空(kōng)氣質量監測子系統
方
案
書(shū)
2022年3月
目 錄
一、 系統概述
二、 系統功能框圖設計(jì)
三、 傳感器(qì)類型
四、 數(shù)據處理(lǐ)與分析
五、 數(shù)據傳輸與設備
六、 數(shù)據顯示及預警
七、 用戶管理(lǐ)
一、 系統概述
醫(yī)院是一個(gè)特殊的社會(huì)環境，是傳染源密集的場(chǎng)所，病人(rén)呼吸的空(kōng)氣中和(hé)接觸物上(shàng)都會(huì)有(yǒu)大(dà)量緻病菌存在，這也是造成醫(yī)院感染特别是外源性感染的重要原因之一。因此經常定期對醫(yī)院不同環境中空(kōng)氣質量進行(xíng)監測，并及時(shí)采取對策是預防和(hé)控制(zhì)醫(yī)院的感染一個(gè)重要環節。
醫(yī)院空(kōng)氣質量實時(shí)環境監測的目的在于什麽？答(dá)案毋庸置疑，醫(yī)療執業人(rén)員必須要了解醫(yī)院室內(nèi)環境感染因素狀況，以更好的促進醫(yī)療安全，和(hé)保障醫(yī)院病患與醫(yī)務工作(zuò)者的健康。研究表明(míng),醫(yī)院感染的發生(shēng)取決于宿主、病原體(tǐ)和(hé)環境之間(jiān)的複雜相互作(zuò)用關系,而醫(yī)院環境空(kōng)氣作(zuò)為(wèi)環境的重要組成部分,是主要的傳播和(hé)傳染源之一，目前40餘種法定傳染病中有(yǒu)近35%可(kě)以通(tōng)過空(kōng)氣傳播,占據傳播途徑的首位。因此醫(yī)院室內(nèi)空(kōng)氣監測顯得(de)更有(yǒu)意義。
二、 系統功能框圖設計(jì)
三、 傳感器(qì)類型
醫(yī)院內(nèi)需要監測的內(nèi)容包括：
（1）空(kōng)氣總揮發性有(yǒu)機化合物VOC; (全域範圍內(nèi)使用)
（2）空(kōng)氣污染顆粒物，一般以直徑小(xiǎo)于或等于2.5μm的顆粒物為(wèi)計(jì)數(shù)單位，簡稱PM2.5; (全域範圍內(nèi)使用)
（3）甲醛 ；(病理(lǐ)化驗等局部範圍內(nèi)使用)
（4）二甲苯；(病理(lǐ)化驗等局部範圍內(nèi)使用)
（5）溫濕度；(全域範圍內(nèi)使用)
（6）微壓差；(全域範圍內(nèi)使用，負壓區(qū)必備)
（7）露點溫度；（恒溫恒濕區(qū)域範圍內(nèi)使用）
（8）氣溶膠顆粒；（傳染區(qū)域內(nèi)使用）
（9）硫化氫；（解剖等區(qū)域內(nèi)使用）
（10）氨氣；（解剖等區(qū)域內(nèi)使用）
特殊用途的監測內(nèi)容未在上(shàng)列出。
四、 數(shù)據處理(lǐ)與分析
空(kōng)氣質量數(shù)據的監測是通(tōng)過傳感器(qì)系統。收集的數(shù)據可(kě)通(tōng)過監控設備轉化為(wèi)數(shù)據信息，提供空(kōng)氣質量指數(shù)标準，可(kě)以在傳感器(qì)系統控制(zhì)的區(qū)域內(nèi)進行(xíng)實時(shí)保存。将統計(jì)數(shù)據與環境指數(shù)相比較，能夠評估并控制(zhì)污染源，從而實現去除空(kōng)氣中有(yǒu)害物質并提高(gāo)環境質量的目的。
空(kōng)氣質量數(shù)據處理(lǐ)技(jì)術(shù)有(yǒu)很(hěn)多(duō)種方法，其中包括機器(qì)學習、深度學習、數(shù)據挖掘、數(shù)據分析，以及人(rén)工智能等等。目前，監測系統中借助深度學習的設備日益普及。深度學習是一種基于機器(qì)學習的******人(rén)工智能技(jì)術(shù)，可(kě)以通(tōng)過貝葉斯網絡和(hé)神經網絡結構對數(shù)據進行(xíng)處理(lǐ)、可(kě)視(shì)化和(hé)分析。深度學習對于标記數(shù)據的分析結果比較穩定，在深度學習技(jì)術(shù)的幫助下，研究者可(kě)以對污染物濃度和(hé)風力方向等數(shù)據進行(xíng)深入的探索。
