基于PLC的醫(yī)院潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘 要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shì)。在眾多醫(yī)院硬件設(shè)施當(dāng)中，空調(diào)對(duì)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(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平對(duì)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(diǎn)，闡述手術(shù)室空氣處理的基本方式，對(duì)潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探究，以供專業(yè)人士借鑒與參考。 

　　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(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度與溫度，并且過(guò)濾手術(shù)室中的空氣，從而使得手術(shù)室中環(huán)境達(dá)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(duì)其進(jìn)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(wú)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(shí)也可提升手術(shù)過(guò)程中醫(yī)護(hù)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(dòng)控制系統(tǒng)，空氣凈化系統(tǒng)主要由空氣過(guò)濾器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、表冷器、加熱加濕裝置等基本設(shè)備組成，通過(guò)設(shè)置粗效、中效和高效過(guò)濾器的三級(jí)過(guò)濾裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的凈化處理，表冷器、加熱加濕裝置用來(lái)調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用是使空氣運(yùn)動(dòng)起來(lái)而形成風(fēng)自動(dòng)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(mén)?絳釁鰨?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(lái)稀釋有害氣體，滿足人體衛(wèi)生需求并補(bǔ)償室內(nèi)的排風(fēng)。通風(fēng)方式可以采用機(jī)械送風(fēng)與自然排風(fēng)相結(jié)合的方式、機(jī)械排風(fēng)與自然補(bǔ)風(fēng)結(jié)合的方式和同時(shí)使用機(jī)械進(jìn)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(lái)實(shí)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(wú)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(jī)組循環(huán)方式，如圖所示有一次回風(fēng)的室內(nèi)循環(huán)機(jī)組與空調(diào)機(jī)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(jī)組與空調(diào)機(jī)組并用方式，如圖所示新風(fēng)機(jī)組與風(fēng)機(jī)盤(pán)管室內(nèi)循環(huán)機(jī)組并用方式，如圖1所示。 
　　醫(yī)院潔凈手術(shù)部?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)應(yīng)做到既實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)手術(shù)部的統(tǒng)一控制，又能方便對(duì)各手術(shù)室靈活管理。一般遵循以下設(shè)計(jì)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(kāi)設(shè)置，采用獨(dú)立的凈化空調(diào)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)級(jí)潔凈手術(shù)室和級(jí)潔凈手術(shù)室進(jìn)行空氣處理級(jí)，潔凈手術(shù)室和級(jí)潔凈手術(shù)室可以多間手術(shù)室公用一個(gè)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(dú)處理，形成各個(gè)完全獨(dú)立的系統(tǒng)。 
　　三、潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 
　　1、系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 
　　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(hù)士辦公區(qū)組成。手術(shù)室分別是是百級(jí)手術(shù)室、眼科手術(shù)室、個(gè)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(gè)普外手術(shù)室，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)際要求，各手術(shù)室設(shè)計(jì)級(jí)別及具體控制指標(biāo)如表1所示。 
　　2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 
　　控制系統(tǒng)?用工控機(jī)（Industrial Personal Computer，IPCH可編程控制器（Programmable controller，PLC）+現(xiàn)場(chǎng)總線的形式組成了控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng) 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(jī)工控機(jī)、風(fēng)機(jī)機(jī)組及現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器和執(zhí)行器組成。系統(tǒng)以上位機(jī)為核心，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將上位機(jī)和連接起來(lái)，采用的是傳輸技術(shù)，定期從現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，并將其顯示出來(lái)。上位機(jī)發(fā)出的控制信息通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳至，根據(jù)上位機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將信號(hào)傳至現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。 
　　3、系統(tǒng)的控制方式 
　　控制系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)總線將上位機(jī)和下位機(jī)連接起來(lái)，使用傳輸協(xié)議和傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和上位機(jī)之間數(shù)據(jù)通信。其中上位機(jī)選用的是工控機(jī)，下位機(jī)選用的是西門(mén)子，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是各種傳感器、變送器和執(zhí)行器等?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元直接與被控對(duì)象聯(lián)系，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制等功能?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元一般安裝在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，接收上一級(jí)監(jiān)控站發(fā)送來(lái)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(jī)，在上位機(jī)不進(jìn)行干預(yù)的情況下，現(xiàn)場(chǎng)控制單元可根據(jù)各自事先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行各種運(yùn)算，控制輸出實(shí)現(xiàn)單獨(dú)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制空調(diào)機(jī)組的控制策略。 
　　對(duì)于全年運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，需要充分考慮到季節(jié)變化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，根據(jù)室內(nèi)外不同的熱、濕條件，確定不同的運(yùn)行工況，以多工況的方式運(yùn)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(jī)、加熱器和加濕器運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。面對(duì)這樣一個(gè)多工況系統(tǒng)進(jìn)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(shí)機(jī)，在轉(zhuǎn)換時(shí)切換運(yùn)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(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向。 
　　4、報(bào)警系統(tǒng) 
　　故障報(bào)警是對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行缺風(fēng)保護(hù)、檢測(cè)變頻故障等，檢測(cè)風(fēng)機(jī)和過(guò)濾器兩端壓差值對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)濾器堵塞情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)顯示報(bào)警信息。工作人員根據(jù)提示的報(bào)警信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。其中缺風(fēng)保護(hù)報(bào)警是通過(guò)設(shè)在風(fēng)機(jī)處的壓差變送器測(cè)得的壓差值進(jìn)行判斷，如果風(fēng)機(jī)兩端壓差值不在設(shè)定范圍內(nèi)，說(shuō)明風(fēng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障，則顯示報(bào)警信息。 
　　四、結(jié)語(yǔ) 
　　綜上所述，隨著我國(guó)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(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)逐漸引起全社會(huì)的關(guān)注，本文所設(shè)計(jì)的凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以有效的實(shí)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(lái)PLC 技術(shù)的發(fā)展，手術(shù)室凈化空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將會(huì)更加科學(xué)與合理，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)醫(yī)用空調(diào)行業(yè)更為快速的發(fā)展。