趙海宏

河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院 醫(yī)療設(shè)備處，河北 石家莊 050000

引言

空氣正壓系統(tǒng)具備凈化、殺毒、換氣以及多重凈化消毒組合等特點(diǎn)，因此，其主要用于醫(yī)療場(chǎng)所，例如，醫(yī)院、基因擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)室等，其主要通過(guò)空氣壓縮機(jī)完成系統(tǒng)的運(yùn)行和使用[1]。目前醫(yī)院在搶救和治療過(guò)程中主要使用液態(tài)氧氣壓縮瓶及醫(yī)用分子篩中心制氧系統(tǒng)，其在氧氣生產(chǎn)過(guò)程中，壓縮機(jī)會(huì)對(duì)進(jìn)入的空氣實(shí)行壓縮處理，并將空氣壓縮至空壓機(jī)冷干系統(tǒng)和高壓儲(chǔ)氣罐中[2]，再經(jīng)分子篩吸附系統(tǒng)以及減壓閥的處理后進(jìn)入氧氣存儲(chǔ)罐中，其是用于醫(yī)學(xué)診斷以及救治病情嚴(yán)重患者的主要醫(yī)療設(shè)備，但若出現(xiàn)故障將會(huì)威脅患者生命安全[3]?？諝庹龎合到y(tǒng)主要為患者提供空氣，但若在使用過(guò)程中發(fā)生異常，會(huì)對(duì)使用患者造成極大影響，例如，其發(fā)生氣體含油量或者含水量過(guò)大等情況時(shí)，會(huì)引起呼吸機(jī)異常，甚至威脅患者生命安全。因此，為保證醫(yī)院空氣正壓的安全使用和運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為主要手段。但由于目前大多醫(yī)院對(duì)空氣正壓的監(jiān)測(cè)以人工監(jiān)測(cè)為主，因此，對(duì)于監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、可靠性存在明顯不足。傳感器則是一種有效、可靠的監(jiān)測(cè)裝置，能夠感知測(cè)量目標(biāo)的相關(guān)信息，并完成感知信息的實(shí)行傳輸[4]。多傳感器則是將多種傳感器實(shí)行組合，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的監(jiān)測(cè)。

Camelia等[5]和盧光躍等[6]為實(shí)現(xiàn)異常的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分別研究基于深度學(xué)習(xí)和基于圖信號(hào)處理異常監(jiān)測(cè)方法，但由于空氣正壓系統(tǒng)異常監(jiān)測(cè)方法的魯棒性較差，導(dǎo)致上述方法在異常狀態(tài)早期的監(jiān)測(cè)效果不理想。基于此，本文旨在設(shè)計(jì)一種基于多傳感器的醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，以期實(shí)時(shí)掌握醫(yī)院空氣正壓氣體的使用情況，及時(shí)發(fā)送異常報(bào)警。

1 醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分通過(guò)多傳感器獲取空氣正壓數(shù)據(jù)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)通信部分將數(shù)據(jù)安全傳送至監(jiān)測(cè)報(bào)警部分，該部分對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行異常故障關(guān)聯(lián)度分析計(jì)算后，通過(guò)顯示報(bào)警器發(fā)送預(yù)警，醫(yī)院監(jiān)控部門可通過(guò)顯示器查看監(jiān)測(cè)報(bào)警結(jié)果。

圖1 醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)整體由控制終端、數(shù)據(jù)通信、控制終端3個(gè)部分組成。

（1）數(shù)據(jù)采集部分：該部分主要是由溫度傳感器、露點(diǎn)傳感器、壓力傳感器、濃度傳感器、開(kāi)關(guān)量以及氣體流量傳感器組成，完成醫(yī)院空氣正壓異常數(shù)據(jù)的采集。

（2）數(shù)據(jù)通信部分：本文在實(shí)行數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，采用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)完成，為保證該網(wǎng)絡(luò)的通信效率和通信安全[7-8]，利用通信協(xié)議將采集到數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)。

（3）控制終端部分：監(jiān)測(cè)報(bào)警是系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)目的，也是系統(tǒng)的核心部分，采用遠(yuǎn)程控制終端對(duì)工控機(jī)進(jìn)行調(diào)控，利用監(jiān)控顯示終端顯示醫(yī)院空氣正壓異常情況。

