本發(fā)明涉及一種輸液瓶液位檢測(cè)裝置，屬于醫(yī)療通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民群眾的生活水平得到很大的提高，于是人們?cè)桨l(fā)重視醫(yī)療保健的作用，促進(jìn)了醫(yī)院和個(gè)人、家庭對(duì)醫(yī)療設(shè)備的需求，尤其是對(duì)智能化的醫(yī)療設(shè)備的需求逐年遞增。為了使醫(yī)療產(chǎn)品不斷豐富，產(chǎn)品的功能越來越多，質(zhì)量越來越好，國(guó)內(nèi)投入研究醫(yī)療器械行業(yè)的企業(yè)不斷增多。

針對(duì)輸液瓶液位的檢測(cè)，目前已經(jīng)投入使用的儀器或設(shè)備中，大部分設(shè)計(jì)原理都由重力來感應(yīng)。隨著時(shí)代的發(fā)展以及醫(yī)療水平的提升，醫(yī)療器械也在不斷發(fā)展，輸液所使用的玻璃瓶也逐漸換成更加輕巧的塑料瓶。因此，有必要開發(fā)出更高效、可靠的液位檢測(cè)方法。

目前，在檢測(cè)液位高度時(shí)有以下兩種測(cè)試方法：

一、在測(cè)量液位的時(shí)候，使用拉力傳感器對(duì)輸液瓶?jī)?nèi)液體的重量進(jìn)行間接測(cè)量。將拉力傳感器接在滑輪和儲(chǔ)液瓶之間，利用液位高度變化和拉力變化之間的線性關(guān)系進(jìn)行間接測(cè)量。

二、利用超聲波測(cè)量液面高度。利用超聲波在不同物質(zhì)、不同密度內(nèi)傳播速度不同的原理，通過檢測(cè)超聲波發(fā)射后的回波時(shí)間來檢測(cè)超聲波穿過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，利用單片機(jī)定時(shí)控制超聲波的發(fā)射，利用中斷接收檢測(cè)到的回波，然后經(jīng)單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理獲得回波的時(shí)間參數(shù)。此類系統(tǒng)中，可預(yù)先測(cè)定液位到達(dá)警戒線時(shí)的回波的時(shí)間，然后將每次測(cè)量結(jié)果與此進(jìn)行比較，便可得知是否到達(dá)警戒液位。

上述現(xiàn)有方法存在如下缺陷：

1、利用重力檢測(cè)液位的設(shè)備體積和機(jī)構(gòu)過大，且和液體的重量有直接關(guān)系，但是和液位本身是間接的關(guān)系，在實(shí)際使用中不夠靈活，同時(shí)也會(huì)帶來一定的誤差，造成不必要的麻煩。

2、使用拉力傳感器測(cè)量液位，拉力傳感器價(jià)格貴，從實(shí)用性角度考慮，在實(shí)際系統(tǒng)中不適用。

3、利用超聲波的檢測(cè)相對(duì)準(zhǔn)確，是一種常用的檢測(cè)方法。但是超聲波探測(cè)不可避免的存在一些盲區(qū)，盲區(qū)的大小與相應(yīng)的單片機(jī)處理速度相關(guān)。在對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，還需加入溫度補(bǔ)償模塊及相應(yīng)的軟件算法以改善超聲探測(cè)隨環(huán)境溫度的改變所產(chǎn)生的變化?？紤]到軟、硬件的復(fù)雜程度及要求的測(cè)量精度，以及檢測(cè)輸液瓶的液位時(shí)存在液體的表面波動(dòng)，使用超聲波傳感器檢測(cè)液面會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，同時(shí)超聲波傳感器安裝方位的確定也是一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、成本低、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)量精度高且穩(wěn)定性好的輸液瓶液位檢測(cè)裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種利用光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)輸液瓶液位的裝置，其特征在于：包括

設(shè)于輸液瓶一側(cè)的警戒線處，用于發(fā)射光束的激光發(fā)射模塊；

設(shè)于輸液瓶另一側(cè)的警戒線處，用于接收所述光束的激光接收模塊；

用于將激光發(fā)射模塊發(fā)射的光束信號(hào)與激光接收模塊接收的光束信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷液位是否到達(dá)警戒線的控制器；

用于當(dāng)液位到達(dá)警戒線時(shí)，發(fā)出報(bào)警的報(bào)警器。

優(yōu)選地，所述控制器連接激光發(fā)射模塊、激光接收模塊和報(bào)警器。

優(yōu)選地，開始輸液時(shí)，在輸液瓶的液位以下，激光發(fā)射模塊發(fā)出光束信號(hào)，該光束信號(hào)經(jīng)過輸液瓶一側(cè)壁、瓶?jī)?nèi)液體及輸液瓶另一側(cè)壁的折射，最后被激光接收模塊接收，形成一條穩(wěn)定的光路；

