CN118430198A - 一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及手术室有害气体监测技术领域，具体为一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法，包括传感器布设模块、测量数据记录模块、目标监测传感器确定模块、关联关系分析模块和可视化预警模块；传感器布设模块用于以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设；测量数据记录模块用于将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；目标监测传感器确定模块用于确定待监测手术室内的目标监测传感器；关联关系分析模块用于分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；可视化预警模块用于基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
Description
技术领域
本发明涉及手术室有害气体监测技术领域，具体为一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法。
背景技术
随着科技的发展和物联网的应用，手术室内数据的可视化监测也越来越普遍；且随着现代手术室电外科设备、激光及其它电动工具在手术中的广泛运用，这些高温设备接触组织时产生烟雾也越来越多，如骨水泥调配过程中会释放大量刺激性气味以及电刀对组织切割止血过程中会有烟雾；烟雾中含有许多有害的化学成分、活性病毒、活性细胞、非活性颗粒等。手术室工作人员长期接触有害的烟雾，身体健康受到极大潜在的威胁；所以手术室内通常会设置有气体监测传感器来对手术室内的气体进行可视化监测并在满足预警条件时触发响应或启动排气装置；
但是现有装置的传感器多为扩散式传感器，在气体扩散过程中会受到来自手术室内人员位置及数量的影响，导致传感器测量到的数值与正常值存在偏差，从而降低传感器预警响应的敏感度，可能会对手术室内的人员带来不可估量的损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，包括以下步骤：
步骤S100：以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设，将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；
步骤S200：获取投入使用后当气体传感器产生测量数据记录时待监测手术室的监控图像数据，基于待监测手术室内的气体传感器记录的测量数据和监控图像数据，确定待监测手术室内的目标监测传感器；
步骤S300：标记目标监测传感器记录手术参数、类型相同的手术事件所对应的测量数据为有效测量数据；基于有效测量数据，分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；分析手术参数、类型相同的手术事件是为了避免由于客观原因造成气体产生类型的差异以及气体浓度的差异；
步骤S400：基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
进一步的，对待监测手术室进行气体传感器的布设包括以下分析步骤：
步骤S101：获取有害气体排放种类，计算有害气体介质的分子量与环境空气的分子量的比值大小，将比值大于等于1.0的有害气体标记为第一有害气体，将比值小于1.0的有害气体标记为第二有害气体；
步骤S102：设置气体传感器的种类为扩散复合式传感器，扩散复合式传感器是指传感器安装于手术室内实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触且多种气体可同时监测的传感器；以每一类有害气体最多对应一气体传感器为准则，构建待监测手术室可装载的N类气体传感器；每一类是指在第一有害气体或第二有害气体分类前提下的实际气体传感器对应可检测气体为一类；
第一有害气体的气体传感器设置于距离地面[a1,a2]cm处，第二有害气体的气体传感器设置于距离顶棚[a1,a2]cm处，且传感器部位向下；
基于气体的性质以及气体传感器的特性布设手术室内的气体传感器类型，不仅避免因气体与空气密度大小区别造成的安装错误带来的检测异常问题，还可以提高检测气体种类的区别使得可视化数据更加丰富多样；
步骤S103：获取待监测手术室的面积大小S1以及面积对应传感器配置标准，面积对应传感器配置标准是指每S0平方设置一个气体传感器；当S1>S0时计算最小安装量s，s＝「S1/S0」「S1/S0」表示对S1/S0的值进行取整，余数大于等于S0/2时整数部分加一，余数小于S0/2时只保留整数部分；最小安装量是指在待监测手术室内安装每类气体传感器的个数，且每类气体传感器按照均匀分布原则安装；
当S1≤S0时，设置待监测手术室安装每类气体传感器各一个且安装位置在满足距离标准前提下安装方位根据实际场景设置。
进一步的，确定待监测手术室内的目标监测传感器包括以下分析过程：
步骤S201：气体传感器的测量数据以待监测手术室每执行一次手术为一监测时段进行数据记录；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量为一时，输出对应每类气体传感器为目标监测传感器；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量不为一时，进行如下分析；