1.2 數(shù)據(jù)采集部分

1.2.1 空氣正壓采集硬件結(jié)構(gòu)

本文在對(duì)醫(yī)院正壓氣體實(shí)行異常監(jiān)測(cè)報(bào)警時(shí)，結(jié)合自動(dòng)化和智能化的應(yīng)用需求，為可靠監(jiān)測(cè)正壓氣體的整體情況，采用多傳感器對(duì)正壓氣體實(shí)行采集，改變之前的人工巡查方式[7]。醫(yī)院空氣正壓在使用過(guò)程中，需依據(jù)其不同的參數(shù)量程和氣體介質(zhì)，確定多傳感器的選擇和部署，本文結(jié)合醫(yī)院的正壓氣體使用標(biāo)準(zhǔn)，選擇不同技術(shù)指標(biāo)的傳感器，完成空氣正壓氣體的數(shù)據(jù)采集，則該采集部分的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，由于系統(tǒng)中的中央監(jiān)控主機(jī)在對(duì)空氣正壓實(shí)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，無(wú)法直接獲取出多傳感器采集的空氣正壓數(shù)據(jù)，因此，ZigBee芯片是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，ZigBee芯片能夠?qū)WD42型溫度傳感器、GYH25型氣流傳感器、協(xié)調(diào)器、米科MIK-P300型壓力傳感器、gcg-1000型濃度傳感器、DPT-990EX型露點(diǎn)傳感器以及麥哲倫GPS進(jìn)行綜合調(diào)控。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，部署的采集硬件ZigBee芯片與多傳感器連接，通過(guò)芯片的集成、轉(zhuǎn)換等處理，獲取多傳感器采集的空氣正壓數(shù)據(jù)；并且ZigBee芯片能夠控制多傳感器，可通過(guò)接力的方式向協(xié)調(diào)器中傳送多傳感器采集信息，在此基礎(chǔ)上，傳送至網(wǎng)關(guān)中，進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳送至監(jiān)測(cè)報(bào)警部分[9-11]。為保證采集的持續(xù)性，采用3.5 V的電源完成供電，同時(shí)，該采集硬件設(shè)有I2C總線和Uart開(kāi)放接口，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。

圖2 空氣正壓采集硬件結(jié)構(gòu)

（1）GWD42型溫度傳感器實(shí)物圖如圖3所示。GWD42型溫度傳感器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的傳感器。

圖3 GWD42型溫度傳感器

（2）gcg-1000型濃度傳感器如圖4所示。gcg-1000型粉塵濃度傳感器可直讀空氣中粉塵顆粒物質(zhì)量濃度。由微處理器對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算直接顯示粉塵質(zhì)量濃度并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)輸出。

圖4 gcg-1000型濃度傳感器

1.2.2 空氣正壓數(shù)據(jù)采集流程

本文設(shè)計(jì)的空氣正壓采集硬件結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)獲取多種傳感器的采集結(jié)果，避免逐一獲取傳感器采集信息的低效率采集方式，選取ZigBee芯片進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的控制。這是因?yàn)閆igBee技術(shù)被應(yīng)用到醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警中時(shí)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：① 自組織：ZigBee網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備無(wú)須特別的現(xiàn)場(chǎng)配置就能加入網(wǎng)絡(luò)，易于安裝，適合大規(guī)模應(yīng)用；② 功耗低：在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行后，應(yīng)用ZigBee技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)速率較低，因此，收發(fā)信號(hào)時(shí)間較短。由于進(jìn)行信息收發(fā)消耗的功率較低且節(jié)點(diǎn)在不工作時(shí)采用休眠處理，可延長(zhǎng)其生存周期。這對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)空氣正壓系統(tǒng)具有重要意義；③ 通信距離近：2個(gè)ZigBee設(shè)備之間通常可以在10～100 m范圍內(nèi)進(jìn)行通信。加強(qiáng)后，可在大范圍內(nèi)通信。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整個(gè)采集流程如圖5所示，利用多傳感器獲取人體相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與集線器的數(shù)據(jù)交互控制，經(jīng)由路由器與互聯(lián)網(wǎng)獲取到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)中心，將互聯(lián)網(wǎng)中的空氣正壓數(shù)據(jù)反饋給用戶智能終端。空氣正壓數(shù)據(jù)采集指令由監(jiān)測(cè)報(bào)警部分的管控中心下達(dá)，多傳感器根據(jù)指令在ZigBee芯片的控制下，采集空氣正壓氣體數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)直接經(jīng)由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器實(shí)行轉(zhuǎn)換處理，兩者之間采用采集串口相連接，經(jīng)由集線器、工控機(jī)等處理，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至以存儲(chǔ)中心中，此完成空氣正壓氣體數(shù)據(jù)的采集。

