基于PLC的醫(yī)院潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉佳毅

摘 要： 隨著我國經(jīng)濟水平的提升，醫(yī)院的硬件配備水平也呈現(xiàn)日益上升的趨勢。在眾多醫(yī)院硬件設(shè)施當(dāng)中，空調(diào)對于患者的康復(fù)與治療有著更為直接的聯(lián)系。其中，手術(shù)室作為醫(yī)院的核心區(qū)域，提升該區(qū)域凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計水平對于降低術(shù)中感染有著至關(guān)重要的作用。鑒于此，本文首先以介紹凈化空調(diào)系統(tǒng)的模式為切入點，闡述手術(shù)室空氣處理的基本方式，對潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行探究，以供專業(yè)人士借鑒與參考。

關(guān)鍵詞： 潔凈手術(shù)室；凈化空調(diào)；自動控制系統(tǒng)；設(shè)計

為使手術(shù)室中環(huán)境符合手術(shù)的要求，需要使用凈化空調(diào)來調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度與溫度，并且過濾手術(shù)室中的空氣，從而使得手術(shù)室中環(huán)境達到潔凈的程度。此外，為確保手術(shù)室中壓力為正壓狀態(tài)，同樣需要使用凈化空調(diào)對其進行調(diào)節(jié)，從而將污染物隔離在室外，保證手術(shù)室處于無菌且潔凈的狀態(tài)，最大限度的避免術(shù)后感染情況的發(fā)生，同時也可提升手術(shù)過程中醫(yī)護人員的舒適度，從而提升手術(shù)效率。

一、凈化空調(diào)系統(tǒng)的模式

凈化空調(diào)控制系統(tǒng)包括空氣凈化系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，空氣凈化系統(tǒng)主要由空氣過濾器、循環(huán)風(fēng)機、表冷器、加熱加濕裝置等基本設(shè)備組成，通過設(shè)置粗效、中效和高效過濾器的三級過濾裝置來實現(xiàn)對空氣的凈化處理，表冷器、加熱加濕裝置用來調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，循環(huán)風(fēng)機的作用是使空氣運動起來而形成風(fēng)自動控制系統(tǒng)包括各種溫度、濕度傳感器，壓力變送器，溫控閥門執(zhí)行器，送風(fēng)、排風(fēng)調(diào)節(jié)閥，控制器和監(jiān)控設(shè)備等。

二、手術(shù)室空氣處理的基本方式

醫(yī)院建筑需要大量新鮮、潔凈的空氣來稀釋有害氣體，滿足人體衛(wèi)生需求并補償室內(nèi)的排風(fēng)。通風(fēng)方式可以采用機械送風(fēng)與自然排風(fēng)相結(jié)合的方式、機械排風(fēng)與自然補風(fēng)結(jié)合的方式和同時使用機械進行送風(fēng)和排風(fēng)等方式。一般醫(yī)院是將通風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合起來實現(xiàn)室內(nèi)良好的空氣品質(zhì)的。醫(yī)院的空氣調(diào)節(jié)和一般建筑物的空氣調(diào)節(jié)是不同的，它更注重空氣的凈化和無菌、建筑物內(nèi)的氣流流向和風(fēng)速、保證醫(yī)療上需要的溫濕度等方面。具體的空氣處理方式有空調(diào)機組循環(huán)方式，如圖所示有一次回風(fēng)的室內(nèi)循環(huán)機組與空調(diào)機組并用方式，如圖所示新風(fēng)承擔(dān)全部熱濕負(fù)荷的室內(nèi)循環(huán)機組與空調(diào)機組并用方式，如圖所示新風(fēng)機組與風(fēng)機盤管室內(nèi)循環(huán)機組并用方式，如圖1所示。

醫(yī)院潔凈手術(shù)部凈化空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)做到既實現(xiàn)對整個手術(shù)部的統(tǒng)一控制，又能方便對各手術(shù)室靈活管理。一般遵循以下設(shè)計原則：潔凈手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)與其輔助用房的空調(diào)系統(tǒng)分開設(shè)置，采用獨立的凈化空調(diào)系統(tǒng)對每個級潔凈手術(shù)室和級潔凈手術(shù)室進行空氣處理級，潔凈手術(shù)室和級潔凈手術(shù)室可以多間手術(shù)室公用一個空調(diào)系統(tǒng)。但是凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)可以采用集中處理，也可以各系統(tǒng)單獨處理，形成各個完全獨立的系統(tǒng)。