步骤S202：监控图像数据为气体传感器产生测量数据前t分钟内对应的监控画面，记录监控画面内的医护人数；提取监控画面内记录医护人数不同时对应的手术事件，利用公式：
Wi＝G1/G0；
计算每类气体传感器中第i个气体传感器的效率指数Wi，其中G1表示医护人员数量不同时的手术事件第i个气体传感器最快产生测量数据的次数，G0表示医护人数不同时的手术事件个数；医护人数不同可能导致对气体扩散至传感器的浓度不同，因为医护人员会造成气体的阻隔，在手术室中医护人员围绕手术台，气体于手术台上开始扩散，手术台周围的人员会一定程度对气体造成影响；所以以医护人员的数量为基础将手术进行分类来初步判断传感器在不同环境下的数据影响，从而确定最有效和高效率的传感器；
步骤S203：选取每类气体传感器中效率指数最大值Wimax对应的气体传感器为目标监测传感器；若最大值不唯一，则任选其一气体传感器为目标传感器。
效率指数最大说明该传感器的安装位置适应在手术室内产生人员干扰扩散时有害气体的检测环境并且相对于其余同类型气体传感器效率更高；
进一步的，步骤S300包括以下分析步骤：
步骤S301：将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；有效测量数据表示气体传感器在产生记录后t分钟内的最大数据；
步骤S302：以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线；分析目标边的人数最大值是为了最大化考虑人员对气体扩散的影响；则输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系；
步骤S303：目标边表示目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边；当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据。存在为0说明此时目标传感器检测到的数据受到人员影响的可能性最小，而不存在为0时可以根据拟合曲线获取图像上对应横坐标为0时的测量数据，来实现最小影响量下的传感器测量数据。
进一步的，步骤S400包括以下分析步骤：
步骤S401：将步骤S302中第一序列对应记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值U，U＝V1-V0，V1表示基准测量数据，V0表示目标边人数最大值对应第一序列中的有效测量数据；
步骤S402：将第二序列中目标边人数最大值A和对应测量偏差值U构建数据对(A，U)，获取第二序列中所有数据对(A，U)并进行拟合生成第二拟合曲线；
步骤S403：基于第二拟合曲线，当待监测手术室内在对应手术参数、类型相同的手术事件的目标传感器产生测量数据时，获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值A0，将A0代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿，可视化预警补偿表示将记录的测量数据通过可视化系统进行显示并在预警时响应补偿值。
进行预警补偿就是降低目标传感器受到手术室内医护人员对气体扩散影响的程度，提高目标传感器的预警敏感度，避免因客观原因造成传感器响应不及时或不响应的情况产生。
手术室有害气体监测报警系统，包括传感器布设模块、测量数据记录模块、目标监测传感器确定模块、关联关系分析模块和可视化预警模块；
传感器布设模块用于以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设；
测量数据记录模块用于将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；
目标监测传感器确定模块用于确定待监测手术室内的目标监测传感器；
关联关系分析模块用于分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；
可视化预警模块用于基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
进一步的，目标监测传感器确定模块包括类型传感器数量区分单元、效率指数计算单元和目标传感器输出单元；
类型传感器数量区分单元用于区分每一类型气体传感器的数量，数量为一时传输信号至目标传感器输出单元；数量不为一传输信号至效率指数计算单元；
效率指数计算单元用于计算每类气体传感器中各个气体传感器的效率指数；
目标传感器输出单元用于输出目标传感器，且基于效率指数选取每类气体传感器中效率指数最大值对应的气体传感器为目标监测传感器。
进一步的，关联关系分析模块包括第一序列生成单元、目标边分析单元和拟合关系输出单元；
第一序列生成单元用于将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；
目标边分析单元用于确定目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边，当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据；