圖5 空氣正壓數(shù)據(jù)采集流程

1.3 空氣正壓數(shù)據(jù)通信硬件結(jié)構(gòu)

ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在實(shí)行空氣正壓數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，主要依據(jù)基于路徑質(zhì)量的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和ZigBee網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為感知層、網(wǎng)關(guān)層、應(yīng)用層3個(gè)層次。分析圖6可知，空氣正壓數(shù)據(jù)通信硬件結(jié)構(gòu)由應(yīng)用層、網(wǎng)關(guān)層以及感知層組織，由ZigBee芯片及藍(lán)牙設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)空氣正壓數(shù)據(jù)通信感知，通過(guò)GPRS技術(shù)能夠提升空氣正壓數(shù)據(jù)通信質(zhì)量，通過(guò)局域網(wǎng)及以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)議匹配及協(xié)議轉(zhuǎn)換，并在網(wǎng)關(guān)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖6 空氣正壓數(shù)據(jù)通信硬件結(jié)構(gòu)

1.4 空氣正壓異常報(bào)警方法

為實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣正壓狀態(tài)的判斷，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警部分需對(duì)采集的空氣正壓數(shù)據(jù)實(shí)行異常計(jì)算分析，以此判斷數(shù)據(jù)中是否存在異常狀態(tài)[12]。為保證報(bào)警結(jié)果的提前性和可靠性，本文采用基于異常組合故障關(guān)聯(lián)度完成異常計(jì)算和報(bào)警，該報(bào)警主要分為空氣正壓異常篩選、異常事故關(guān)聯(lián)度計(jì)算、報(bào)警關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)指標(biāo)3個(gè)步驟，具體如下。

1.4.1 空氣正壓異常篩選

空氣正壓異常與報(bào)警故障之間存在明顯的耦合特性，并且，受到空氣正壓發(fā)生小概率異常的影響，導(dǎo)致對(duì)于空氣正壓異常預(yù)警的可靠性降低，因此，本文采用基于Apriori算法完成空氣正壓異常篩選，可獲取采集的空氣正壓數(shù)據(jù)中的出現(xiàn)頻率較高的異常數(shù)據(jù)[13]。

設(shè)異空氣正壓異常事件用T={t1,t2,…,ti}，其中，ti表示空氣正壓異常事件Bi，IT則表示I項(xiàng)集，且包含I個(gè)項(xiàng)。定義事務(wù)S表示空氣正壓在一定時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的異常報(bào)警集合，其是T的子集，事務(wù)集合U是由差異性的組成，基于此形成關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)的事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

定 義 頻 繁 項(xiàng) 集，t1、t2均 為T的2個(gè) 子 集， 且，則支持度的計(jì)算方式如公式（1）所示。

式中，F(xiàn)表示次數(shù)，對(duì)應(yīng)t1、t2同時(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。

為更好地判定頻繁項(xiàng)集，引入置信度，其能夠描述一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)后，另一個(gè)數(shù)據(jù)的出現(xiàn)概率，以此對(duì)子集實(shí)行約束，見(jiàn)公式（2）。