三、潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、系統(tǒng)的整體設(shè)計

手術(shù)部位于醫(yī)院綜合樓的第5層，由手術(shù)室及其輔助用房和醫(yī)生護士辦公區(qū)組成。手術(shù)室分別是是百級手術(shù)室、眼科手術(shù)室、個腔鏡手術(shù)室、骨科手術(shù)室、產(chǎn)科手術(shù)室、正負(fù)壓手術(shù)室和個普外手術(shù)室，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實際要求，各手術(shù)室設(shè)計級別及具體控制指標(biāo)如表1所示。

2、自動控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)釆用工控機（Industrial Personal Computer，IPCH可編程控制器（Programmable controller，PLC）+現(xiàn)場總線的形式組成了控制系統(tǒng)，實現(xiàn)潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的自動 控制。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

從圖2可以清楚的看出控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由上位機工控機、風(fēng)機機組及現(xiàn)場的各種傳感器和執(zhí)行器組成。系統(tǒng)以上位機為核心，通過現(xiàn)場總線將上位機和連接起來，采用的是傳輸技術(shù)，定期從現(xiàn)場傳感器采集數(shù)據(jù)，再通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，并將其顯示出來。上位機發(fā)出的控制信息通過現(xiàn)場總線傳至，根據(jù)上位機的控制信號進行調(diào)節(jié)，并將信號傳至現(xiàn)場執(zhí)行器，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動。

3、系統(tǒng)的控制方式

控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場總線將上位機和下位機連接起來，使用傳輸協(xié)議和傳輸技術(shù)實現(xiàn)控制器與現(xiàn)場設(shè)備和上位機之間數(shù)據(jù)通信。其中上位機選用的是工控機，下位機選用的是西門子，現(xiàn)場設(shè)備是各種傳感器、變送器和執(zhí)行器等?，F(xiàn)場控制單元直接與被控對象聯(lián)系，可以獨立實現(xiàn)現(xiàn)場信號的采集及對現(xiàn)場設(shè)備的控制等功能?，F(xiàn)場控制單元一般安裝在工業(yè)控制現(xiàn)場，接收上一級監(jiān)控站發(fā)送來的控制命令，并將本地的狀態(tài)和采集到的數(shù)據(jù)傳送至上位機，在上位機不進行干預(yù)的情況下，現(xiàn)場控制單元可根據(jù)各自事先設(shè)定好的參數(shù)進行各種運算，控制輸出實現(xiàn)單獨對設(shè)備進行控制空調(diào)機組的控制策略。

對于全年運行的空調(diào)系統(tǒng)，需要充分考慮到季節(jié)變化對系統(tǒng)運行的影響，根據(jù)室內(nèi)外不同的熱、濕條件，確定不同的運行工況，以多工況的方式運行。主要目的是為了充分利用新風(fēng)和回風(fēng)的熱濕負(fù)荷，盡量減少制冷機、加熱器和加濕器運行時間，達到節(jié)能的目的。面對這樣一個多工況系統(tǒng)進行監(jiān)控和控制，不僅需要根據(jù)相關(guān)參數(shù)確定工況轉(zhuǎn)換的時機，在轉(zhuǎn)換時切換運行設(shè)備，還要相應(yīng)改變控制參數(shù)的數(shù)值，以及執(zhí)行機構(gòu)的動作方向。

4、報警系統(tǒng)

故障報警是對風(fēng)機進行缺風(fēng)保護、檢測變頻故障等，檢測風(fēng)機和過濾器兩端壓差值對風(fēng)機運行狀態(tài)和過濾器堵塞情況進行監(jiān)測，當(dāng)被檢測對象出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)顯示報警信息。工作人員根據(jù)提示的報警信息對系統(tǒng)進行維護。其中缺風(fēng)保護報警是通過設(shè)在風(fēng)機處的壓差變送器測得的壓差值進行判斷，如果風(fēng)機兩端壓差值不在設(shè)定范圍內(nèi)，說明風(fēng)機運行出現(xiàn)故障，則顯示報警信息。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國醫(yī)療硬件水平的提升，基于PLC的醫(yī)院潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)逐漸引起全社會的關(guān)注，本文所設(shè)計的凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)可以有效的實現(xiàn)潔凈手術(shù)室的目的，所以具備一定應(yīng)用潛力。相信隨著未來PLC 技術(shù)的發(fā)展，手術(shù)室凈化空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計將會更加科學(xué)與合理，進而推動我國醫(yī)用空調(diào)行業(yè)更為快速的發(fā)展。■

參考文獻

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