當(dāng)輸液瓶的液位沒有到警戒線時(shí)，激光接收模塊能夠定期地接收到所述光束信號(hào)；

當(dāng)輸液瓶的液位到達(dá)或低于警戒線時(shí)，原來預(yù)定好的光路由于輸液瓶液位的變化，光線的折射方向隨之發(fā)生變化，使得固定好的激光接收模塊此時(shí)不能完全接收到所述光束信號(hào)，此時(shí)控制器驅(qū)動(dòng)報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選地，所述控制器將激光發(fā)射模塊發(fā)射的光束信號(hào)與激光接收模塊接收的光束信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析；當(dāng)發(fā)射的光束信號(hào)和接收的光束信號(hào)相同時(shí)，即表示液位正常；而當(dāng)接收到的光束信號(hào)和發(fā)射的光束信號(hào)不同時(shí)，則表示液位出現(xiàn)了異常，到達(dá)警戒線。

優(yōu)選地，所述控制器采用單片機(jī)。

優(yōu)選地，在檢測(cè)過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)輸液瓶的晃動(dòng)和搖擺的情況，這種不穩(wěn)定會(huì)使得在液位接近警戒線時(shí)產(chǎn)生虛警，通過以下方法克服這種干擾：當(dāng)接收到的光束信號(hào)和發(fā)射的光束信號(hào)不同時(shí)，延遲設(shè)定時(shí)間再進(jìn)行至少一次判斷，若接收到的光束信號(hào)和發(fā)射的光束信號(hào)依然不同，說明液位到達(dá)警戒線。

優(yōu)選地，所述控制器還連接時(shí)鐘電路。

優(yōu)選地，通過時(shí)鐘電路對(duì)延遲的時(shí)間進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述控制器還連接復(fù)位電路及按鍵控制模塊。

優(yōu)選地，一次檢測(cè)結(jié)束后，按下按鍵控制模塊，控制器驅(qū)動(dòng)復(fù)位電路工作，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，等待下次檢測(cè)工作。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、利用光檢測(cè)技術(shù)對(duì)輸液瓶的液位進(jìn)行檢測(cè)，充分利用光的傳輸特性，對(duì)液位的變化能夠快速的產(chǎn)生感應(yīng)，因此能夠及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)到輸液瓶的液位。

2.利用單片機(jī)作為液位檢測(cè)系統(tǒng)的核心，單片機(jī)作為智能檢測(cè)和控制的中心，使得系統(tǒng)的判斷和控制更加的精確，而整個(gè)系統(tǒng)也可以做的更加緊湊，便于在現(xiàn)場(chǎng)的安裝和使用。

3.由于有單片機(jī)的智能運(yùn)算和控制，在軟件上采取延遲多次綜合判斷的抗干擾措施，避免誤操作和誤報(bào)警的產(chǎn)生，同時(shí)也避免了漏警的可能，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

綜上，本發(fā)明提供的裝置利用光電檢測(cè)技術(shù)測(cè)量輸液瓶的液位，結(jié)合了單片機(jī)的光信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)具有體積小、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、易于設(shè)定、誤差小的特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，操作方便。本裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸液瓶液位的變化，當(dāng)液位到達(dá)警戒線時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，降低了醫(yī)護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高了監(jiān)護(hù)質(zhì)量。本裝置除了應(yīng)用于輸液方面，其他一些領(lǐng)域的液位檢測(cè)同樣可以適用，具有很好的生產(chǎn)推廣價(jià)值。

附圖說明

圖1為利用光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)輸液瓶液位的裝置系統(tǒng)框圖；

圖2為光檢測(cè)輸液瓶液位的原理示意圖；

圖3為抗干擾的算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明提供了一種利用光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)輸液瓶液位的裝置，通過可靠的液位檢測(cè)來滿足現(xiàn)在臨床醫(yī)學(xué)中輸液監(jiān)護(hù)的需要。在硬件設(shè)計(jì)上，充分利用了激光傳感器技術(shù)，結(jié)合單片機(jī)的應(yīng)用及一些干擾消除措施，使抗干擾性能大大提高。系統(tǒng)由于采用的是智能光檢測(cè)技術(shù)，使系統(tǒng)的體積更小型化，便于安裝和使用。

結(jié)合圖1，利用光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)輸液瓶液位的裝置包括單片機(jī)，單片機(jī)連接激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、報(bào)警模塊、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及按鍵控制模塊。

激光接收模塊采用光敏三極管接收模塊。

報(bào)警模塊采用蜂鳴器。

利用光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)輸液瓶液位的裝置的工作原理如下：

一、利用激光的光束來檢測(cè)輸液瓶的液位。

本實(shí)施例中，對(duì)輸液瓶液位的檢測(cè)是利用光束對(duì)液位變化時(shí)光的折射方位不同來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合圖2，具體的實(shí)施中，預(yù)先設(shè)定需要預(yù)警的液位，固定好光束的發(fā)射和接收的位置，把激光發(fā)射模塊a固定在輸液瓶p的警戒線處，激光接收模塊b固定在輸液瓶另一側(cè)警戒線的附近。