基于Apriori算法的空氣正壓異常篩選詳細(xì)計(jì)算步驟如下：① 設(shè)支持度和置信度兩者的閾值分別為α和β，將二者和U作為輸入的數(shù)據(jù)集合；② 為獲取全部出現(xiàn)過(guò)的數(shù)據(jù)，采用掃描的方式對(duì)數(shù)據(jù)集合實(shí)行處理，以此，尋找各個(gè)異?？諝庹龎簲?shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)[14]；③ 對(duì)各個(gè)類別的異常空氣正壓事件的支持度實(shí)行求解，將計(jì)算結(jié)果中低于設(shè)定閾值的置信度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集刪除，采用組合的方式處理剩余數(shù)據(jù)集，形成空氣正壓異常事件[15]，即為2種異常組合，并對(duì)其出現(xiàn)頻率實(shí)行計(jì)算；④ 根據(jù)步驟③計(jì)算的事件支持度和置信度，將結(jié)果中低于設(shè)定閾值的置信度對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集刪除，采用組合的方式完成將剩余數(shù)據(jù)集的處理，形成的空氣正壓異常事件，即為3種異常組合，并對(duì)其出現(xiàn)頻率實(shí)行計(jì)算；⑤ 獲取空氣正壓全部頻繁組合異常事件項(xiàng)集，其通過(guò)層次搜索方法完成[16-18]。

1.4.2 異常事故關(guān)聯(lián)度計(jì)算

由于在實(shí)際使用中，空氣正壓連續(xù)發(fā)生3種異常的報(bào)警事件的概率極低，因此，僅對(duì)2種組合異常事件實(shí)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算。

設(shè)Bi和Bj分別表示空氣正壓頻繁出現(xiàn)異常的一組事件，其中，i,j∩I；如果P(A2|Bi)和P(A2|Bj)均表示空壓正壓故障概率，均為單異常事件導(dǎo)致，那么，Bi和Bj并發(fā)時(shí)的空氣正壓故障關(guān)聯(lián)程度P(A2|Bi∪Bj)的計(jì)算方式如公式（3）所示。

式中，E1和E2均表示故障關(guān)聯(lián)程度，前者是由Bi引起，后者是由Bj引發(fā)。

1.4.3 報(bào)警關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)指標(biāo)

空氣正壓發(fā)生異常報(bào)警時(shí)，存在單異常故障報(bào)警、組合異常故障報(bào)警、多個(gè)單故障異常報(bào)警3種情況。單異常故障報(bào)警和組合異常故障報(bào)警分別依據(jù)對(duì)應(yīng)的故障關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)完成[19-20]；多個(gè)單故障異常報(bào)警則通過(guò)最大的關(guān)聯(lián)度值Z評(píng)價(jià)，其標(biāo)準(zhǔn)公式如式（4）所示。

式中，Z的數(shù)值范圍和空氣正壓異常之間的關(guān)系如下：Z取值范圍為0.1～19.9，監(jiān)測(cè)結(jié)果為運(yùn)行正常；Z取值范圍為20.0～39.9，監(jiān)測(cè)結(jié)果為異常；Z取值范圍為＞40，監(jiān)測(cè)結(jié)果為故障。

1.5 空氣正壓數(shù)據(jù)的采集效果

為測(cè)試本系統(tǒng)空氣正壓數(shù)據(jù)的采集效果，采用平均偏離程度（ΔEx）和平均離散程度（Vx）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)的計(jì)算方式分別如公式（5）和公式（6）所示。

式中，yi和xi均表示數(shù)據(jù)，前者為傳感器獲取數(shù)據(jù)，后者為實(shí)際數(shù)據(jù)；n表示數(shù)據(jù)數(shù)量。2種指標(biāo)的取值范圍在[0,1]之間，越接近0，表示數(shù)據(jù)采集效果越佳。

1.6 網(wǎng)路數(shù)據(jù)通信優(yōu)勢(shì)和效果

為衡量本系統(tǒng)的網(wǎng)路數(shù)據(jù)通信優(yōu)勢(shì)和效果，采用鏈路質(zhì)量（GI）、路徑包投遞率（PR）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)的計(jì)算方式分別如公式（7）和公式（8）所示。

式中，psd表示路徑，其對(duì)應(yīng)源節(jié)點(diǎn)s至節(jié)點(diǎn)d之間；packrt-loss(e)表示丟包率，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路。計(jì)算結(jié)果越高表示網(wǎng)路通信性能和效果越佳。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

為了對(duì)空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警效果進(jìn)行驗(yàn)證，本文采用擇SPSS 20.0分析軟件進(jìn)行空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，將visio 2010軟件作為繪圖軟件進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)展示。

2 結(jié)果

2.1 本系統(tǒng)對(duì)于空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警的應(yīng)用性能