拟合关系输出单元用于以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线，输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系。
进一步的，可视化预警模块包括测量偏差值计算单元、第二拟合曲线生成单元和预警补偿单元；
测量偏差值计算单元用于将记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值；
第二拟合曲线生成单元用于将第二序列中目标边人数最大值和对应测量偏差值U构建数据对，获取第二序列中所有数据对并进行拟合生成第二拟合曲线；
预警补偿单元用于获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值，将最大值代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对手术室内执行手术的特性以及手术室构造进行分析确定安装于每个手术室内的传感器位置和个数，在确定完成后经过一段时长的数据收集，确定手术室内可以有效且快速记录测量数据的目标气体传感器；基于目标气体传感器分析在相同条件下记录由于传感器记录时刻前不同人员的分布情况所影响的数值，建立关系模型，确定基准值后，将不同人员数量下对应测量值与基准值的偏差构建拟合曲线，则可以实现在实时监测时根据目标监测人数确定需要预警的补偿量，从而量化精确气体传感器的测量值；提高目标传感器的预警敏感度，避免因客观原因造成传感器响应不及时或不响应的情况产生。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，包括以下步骤：
步骤S100：以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设，将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；有害气体排放种类以手术室可操作的手术类型对应医学气体来源进行记录；如外科电气化器械所致、麻醉废气等；
步骤S200：获取投入使用后当气体传感器产生测量数据记录时待监测手术室的监控图像数据，基于待监测手术室内的气体传感器记录的测量数据和监控图像数据，确定待监测手术室内的目标监测传感器；
步骤S300：标记目标监测传感器记录手术参数、类型相同的手术事件所对应的测量数据为有效测量数据；基于有效测量数据，分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；分析手术参数、类型相同的手术事件是为了避免由于客观原因造成气体产生类型的差异以及气体浓度的差异；
步骤S400：基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
对待监测手术室进行气体传感器的布设包括以下分析步骤：
步骤S101：获取有害气体排放种类，计算有害气体介质的分子量与环境空气的分子量的比值大小，将比值大于等于1.0的有害气体标记为第一有害气体，将比值小于1.0的有害气体标记为第二有害气体；
步骤S102：设置气体传感器的种类为扩散复合式传感器，扩散复合式传感器是指传感器安装于手术室内实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触且多种气体可同时监测的传感器；以每一类有害气体最多对应一气体传感器为准则，构建待监测手术室可装载的N类气体传感器；每一类是指在第一有害气体或第二有害气体分类前提下的实际气体传感器对应可检测气体为一类；
第一有害气体的气体传感器设置于距离地面[a1,a2]cm处，第二有害气体的气体传感器设置于距离顶棚[a1,a2]cm处，且传感器部位向下；实际应用中一般设置a1＝30cm，a2＝60cm；
如实施例所示：第一有害气体包含有害气体1、有害气体2和有害气体3；
第二有害气体包含有害气体4和有害气体5；
且存在可以同时检测有害气体1和有害气体3的气体传感器，则设定气体传感器a；
有害气体2的检测，设定气体传感器b；
存在可以同时监测有害气体4和有害气体5的气体传感器，则设定气体传感器c；
基于上述有害气体，共构建待监测手术室可装载的3类传感器；
基于气体的性质以及气体传感器的特性布设手术室内的气体传感器类型，不仅避免因气体与空气密度大小区别造成的安装错误带来的检测异常问题，还可以提高检测气体种类的区别使得可视化数据更加丰富多样；
步骤S103：获取待监测手术室的面积大小S1以及面积对应传感器配置标准，面积对应传感器配置标准是指每S0平方设置一个气体传感器；当S1>S0时计算最小安装量s，s＝「S1/S0」「S1/S0」表示对S1/S0的值进行取整，余数大于等于S0/2时整数部分加一，余数小于S0/2时只保留整数部分；最小安装量是指在待监测手术室内安装每类气体传感器的个数，且每类气体传感器按照均匀分布原则安装；均匀分布表示如存在2类气体传感器，且每类气体传感器均有2个，则可以在手术室内的东面墙安装两类气体传感器并按照对应距离位置安装各一个，在西面墙安装剩余两类气体传感器各一个；只要满足空间均匀分布可基于手术室内布局情况进行调整；
当S1≤S0时，设置待监测手术室安装每类气体传感器各一个且安装位置在满足距离标准前提下安装方位根据实际场景设置。实际应用中一般设S0＝20，只存在一个气体传感器时可由具体情况具体设置，不进行限制。
确定待监测手术室内的目标监测传感器包括以下分析过程：
