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1、 9.3 系统设计举例 计算机直接控制系统：基于同步变压原理的智能人工呼吸床控制系统计算机集中监控系统：北京西站设备计算机三级网络监测与数据管理系统计算机远程控制系统：唐山市环城景观水系水质远程监测与水华预警系统计算机直接控制系统基于同步变压原理的智能人工呼吸床系统一、系统需求分析二、总体设计方案三、硬件设计方案四、软件设计方案五、联合测试开展9.3.1 基于同步变压原理的智能人工 呼吸床系统一、系统需求分析 横隔膜与呼吸的关系同步变压、变位创新通气方法同步变压通气吸呼同步变位通气吸呼同步变压位通气吸呼总体需求提出一种全新的较完善的同步变压位机械通气方 法，以克服当前正压通气存在的诸多缺陷建立
2、起新方法的数学模型，以弄清各因素之间的 关系，为方法体系的完善和智能控制实现做准备进行试验用设备的机械设计、智能控制算法研究 ，建立起完整的试验用设备系统，以配合多参数条 件下临床医学试验的开展在理论和实验研究基础上，实现新方法的产品转 化，为人类医学事业做贡献该项目总体由钟南山院士牵头主持钟南山院士(右2)现场指导二、总体设计方案三、硬件设计方案机械结构硬件设计+自动控制硬件设计一代临床试验用床(硬件)一代临床试验用床机械硬件设计之呼吸床板一代临床试验用床机械硬件设计之电机装配图一代临床试验用床机械硬件设计之腹部板一代临床试验用床机械硬件设计之电机托件一代临床试验用床机械硬件设计之减速器托件
3、一代临床试验用床自动控制硬件设计Honeywell AWM720P1 气体流量传感器 模拟量信号采集 NI PCI-6014 Panasonic高精度伺服马达 马达控制器 Advantech PCI-1240四轴 步进/伺服控制卡 三、软件设计方案系统开发：工具：Visual C+ 6.0 、Access软件设计思想：模块化设计软件总体结构图四大模块：n呼吸信号处理模块 实现呼吸气流信号采集、滤波处理、呼吸周期计算、呼 吸周期预测功能 四大模块：n腹部托板驱动模块 实现托板复位、托压控制通气、托压同步辅助通气功能 四大模块：n实验数据存储模块 实现实验数据实时存储功能 n人机界面模块 实现控制
4、输入接口、状态输出接口功能 一代呼吸床软件源代码一代临床试验用床(软件)一代智能人工呼吸床视频资料：基于膈肌电极的功能评价实验一代智能人工呼吸床临床实验尖峰滤波器及驱动器金属屏蔽 伺服电机金属屏蔽 鉴于一代产品存在的问题，设计开 发二代产品二代临床试验用床(硬件)1、总总控制器 2、操作器3、头头前板面4、头头架5、搁搁臂板6、胸下骨架7、倾倾斜机构8、胸 板平移机构 9、底架 10、腹下板骨架11、腹下板面 12、伺服电电机13、腿板平移电电机 14、 直线轴线轴 承副15、腿板板面16、腿板骨架 17、气弹弹簧18、控制扳手19、脚轮轮20、刹车车踏板二 代 呼 吸 床 机 械 结 构 组
5、 成二代临床试验用床滚轴丝杆直线驱动模式二代临床试验用床自动控制硬件设计二代临床试验用床自动控制箱内部实物瑞士瑞诺直流无刷电机(售价：30,000人民币)二代临床试验用床直流无刷电机驱动器及呼吸流量传感器二代临床试验用床嵌入式计算机自动控制方案图二代智能人工呼吸床视频资料：基于膈肌电极的功能评价实验一代智能人工呼吸床临床实验展望同步变压位通气设计方案 同步变压位通气方案呼吸同步动作总结道路曲折前景光明为创新中国而奋斗计算机集中监控系统北京西站设备计算机三级网络监测与数据管理系统一、系统需求分析二、总体设计方案三、硬件设计方案四、软件设计方案五、联合测试开展计算机远程控制系统唐山市环城景观水系水
6、质远程监测与水华预警系统一、系统需求分析二、总体设计方案三、硬件设计方案四、软件设计方案五、联合测试开展http:/ 唐山市环城景观水系水质 远程监测与水华预警系统一、系统需求分析唐山市环城水系开工典礼：唐山：环城水系容颜初绽 ：http:/ 需求：1、通过放置于河岸的水质检测仪采集实时水质 信息 2、现场水质检测仪应具有如下功能： 1）、柜式结构，防水，自动降温 2）、具有防盗图像追溯功能(夜间补光) 3）、指纹+钥匙双重开锁机制 4）、抽水吸程=5米 5）、可采集GPS信息，可无线发送数据，可报警短信推送 3、配置有远程监控计算机，并可运行监控服务 软件，要求水质信息实时监测、历史数据查询
7、 、水华预测预警、统计报表等功能序号项项目总总数量原始情况新增情况用途1处理器-AVR1280ARM M3加大内存，加大串口数、加快处理 速度等需要 2外接串口2个1个1个YSI、摄像头3继电器输出4个1个3个水泵、排水阀、摄像头补光、散热 风扇 4开关量输入3个0个3个门禁检测、水位浮子、预留5Flash内存16M0M16M暂存拍照数据、历史数据6电压输 出2个2个0个用于连接设备供电(12V、5V)7散热风扇控制1个0个1个热敏电阻+电位器+比较电路+继电 器 8WCDMA1个GPRSWCDMA数据传输9GPS1个1个0个GIS10站点控制柜门 禁锁-门禁锁支持指纹和钥匙两种开锁方式，支
