潔凈手術室智能控制系統的探討

智能控制系統通過各種傳感器、PLC、PID現場控制器等各種執行裝置實現對手術室內的潔凈度、空氣溫度、相對濕度、截面風速、隔斷壓差、CO2濃度、新風量等各種環境參數的監測及控制，確保室內環境符合手術需要以及各設備的正常運行。智能控制系統采用了PID調節控制、風量平衡及壓差智能自動控制、環境狀態多參數實時采集、計算及控制、能量優化管理及節能等多種技術，實施集中監控與多系統集成，實現系統的全過程控制及全院資源信息共享。
1、PID調節控制技術
PID調節控制技術主要用于調節手術室內溫濕度。PID調節控制的控制過程如下，控制系統通過各種傳感器檢測出被控制量的實際信號，與手術室所要求的目標進行比較，產生偏差，控制系統根據偏差大小，進行PID調節，調節信號作用于各執行裝置，使偏差減少，以至達到平衡，zui終達到系統的要求。
2、風量平衡及壓差智能自動控制
風量平衡及壓差智能自動控制主要是用于調節、維持手術室內的風量以及不同房間的壓差，控制手術室內的排風量及送風量之間的關系，避免交叉感染，確保手術室保持潔凈。在現代化醫院的潔凈手術部中，多種通風和凈化設備都在同時運行，系統的換氣次數大、送風量大、新風量和排風量大，在各房間之間必須保持風量和壓差維持在設計的狀態，這是實現凈化效果、避免交叉感染的重要措施。凈化系統中安裝的各種空氣過濾器，在經過一段使用后，會因為積塵，使得空氣通過的阻力增加。為了克服這種阻力的增加，系統中安裝了壓力傳感器，在壓力發生變化時，控制系統中變頻器自動調節風機轉速，使得風量回歸正常水平，確保了手術室的換氣次數，從而確保手術室的潔凈度。
在特殊的場合，如負壓手術室，壓差控制極為重要。這類手術室一般用于感染類手術，特別是諸如SARS、結核等呼吸道傳染性疾病的手術，需要嚴格控制手術室的空氣外溢，必須確保手術室相對外界走廊或氣閘室保持負壓差。在這些系統中，利用變頻技術、定風量技術、風量平衡技術等，控制手術室的送風量與排風量之間的關系，使手術室的排風量大于送風量，手術室維持負壓，另外，排出的空氣經過過濾器過濾，空氣凈化消毒裝置殺菌，排出室外，避免對室外環境造成污染。
3、環境狀態參數實時采集、計算及控制
在智能環境控制系統中，可以實現對手術部環境狀態參數的實時采集、計算與控制。通過在系統中分布的各種溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、壓力或隔斷壓差傳感器及粒子計數器等各類傳感裝置，實時采集各參數，并進行計算和轉化，自動計算出需要的其余參數，可直接用于對手術室凈化系統的熱濕處理控制中。如由采集到的空氣溫度、相對濕度，根據系統內置的濕空氣計算模型，計算空氣的含濕量、焓值等，用于系統分析和選擇不同的控制模式，有助于凈化系統更有效地控制室內空氣的水汽含量，滿足對環境的舒適要求，同時控制細菌的生長。
4、能量優化管理及節能技術
主要用以降低系統能耗。根據全國不同的區域的氣候條件，選擇不同的凈化系統，以達到*的適應性，降低能量消耗。在東南沿海夏季高溫潮濕、冬季溫暖區域，采用新風深度預處理控制技術，可避免了傳統空氣處理方式在循環機組中進行除濕，造成先降溫除濕后再熱升溫的冷熱抵消現象，從而大幅降低了系統的能耗；另外，在值班模式下，控制系統會自動將風機調整至較低轉速，系統新風量也將減少，僅送入維持房間正壓的新風，同時排風機關閉，系統溫度、濕度控制范圍放大等，這些控制措施可以在保證手術部凈化和溫濕度要求的前提下，實現對能量的*化管理，減小系統能耗。
5、集中監控與多系統集成
手術室環境控制系統的多參數自動控制與監測系統采用上位機、下位機的分層結構形式，中央監控工作站負責與各個現場控制單元之間的通信，管理系統的所有信息，提供人機界面及接口，并通過下位機監控整個系統的所有參數，實現全系統的*控制和管理。現場控制單元主要負責將所有現場控制、監測信息傳送到中央監控工作站，接收中央監控工作站的指令，并根據其指令完成相應的操作，同時監測被控對象的所有參數。手術室環境控制系統通過高速網絡可以與醫院的其他系統進行聯網， 達到多系統集成，如與醫院其他設備管理系統、醫療氣體檢測管理系統、病人生理體征信息監護系統、手術管理系統、PACS/LIS系統、醫療病歷管理系統相互聯網，實現各種資源信息的共享，形成一個有效的診斷、搶救治療、監護的系統過程，保障病人安全。