步骤S201：气体传感器的测量数据以待监测手术室每执行一次手术为一监测时段进行数据记录；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量为一时，输出对应每类气体传感器为目标监测传感器；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量不为一时，进行如下分析；
步骤S202：监控图像数据为气体传感器产生测量数据前t分钟内对应的监控画面，记录监控画面内的医护人数；提取监控画面内记录医护人数不同时对应的手术事件，利用公式：
Wi＝G1/G0；
计算每类气体传感器中第i个气体传感器的效率指数Wi，其中G1表示医护人员数量不同时的手术事件第i个气体传感器最快产生测量数据的次数，G0表示医护人数不同时的手术事件个数；医护人数不同可能导致对气体扩散至传感器的浓度不同，因为医护人员会造成气体的阻隔，在手术室中医护人员围绕手术台，气体于手术台上开始扩散，手术台周围的人员会一定程度对气体造成影响；所以以医护人员的数量为基础将手术进行分类来初步判断传感器在不同环境下的数据影响，从而确定最有效和高效率的传感器；
步骤S203：选取每类气体传感器中效率指数最大值Wimax对应的气体传感器为目标监测传感器；若最大值不唯一，则任选其一气体传感器为目标传感器。
效率指数最大说明该传感器的安装位置适应在手术室内产生人员干扰扩散时有害气体的检测环境并且相对于其余同类型气体传感器效率更高；
步骤S300包括以下分析步骤：
步骤S301：将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；有效测量数据表示气体传感器在产生记录后t分钟内的最大数据；
步骤S302：以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线；分析目标边的人数最大值是为了最大化考虑人员对气体扩散的影响；则输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系；
步骤S303：目标边表示目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边；当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据。存在为0说明此时目标传感器检测到的数据受到人员影响的可能性最小，而不存在为0时可以根据拟合曲线获取图像上对应横坐标为0时的测量数据，来实现最小影响量下的传感器测量数据。
步骤S400包括以下分析步骤：
步骤S401：将步骤S302中第一序列对应记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值U，U＝V1-V0，V1表示基准测量数据，V0表示目标边人数最大值对应第一序列中的有效测量数据；
步骤S402：将第二序列中目标边人数最大值A和对应测量偏差值U构建数据对(A，U)，获取第二序列中所有数据对(A，U)并进行拟合生成第二拟合曲线；
步骤S403：基于第二拟合曲线，当待监测手术室内在对应手术参数、类型相同的手术事件的目标传感器产生测量数据时，获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值A0，将A0代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿，可视化预警补偿表示将记录的测量数据通过可视化系统进行显示并在预警时响应补偿值。
进行预警补偿就是降低目标传感器受到手术室内医护人员对气体扩散影响的程度，提高目标传感器的预警敏感度，避免因客观原因造成传感器响应不及时或不响应的情况产生。
如在不受人员影响下气体传感器接检测到浓度为b的有害气体并进行预警；而当存在人员影响时传感器检测到的浓度可能降低为b1，而b1并没有达到传感器预警界限造成传感器未传输预警信号，而实际上的浓度已经达到预警值，此种误差可能会对手术室内的医护人员带来严重危害。在本申请中每一类型目标传感器对应上述相同分析方式得到对应的补偿方式，预警补偿就是将纵坐标值与有效测量数据相加得到不受影响的测量值；同时在分析不同手术参数、类型时，会对应分析从步骤S300-S400得到相应手术参数、类型下每类目标传感器具体的拟合曲线以及预警补偿量。
手术室有害气体监测报警系统，包括传感器布设模块、测量数据记录模块、目标监测传感器确定模块、关联关系分析模块和可视化预警模块；
传感器布设模块用于以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设；
测量数据记录模块用于将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；
目标监测传感器确定模块用于确定待监测手术室内的目标监测传感器；
关联关系分析模块用于分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；
可视化预警模块用于基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
目标监测传感器确定模块包括类型传感器数量区分单元、效率指数计算单元和目标传感器输出单元；
类型传感器数量区分单元用于区分每一类型气体传感器的数量，数量为一时传输信号至目标传感器输出单元；数量不为一传输信号至效率指数计算单元；
效率指数计算单元用于计算每类气体传感器中各个气体传感器的效率指数；