為測(cè)試本系統(tǒng)對(duì)空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警的應(yīng)用性能效果，將河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院的空氣正壓系統(tǒng)作為研究對(duì)象，采用本系統(tǒng)對(duì)該醫(yī)院僅使用空氣正壓系統(tǒng)的20個(gè)房間實(shí)行監(jiān)測(cè)，以獲取本系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)報(bào)警結(jié)果。同時(shí)在醫(yī)院的急救中心、監(jiān)護(hù)中心選取60例呼吸類疾病患者，在醫(yī)院的空氣正壓系統(tǒng)設(shè)備上部署多傳感器，采集其運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)對(duì)于醫(yī)院空氣正壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效果如圖7所示，隨著采集房間數(shù)量的逐漸增加，本系統(tǒng)空氣正壓采集效果的平均偏離程度和平均離散程度2個(gè)指標(biāo)的結(jié)果均在0.08以下，說(shuō)明本系統(tǒng)的空氣正壓數(shù)據(jù)采集效果良好。

圖7 空氣正壓數(shù)據(jù)采集效果

2.2 本系統(tǒng)對(duì)于網(wǎng)路數(shù)據(jù)通信優(yōu)勢(shì)和效果分析

為衡量本系統(tǒng)的網(wǎng)路數(shù)據(jù)通信優(yōu)勢(shì)和效果，采用鏈路質(zhì)量、路徑包投遞率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，本系統(tǒng)在不同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積下，指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果如圖8和圖9所示。由圖8可知，覆蓋半徑距離范圍在1～7 m內(nèi)變化，匯聚節(jié)點(diǎn)距離在覆蓋半徑距離為4 m，本系統(tǒng)能將多傳感器采集的空氣正壓數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)至匯聚節(jié)點(diǎn)，并且能夠找到跳數(shù)最少的路徑，由于跳數(shù)越少，越可保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性，表明選擇的通信鏈路質(zhì)量較高。由圖9可知，當(dāng)覆蓋面積為2 m2時(shí)，數(shù)據(jù)大小為10 MB下路徑包投遞率為99.62%，數(shù)據(jù)大小為50 MB下路徑包投遞率為99.50%，數(shù)據(jù)大小為100 MB下路徑包投遞率為99.56%；當(dāng)覆蓋面積為6 m2時(shí)，數(shù)據(jù)大小為10 MB下路徑包投遞率為99.60%，數(shù)據(jù)大小為50 MB下路徑包投遞率為99.63%，數(shù)據(jù)大小為100 MB下路徑包投遞率為99.72%；此外，覆蓋面積的逐漸增加，不同大小數(shù)據(jù)的路徑包投遞率均在94%以上，說(shuō)明本系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)通信性能，其可保證數(shù)據(jù)通信的安全性和完整性。

圖8 鏈路質(zhì)量測(cè)試結(jié)果

圖9 路徑包投遞率測(cè)試結(jié)果

2.3 本系統(tǒng)對(duì)于醫(yī)院空氣正壓氣體的監(jiān)測(cè)效果分析

采用本系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)行分析計(jì)算，獲取正壓氣體中氧氣的濃度的變化結(jié)果，并將獲取的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果實(shí)行對(duì)比，衡量本系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)性能，結(jié)果如圖10所示，房間數(shù)量為6時(shí)，氧氣濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果為99.7%，氧氣濃度實(shí)際結(jié)果為99.7%。房間數(shù)量為10時(shí)，氧氣濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果為99.8%，氧氣濃度實(shí)際結(jié)果為99.8%。分析上述曲線可知，本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的醫(yī)院空氣正壓氣體含氧量與實(shí)際值保持一致。

圖10 醫(yī)院空氣正壓氣體含氧量測(cè)試結(jié)果

2.4 本系統(tǒng)對(duì)于空氣正壓異常監(jiān)測(cè)效果

為衡量本系統(tǒng)對(duì)于空氣正壓異常監(jiān)測(cè)效果，當(dāng)空氣正壓發(fā)生異常后，本系統(tǒng)對(duì)于異常監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖11所示，本系統(tǒng)能夠全面監(jiān)測(cè)醫(yī)院各個(gè)房間的空氣正壓系統(tǒng)供氧情況，可通過(guò)樓層切換查看不同樓層的空氣正壓系統(tǒng)的使用情況；同時(shí)各個(gè)樓層中各個(gè)房間的空氣正壓氣體使用情況，可通過(guò)點(diǎn)擊房間號(hào)實(shí)行查看，查看結(jié)果包含歷史監(jiān)測(cè)記錄、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果以及報(bào)警情況，并且能夠顯示報(bào)警的異常類別。