空(kōng)氣質量監測數(shù)據的預測方法是指以時(shí)間(jiān)為(wèi)自變量的統計(jì)模型，它可(kě)以通(tōng)過對曆史數(shù)據進行(xíng)分析和(hé)建模，來(lái)預測未來(lái)空(kōng)氣質量變化。時(shí)間(jiān)序列模型的關鍵是時(shí)間(jiān)序列的平穩性和(hé)自相關性。平穩時(shí)間(jiān)序列是指各個(gè)時(shí)刻的均值、方差及協方差等都不随時(shí)間(jiān)變化，自相關性則是指時(shí)間(jiān)序列中不同時(shí)刻的變量值之間(jiān)的相關性。ARIMA模型是一種常用的時(shí)間(jiān)序列預測方法，它是自回歸移動平均模型的一個(gè)組合，适用于各種類型的時(shí)間(jiān)序列數(shù)據。
五、 數(shù)據傳輸與設備
空(kōng)氣質量監測子系統的數(shù)據傳輸有(yǒu)二個(gè)部分組成：
******部分是傳感器(qì)與智能網關之間(jiān)的鏈路通(tōng)訊；
傳感器(qì)作(zuò)為(wèi)末端信号采集設備，提供模拟量或者通(tōng)訊輸出功能，常用的信号包括0-10V模拟量，4-20mA模拟量，modbus RTU@RS485通(tōng)訊接口，modbus TCP通(tōng)訊接口，IoT物聯網設備通(tōng)訊接口等。
智能網關的作(zuò)用：
1、 是将整個(gè)監測區(qū)域根據不同的功能，劃分成不同的物理(lǐ)隔離網絡；
2、 它通(tōng)過标準總線協議與傳感器(qì)進行(xíng)通(tōng)訊，負責數(shù)據收集，量程換算(suàn)等功能；
3、 提供級聯端口，将數(shù)據轉發給數(shù)據分析與處理(lǐ)模塊；
4、 提供day級别的數(shù)據緩存功能，防止數(shù)據丢失；
5、 通(tōng)訊鏈路轉換，經過智能網關後，所有(yǒu)數(shù)據均轉換為(wèi)标準以太網協議的數(shù)據流，帶寬擴充為(wèi)千兆，數(shù)據交換速度大(dà)大(dà)增加；
6、 自組網功能，在布線不方便的區(qū)域，還(hái)提供了專用信道(dào)負責組網優化，實現輕量級的數(shù)據傳輸；
第二部分是智能網關與空(kōng)氣質量監測系統處理(lǐ)平台的鏈路通(tōng)訊；
這部分網絡由數(shù)據存儲服務器(qì)，數(shù)據算(suàn)力服務器(qì)，千兆/萬兆以太網交換機，路由器(qì)、防火(huǒ)牆、雲平台等設備組成。
數(shù)據存儲服務器(qì)負責raw數(shù)據存儲，保存時(shí)間(jiān)由用戶自定義；
算(suàn)力服務器(qì)提供大(dà)數(shù)據模型分析，預測結果；
以太網交換機、路由器(qì)、防火(huǒ)牆組合在一起構成了整個(gè)系統的安全網絡，防止數(shù)據洩露；
雲平台根據權限負責将數(shù)據分發給不同的目标群體(tǐ)，實現數(shù)據的發布；
六、 數(shù)據顯示及預警
1、 區(qū)域數(shù)據顯示
醫(yī)院一般根據科室功能劃分區(qū)域數(shù)據顯示，通(tōng)過醫(yī)院內(nèi)部網絡，在終端pc上(shàng)可(kě)以登錄空(kōng)氣質量監測系統，根據權限查看對應的數(shù)據參數(shù)，在科室的公共區(qū)域，設置多(duō)媒體(tǐ)顯示終端，實時(shí)對所有(yǒu)人(rén)員公布控制(zhì)質量參數(shù)。如達到預警設定條件，無論是終端pc還(hái)是多(duō)媒體(tǐ)顯示終端，都能及時(shí)顯示預警內(nèi)容。
2、 雲平台數(shù)據發布
通(tōng)過手機APP終端登錄空(kōng)氣質量監測系統，即可(kě)實現遠程數(shù)據共享，及時(shí)獲取信息，手機App終端也能******時(shí)間(jiān)收到預警信息。
七、 用戶管理(lǐ)
用戶管理(lǐ)模塊主要用于對系統用戶的管理(lǐ)，包括用戶的注冊、登錄、權限分配等功能。這一模塊可(kě)以确保系統的安全性和(hé)穩定性，防止未經授權的用戶訪問系統。
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