目标传感器输出单元用于输出目标传感器，且基于效率指数选取每类气体传感器中效率指数最大值对应的气体传感器为目标监测传感器。
关联关系分析模块包括第一序列生成单元、目标边分析单元和拟合关系输出单元；
第一序列生成单元用于将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；
目标边分析单元用于确定目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边，当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据；
拟合关系输出单元用于以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线，输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系。
可视化预警模块包括测量偏差值计算单元、第二拟合曲线生成单元和预警补偿单元；
测量偏差值计算单元用于将记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值；
第二拟合曲线生成单元用于将第二序列中目标边人数最大值和对应测量偏差值U构建数据对，获取第二序列中所有数据对并进行拟合生成第二拟合曲线；
预警补偿单元用于获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值，将最大值代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设，将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；
步骤S200：获取投入使用后当气体传感器产生测量数据记录时待监测手术室的监控图像数据，基于待监测手术室内的气体传感器记录的测量数据和监控图像数据，确定待监测手术室内的目标监测传感器；
步骤S300：标记目标监测传感器记录手术参数、类型相同的手术事件所对应的测量数据为有效测量数据；基于有效测量数据，分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；
步骤S400：基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，其特征在于：所述对待监测手术室进行气体传感器的布设包括以下分析步骤：
步骤S101：获取有害气体排放种类，计算有害气体介质的分子量与环境空气的分子量的比值大小，将比值大于等于1.0的有害气体标记为第一有害气体，将比值小于1.0的有害气体标记为第二有害气体；
步骤S102：设置气体传感器的种类为扩散复合式传感器，所述扩散复合式传感器是指传感器安装于手术室内实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触且多种气体可同时监测的传感器；以每一类有害气体最多对应一气体传感器为准则，构建待监测手术室可装载的N类气体传感器；所述每一类是指在第一有害气体或第二有害气体分类前提下的实际气体传感器对应可检测气体为一类；
所述第一有害气体的气体传感器设置于距离地面[a1,a2]cm处，所述第二有害气体的气体传感器设置于距离顶棚[a1,a2]cm处，且传感器部位向下；
步骤S103：获取待监测手术室的面积大小S1以及面积对应传感器配置标准，所述面积对应传感器配置标准是指每S0平方设置一个气体传感器；当S1>S0时计算最小安装量s，s＝「S1/S0」「S1/S0」表示对S1/S0的值进行取整，余数大于等于S0/2时整数部分加一，余数小于S0/2时只保留整数部分；所述最小安装量是指在待监测手术室内安装每类气体传感器的个数，且每类气体传感器按照均匀分布原则安装；
当S1≤S0时，设置待监测手术室安装每类气体传感器各一个且安装位置在满足距离标准前提下安装方位根据实际场景设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，其特征在于：所述确定待监测手术室内的目标监测传感器包括以下分析过程：
步骤S201：气体传感器的测量数据以待监测手术室每执行一次手术为一监测时段进行数据记录；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量为一时，输出对应每类气体传感器为目标监测传感器；当待监测手术室内布设每类气体传感器数量不为一时，进行如下分析；
步骤S202：所述监控图像数据为气体传感器产生测量数据前t分钟内对应的监控画面，记录监控画面内的医护人数；提取监控画面内记录医护人数不同时对应的手术事件，利用公式：
Wi＝G1/G0；
计算每类气体传感器中第i个气体传感器的效率指数Wi，其中G1表示医护人员数量不同时的手术事件第i个气体传感器最快产生测量数据的次数，G0表示医护人数不同时的手术事件个数；
步骤S203：选取每类气体传感器中效率指数最大值Wimax对应的气体传感器为目标监测传感器；若最大值不唯一，则任选其一气体传感器为目标传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法，其特征在于：所述步骤S300包括以下分析步骤：
步骤S301：将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；所述有效测量数据表示气体传感器在产生记录后t分钟内的最大数据；