圖11 醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警結(jié)果

3 討論與結(jié)論

本文設(shè)計(jì)基于多傳感器的醫(yī)院空氣正壓異常監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)試，滿足醫(yī)院管理應(yīng)用需求，能夠自動(dòng)化、智能化完成空氣正壓氣體的全面監(jiān)測(cè)，并且獲取的空氣正壓數(shù)據(jù)的可靠性極佳，在保證數(shù)據(jù)安全、完成的情況下，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的通信；同時(shí)可全面監(jiān)測(cè)空氣正壓的使用狀態(tài)，以及正壓氣體濃度的變化結(jié)果，實(shí)時(shí)掌控其使用的安全程度。房間數(shù)量為6時(shí)，氧氣濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果為99.7%，氧氣濃度實(shí)際結(jié)果為99.7%。本系統(tǒng)能夠有效對(duì)醫(yī)院空氣正壓氣體含氧量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。覆蓋面積為8 m2時(shí)，數(shù)據(jù)大小為10 MB的路徑包投遞率為99.63%，數(shù)據(jù)大小為50 MB的路徑包投遞率為99.5%，數(shù)據(jù)大小為100 MB的路徑包投遞率為99.6%，表明本系統(tǒng)在對(duì)各個(gè)房間的空氣正壓氣體實(shí)行濃度監(jiān)測(cè)時(shí)，能夠獲取各個(gè)房間的氧氣含氧量結(jié)果，并且監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果基本重合，表明本文方法的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度較高，說(shuō)明本系統(tǒng)具備空氣正壓監(jiān)測(cè)功能，能夠智能完成氧氣的供應(yīng)和使用情況，避免傳統(tǒng)通過(guò)人員逐一對(duì)房間實(shí)行監(jiān)測(cè)和記錄所耗費(fèi)的較長(zhǎng)時(shí)間，并且能夠更加準(zhǔn)確計(jì)算房間中的氧氣濃度。設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠在有效對(duì)醫(yī)院空氣正壓氣體含氧量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不同數(shù)據(jù)大小下路徑包投遞率都較為準(zhǔn)確[8]。

本系統(tǒng)能將多傳感器采集的空氣正壓數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)至匯聚節(jié)點(diǎn)，并且能夠找到跳數(shù)最少的路徑，由于跳數(shù)越少，越可保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性，表明選擇的通信鏈路質(zhì)量較高；此外，覆蓋面積的逐漸增加，不同大小數(shù)據(jù)的路徑包投遞率均在0.94以上，說(shuō)明本系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)通信性能，其可保證數(shù)據(jù)通信的安全性和完整性[12]。同時(shí)本系統(tǒng)能夠全面監(jiān)測(cè)醫(yī)院各個(gè)房間的空氣正壓系統(tǒng)供氧情況，可通過(guò)樓層切換查看不同樓層的空氣正壓系統(tǒng)的使用情況。說(shuō)明本系統(tǒng)在醫(yī)院空氣正壓監(jiān)測(cè)報(bào)警方面具備良好的應(yīng)用性，能夠滿足醫(yī)院管理的需求，全面監(jiān)測(cè)空氣正壓的使用情況。

整個(gè)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)關(guān)的主要作用是實(shí)現(xiàn)多傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)之間的連接，可將不同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并保證在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中[11]，可依據(jù)數(shù)據(jù)的類別或者結(jié)構(gòu)完成數(shù)據(jù)交換，同時(shí)也可依據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成協(xié)議轉(zhuǎn)換。并且在通信過(guò)程中，即使在發(fā)生移動(dòng)的情況下，網(wǎng)關(guān)依據(jù)能夠保證良好的通信效果，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互，并完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份。網(wǎng)絡(luò)中的基于路徑質(zhì)量的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議能夠降低數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)能耗，同時(shí)通過(guò)路由確定最佳的通信路徑，保證數(shù)據(jù)通信的完整性、安全性。