8、持开关门信号输出，支持开关 外部控制(可实现短信、远程开 锁门) 11门禁锁推荐提供推荐产品1项项目内容备备注 2I/O输入8路干接点开关量输入 输入耐压524VDC 3I/O输出4路干接点开关量输出 输出耐压524VDC和524VAC 4模拟量输入2路模拟量输入 输入量程为420mA A/D转换 8位以上即可使用接线端子作为接口器件5RS485接口2路RS485，采用标准RS485 总线 可连接32个RS485设备 充分考虑ESD保护，EMI干扰和摆率限制及传输 阻抗问题使用接线端子作为接口器件 拨码 开关设置波特率6以太网接口1路网络LAN接口，标准TCP/IP和UDP协议 。 LAN接口
9、可进行网络数据传输 ，同时可进行设备 的应用参 数设置和基础调试 。RJ45接口7复位键1个复位键，用于设备 的复位和恢复初始缺省值。 短按时设备 复位 长按时设备 恢复初始值触发式按键8指示灯提供电源指示灯、I/O数据指示灯、RS485数据指示灯、网 络连 接指示灯、网络数据指示灯 指示灯颜色区分所代表的意义采用LED指示灯912VDC输出1路12VDC电源输出接口 12VDC电源输出，电流800mA1.2A使用接线端子作为接口器件1024VDC输入24VDC输入，为设备 提供工作电压使用接线端子作为接口器件 11硬件看门狗具备硬件看门狗电路，维护 硬件设备 的正常运行 12调试 接口调试
10、接口用于设备 的调试 与维护 调试 接口方便与调试设备对 接 13板卡设计 要 求1.所有接口位置要便于接线。 2.板卡要做防潮防腐蚀处 理 3.电压变 比考虑压 降和占空比问题 4.合理布板自吸式,抽吸力超强,大流量,基本无噪音BSP-S系列 型号：BSP27250S 流量：25L/Min 吸程：5米 压力：2.7公斤1.综合了自吸泵与化工泵的优点，采用耐腐蚀的多种进口材 料合成，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能； 2.自吸速度极快(约1秒)，抽吸力强劲，吸程高达5米，基本 无噪音。 3.做工精致、不仅有自吸功能，而且流量超大 (最大可达 25 升/分钟) 、压力高(最大可达 2.7公斤)、性能
11、稳定、安装方 便。 4.周到的接口设计，既可以接螺纹硬管，也可以接软管； 270度大角度可旋转套筒，为安装提供最大方便。 5.泵具备过热、过压双保护功能。 6.泵体与电机分离，工作介质不与电机接触，避免出现因液 体进入电机而损坏的情况； 7抽吸力强劲！极低噪音，使用寿命极长； 8.运转平稳、流量稳定、可以空转(空转时间不能超过30分 钟)；YSI 6600EDS型多参数水质监测仪在恶劣的污染环境中能长时 间同时监测14个参数。整个投放周期极少甚至无需再校准或清 洁，基本上做到无需维护。传感器可在野外自行更换。 可直接投放在水体中进行真实的测量，也可抽水进行测量； 在恶劣的污染环境中提供空前的溶
12、解氧精度和寿命； 清洁扫覆盖的传感器包括浊度、叶绿素或罗丹明、溶解氧和 酸碱度/氧化还原电位，大幅度延长维护周期； 投放期内极少需要维护，是野外长期监测的理想装置； 传感器可在野外自行更换； YSI 6600EDS传感器（从底部开始，沿顺时针方向）：温度 /电导率、浊度、快速脉冲溶解氧、叶绿素和酸碱度/氧化还原电 位。所有探头（电导率除外）在清洁扫的维护下均不受沾污； 可与数据采集平台相结合，或直接连接计算机。技术指标：范围围风风速0 -60m/s（ 134mph）最大风风速100m/s（ 220mph）方位360机械，355电电子（5敞开） 精确度风风速0.3 m/s（0.6mph）风风向3
13、度 限度螺旋桨桨1.0 m/s（ 2.2mph）叶片1.1 m/s（ 2.2mph）至10移位-1.3 m/s（ 2.9mph）至5移位 信号风风速磁旋感应应AC 输输出-电压电压 ;每转转3脉冲.1800rpm(90Hz)=8.8 m/s（ 19.7mph）方位模拟拟直流电压电压 从导电导电 塑料电电位计计电电阻10K,线线性0.25%,预计预计 使用寿命50百万转转 尺寸总总高度37cm( 14.6in)总长总长 度55 cm( 21.7in)螺旋桨桨18 cm( 7.1in)直径配件34mm( 1.34in) 直径(标标准1英寸管)图图14 湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统实时统实时 数据显显示图图图图15湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统历统历 史数据显显示图图图图16湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统统水质质参数分析图图图图17湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统统水华预测华预测 分析图图图图18湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统统水质评质评 价分析图图图图19湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统统3G远远程传输传输 功能图图图图20湖库库水质质参数远远程监测监测 与分析系统统报报表打印功能图图图图21 手机终终端报报警示例测试记录单