步骤S302：以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线；则输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系；
步骤S303：所述目标边表示目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边；当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法，其特征在于：所述步骤S400包括以下分析步骤：
步骤S401：将步骤S302中第一序列对应记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值U，U＝V1-V0，V1表示基准测量数据，V0表示目标边人数最大值对应第一序列中的有效测量数据；
步骤S402：将第二序列中目标边人数最大值A和对应测量偏差值U构建数据对(A，U)，获取第二序列中所有数据对(A，U)并进行拟合生成第二拟合曲线；
步骤S403：基于第二拟合曲线，当待监测手术室内在对应手术参数、类型相同的手术事件的目标传感器产生测量数据时，获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值A0，将A0代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿，所述可视化预警补偿表示将记录的测量数据通过可视化系统进行显示并在预警时响应补偿值。
6.应用权利要求1-5中任一项所述的一种基于物联网的手术室有害气体监测报警方法的手术室有害气体监测报警系统，其特征在于，包括传感器布设模块、测量数据记录模块、目标监测传感器确定模块、关联关系分析模块和可视化预警模块；
所述传感器布设模块用于以待监测手术室的面积大小和记录有害气体排放种类，对待监测手术室进行气体传感器的布设；
所述测量数据记录模块用于将布设完气体传感器的待监测手术室投入使用记录气体传感器的测量数据；
所述目标监测传感器确定模块用于确定待监测手术室内的目标监测传感器；
所述关联关系分析模块用于分析监控图像数据与有效测量数据的关联关系；
所述可视化预警模块用于基于关联关系，对待监测手术室内的目标传感器进行可视化预警补偿。
7.根据权利要求6所述的手术室有害气体监测报警系统，其特征在于：所述目标监测传感器确定模块包括类型传感器数量区分单元、效率指数计算单元和目标传感器输出单元；
所述类型传感器数量区分单元用于区分每一类型气体传感器的数量，数量为一时传输信号至所述目标传感器输出单元；数量不为一传输信号至效率指数计算单元；
所述效率指数计算单元用于计算每类气体传感器中各个气体传感器的效率指数；
所述目标传感器输出单元用于输出目标传感器，且基于效率指数选取每类气体传感器中效率指数最大值对应的气体传感器为目标监测传感器。
8.根据权利要求7所述的手术室有害气体监测报警系统，其特征在于：所述关联关系分析模块包括第一序列生成单元、目标边分析单元和拟合关系输出单元；
所述第一序列生成单元用于将有效测量数据按照数值大小进行排序，生成第一序列；
所述目标边分析单元用于确定目标传感器分别与手术台四边构成空间距离的最小值所对应的手术台边，当记录目标边的人数最大值存在为0时，获取坐标值对应的有效测量数据为基准测量数据；当记录目标边的人数最大值不存在为0时，获取第一拟合曲线与纵坐标轴的交点数值为基准测量数据；
所述拟合关系输出单元用于以第一序列中每一有效测量数据前监控图像数据中记录目标边的人数最大值为横坐标，对应有效测量数据为纵坐标，获取第一序列中记录的所有对坐标值；基于坐标值进行拟合生成第一拟合曲线，输出监控图像数据与有效测量数据的关联关系为拟合关系。
9.根据权利要求8所述的手术室有害气体监测报警系统，其特征在于：所述可视化预警模块包括测量偏差值计算单元、第二拟合曲线生成单元和预警补偿单元；
所述测量偏差值计算单元用于将记录目标边的人数最大值进行排序，生成第二序列，分别计算第二序列中每一目标边人数最大值对应的测量偏差值；
所述第二拟合曲线生成单元用于将第二序列中目标边人数最大值和对应测量偏差值U构建数据对，获取第二序列中所有数据对并进行拟合生成第二拟合曲线；
所述预警补偿单元用于获取产生测量数据时刻前t分钟内目标边人数最大值，将最大值代入第二拟合曲线，匹配对应纵坐标值进行实时目标传感器记录测量数据的可视化预警补偿。
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|---|---|---|---|
| CN202311142739.1A CN118430198B (zh) | 2023-09-06 | 一种基于物联网的手术室有害气体监测报警系统及方法 |
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| CN118430198A true CN118430198A (zh) | 2024-08-02 |
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003270617A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-23 | Hill-Rom Services, Inc. | Gas alert for medical gas system |
