、下位机,皆可在系统中独立工作。当传感器输出信号为关闭的时候,送单片机处理后启动声光报警。并控制阀门关闭,保持该药液的流速为停止状态。或发送到上位机和数码显示器,也可由上位机定时向下位机数据查询,以查看该输入药液患者床位。可用其与相应液位数据值对于后,确保药液输入的双重安全。
     图1  系统组成框图
    1.3 工作原理及安装示意图
    该系统中只要用两个光电传感器就可以实现限位信号的输出。上液位将测量药液壶内的药液下线,在低于该液位下线时将产生声光报警功能。下液位为极限位,在触发下液位会产生阀门自动关闭状态[10]。实现无人等特殊环境自动保护。
    上下位传感器各接N1和REE,将光电传感器的两根导线分别连接到电源的两极。当上位传感器采集到信息会发送指令到达上位机,可作为数据进行监督。如果药液低于上位传感器时,将启动声光报警装置,并将数据信号传送到上位机。当药液低于下位传感器时,将激活报警控制仪,自动进行闭锁,关闭阀门。安装时注意光电传感器信号的方向与位置,还要加装一定的保护装置,以免意外受力产生破损。为方便使用,可设计独立一个盒子,进行整体集成化。整体设计工艺安装如图2所示。
    图2  安装设计示意图
    2. 硬件系统设计
    该系统硬件主要包括传感器、阀门模块、通讯模块、显示模块、报警模块、驱动器与继电器模块这751个主要模块组成。
    2.1 传感器模块
    传感器是系统的最前端,它的准确程度直接影响后续的准确性。该系统传感器选择方案有两种:一种是浮球开关传感器,对药液液面进行测量,二是利用光电传感器进行测量[11]。浮球传感器因其要接触药液进行测量,可能产生对药液的污染,进而对人体产生危害,在使用过程中也是诸多不便,无法小型化,且安装困难,使用麻烦,成本价格较高。因而将此传感器排除在外[4]。红外传感器不仅不会接触药液而且体积小与易文护、易修理、抗外界干扰性强,尤其是性价比高。因此选用反射式光电传感器[12]。单片机只可处理负脉冲效果,而对射式光电传感器在没有东西遮拦时,受光器是呈低电平,有东西遮拦时是高电平。
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