開始輸液時(shí)，在輸液瓶的液位y以下，激光發(fā)射模塊發(fā)出光束信號(hào)，該光束信號(hào)經(jīng)過輸液瓶一側(cè)壁、瓶?jī)?nèi)液體及輸液瓶另一側(cè)壁的折射，最后被激光接收模塊接收，形成一條穩(wěn)定的光路g；

當(dāng)輸液瓶的液位沒有到警戒線時(shí)，激光接收模塊能夠定期地接收到所述光束信號(hào)，表示還不需要報(bào)警；

當(dāng)輸液瓶的液位一旦到達(dá)或低于警戒線時(shí)，原來預(yù)定好的光路由于輸液瓶液位的變化，光線的折射方向隨之發(fā)生變化，使得固定好的激光接收模塊此時(shí)不能完全接收到所述光束信號(hào)，此時(shí)控制器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，告知看護(hù)人員輸液瓶的液位已經(jīng)到了警戒線了。

利用光的直線傳播和光的折射原理，使用激光發(fā)射和接收器來測(cè)量液位，可以消除背景光的干擾。此外，由于系統(tǒng)采用的是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，當(dāng)使用激光發(fā)射模塊作為光發(fā)射元件時(shí)，光束比較窄，對(duì)液位的變化比較敏感，能夠?qū)σ何粶?zhǔn)確的發(fā)出預(yù)警信號(hào)。當(dāng)應(yīng)用于輸液瓶的液位檢測(cè)時(shí)，在這種短距離的檢測(cè)場(chǎng)景起到了抗干擾的作用，提高了對(duì)液位檢測(cè)的可靠性。

二、利用單片機(jī)對(duì)光檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行智能的處理。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)，需要有對(duì)光發(fā)射和接收的電路，需要對(duì)發(fā)射和接收的光信號(hào)進(jìn)行一定的處理。在本實(shí)施例中，使用的是51單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心。

利用51單片機(jī)的計(jì)算和處理能力，控制發(fā)射的激光波束和接收器件的接收信號(hào)進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)發(fā)射的信號(hào)和接收的信號(hào)相同時(shí)即表示液位正常，而當(dāng)接收到的信號(hào)和發(fā)射的信號(hào)不同時(shí)，則表示液位出現(xiàn)了異常。

由于輸液瓶的液體可以認(rèn)為是均勻的，其對(duì)光的折射特性是一致的(這里不處理不透光的液體)。因此，當(dāng)光接收器件收到的光信號(hào)異常后，就通過單片機(jī)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，可以是聲光的報(bào)警信號(hào)，通知醫(yī)護(hù)人員前來處理。

51單片機(jī)是非常成熟和穩(wěn)定的產(chǎn)品，使得本裝置的可靠性得到了保證。采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制整個(gè)電路，通過對(duì)光信號(hào)的接收和處理，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的判斷出輸液瓶的液位是否到達(dá)警戒線。由于采用的是智能化光檢測(cè)的設(shè)計(jì)，因此系統(tǒng)使用的硬件可以更少，使整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的體積可以更小、更輕便，便于整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的安裝和使用。

三、利用單片機(jī)的智能處理提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

利用光信號(hào)對(duì)輸液瓶的液位進(jìn)行檢測(cè)的過程中，雖然可以使裝置良好的固定在輸液瓶上，但在使用過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)輸液瓶的晃動(dòng)和搖擺的情況。此時(shí)，輸液瓶中的液位會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)和變化，這種不穩(wěn)定會(huì)使得在液位接近警戒線時(shí)產(chǎn)生虛警。

為了克服這種干擾對(duì)檢測(cè)帶來的影響，在光檢測(cè)信號(hào)的過程中對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行多次的綜合判斷，即檢測(cè)到液位到達(dá)警戒線時(shí)再稍延遲一段時(shí)間，如2秒，進(jìn)行兩到三次的判斷，這樣就可以去除干擾，確保能夠準(zhǔn)確地獲得液位到限的信息，使系統(tǒng)的檢測(cè)能夠更穩(wěn)健可靠。

從系統(tǒng)的軟件方面對(duì)采集到的光信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)健的處理和判斷，從而進(jìn)一步的提高了系統(tǒng)的抗干擾性能，可以減少誤判并避免有警不報(bào)的問題，使系統(tǒng)對(duì)液位檢測(cè)的可靠性得到了保證。

延遲的時(shí)間通過時(shí)鐘電路控制。

一次檢測(cè)結(jié)束后，按下按鍵控制模塊，控制器驅(qū)動(dòng)復(fù)位電路工作，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，等待下次檢測(cè)工作。