| CN206347693U (zh) * | 2016-11-09 | 2017-07-21 | 南京工业大学 | 一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统 |
| CN108072151A (zh) * | 2016-11-09 | 2018-05-25 | 南京工业大学 | 一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统 |
| CN108958104A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-07 | 南京鼎瑞医疗器械有限公司 | 一种智能手术室远程监控平台 |
| CN109442704A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 山东辉瑞净化工程有限公司 | 手术室洁净远程监测系统 |
| US20210208173A1 (en) * | 2020-01-08 | 2021-07-08 | Paul Lighton | Fluid Monitoring Systems & Methods |
| CN113203841A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-03 | 北京思路智园科技有限公司 | 基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法 |
| CN216051652U (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-15 | 江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院） | 一种医院内气体监测设备 |
| CN116428718A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-07-14 | 广州雅康净化工程有限公司 | 一种基于云计算技术的手术室净化系统 |
| CN116592487A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-15 | 江苏环亚医用科技集团股份有限公司 | 一种手术室智能温度监测方法及系统 |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003270617A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-23 | Hill-Rom Services, Inc. | Gas alert for medical gas system |
| CN206347693U (zh) * | 2016-11-09 | 2017-07-21 | 南京工业大学 | 一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统 |
| CN108072151A (zh) * | 2016-11-09 | 2018-05-25 | 南京工业大学 | 一种适用于洁净手术室空气环境的多参数无线实时监测报警系统 |
| CN108958104A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-07 | 南京鼎瑞医疗器械有限公司 | 一种智能手术室远程监控平台 |
| CN109442704A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-03-08 | 山东辉瑞净化工程有限公司 | 手术室洁净远程监测系统 |
| US20210208173A1 (en) * | 2020-01-08 | 2021-07-08 | Paul Lighton | Fluid Monitoring Systems & Methods |
| CN113203841A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-03 | 北京思路智园科技有限公司 | 基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法 |
| CN216051652U (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-15 | 江苏省人民医院（南京医科大学第一附属医院） | 一种医院内气体监测设备 |
| CN116428718A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-07-14 | 广州雅康净化工程有限公司 | 一种基于云计算技术的手术室净化系统 |
| CN116592487A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-15 | 江苏环亚医用科技集团股份有限公司 | 一种手术室智能温度监测方法及系统 |
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