No.6 Dec. 2010现代科学仪器
Modern Scientific Instruments
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新生儿暖箱温/湿度自动监控系统的设计
李金霞 1 张立强2
（1兰州军区兰州总医院儿科 甘肃兰州730050；2兰州理工大学能源与动力工程学院 甘肃兰州730050）
摘 要 目的：设计一种新生儿暖箱温/湿度自动监控系统。方法：利用传感器技术，检测新生儿暖箱温/湿度，并进行管理、分析以及故障报警。结果：该系统是独立于新生儿暖箱之外的一种安全装置，能很好地监控新生儿暖箱的温/湿度。结论：该系统不会影响新生儿暖箱的原有功能，且能有效监控新生儿暖箱的正常运行，提高了设备使用的安全性，降低了医疗事故的发生率，可以推广应用。关键词 新生儿暖箱；自动监控；温度；湿度
中图分类号 TH772
Design of Temperature and Humidity Monitoring System for Neonates in the Incubator
Li Jinxia1 Zhang Liqiang2
(1Department of Pediatrics, General Hospital of Lanzhou Military Area Command, Lanzhou 730050,China;2
School of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050,China)
Abstract Objective: A temperature and humidity monitoring system for neonates in the incubator is designed. Meth-ods: By sensor technique, the temperature and humidity of incubator is detected, managed and analyzed. And the system will alarm when the temperature or humidity is beyond the mark. Results: The system will monitor the incubator without disturbing it. Conclusion: The system will not disturb the incubator and can increase its security and reduce the medical risks, It can be used widely.
Key words Incubator; Monitoring; Temperature; Humidity
新生儿由于其生理特点，出生后立即保暖至关重要，尤其对早产儿，及时有效地保暖可大大减少并发症的发生。新生儿暖箱（简称暖箱）又称为新生儿培养箱，一般由透明箱体、风机、电热器、温度控制器、湿度控制器、温/湿度显示仪以及其他的一些辅助电器元件组成，已广泛地应用于临床，作为一个可创造类似母体子宫环境的设备，可以为新生儿提供接受治疗和护理的特殊场所。暖箱内适宜的温/湿度——温度24℃～26℃，湿度50%～60%——可以维持新生儿正常的体温，减少新生儿体内水分的丢失，预防脱水热的发生，促进新生儿正常的生长发育[1]。鉴于此，对暖箱温/湿度同时做到实时、准确的监控是其安全使用的关键，尤其在暖箱自身温/湿度失控且报警失灵时，可以避免造成医疗事故。本文针对新生儿病房，设计了独立于新生儿暖箱之外的温/湿度自动监控系统，可同时实现对多个新生儿暖箱温/湿度的自动监控，从而使暖箱用于临床时对温/湿度监控有了双重保护，使暖箱的应用更加安全。
度传感器模块、键盘输入和显示模块、智能报警模块
以及单片机系统四部分组成。
1 系统的硬件设计
如图1所示，采用模块化设计，系统主要由温湿
收稿日期：2010-07-28作者简介：李金霞（1976-），女，主管护师，主要从事新生儿护理工作
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监测——温度24～26℃，湿度50～60%——十分合适。作为一种新型的智能温湿度探头，LTM8901可单点使用，也可以与其他传感器设备多点联网使用；可直接使用单片机作上位机，通过一条口线进行通信，接口电路简单，口线上拉1K电阻即可，无需A/D转换等繁琐电路（如图2所示），具有使用简单方便、高精度、高互换性等优点。
1.2 键盘输入和显示模块
键盘输入和显示模块实现暖箱现场的人机交互。选用HD7279A智能显示驱动芯片。HD7279A和单片机之间可采用串行接口，且占用口线少，其接口和外围电路比较简单，无需外围电路便可直接驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED），具有多种译码方式，各显示位可分别控制译码方式、消隐和闪烁等属性；并可以单独控制显示段，其左移、右移、闪烁、消隐等多种显示控制指令便于使用独立LED。同时，HD7279A可连接多达64键的矩阵键盘，而且内含去抖动电路，具有去抖动功能。
的AT89S51。AT89S51是一个低功耗，高性能
CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器RAM，在系统开发过程中还可以便捷地进行程序的修改或升级。
此外，AT89S51还具有低功耗的闲置和掉电保护模式。空闲时，CPU暂停工作，而RAM定时计数器、串行口、外中断系统可继续工作；掉电时，可冻结振荡器从而保存RAM数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。这可降低了系统功耗，并提高系统可靠性。
2 系统的软件设计
系统软件主要包括主程序、系统初始化子程序、键盘及显示子程序和报警子程序。主程序流程图如图3所示。
1.3 智能报警模块
智能报警模块实现对暖箱温度、湿度的同时、实时监控报警。通过软件设定温度和湿度的上下限值，使暖箱保持在适宜新生儿的温湿度，即温度保持在24℃～26℃，湿度保持在50%～60%。实时监测读取到的暖箱温度、湿度，并通过LED显示温、湿度信息，一旦任一参数越限，即通过蜂鸣器报警。
为了避免误报警或者频繁报警，并考虑到LTM8901的精度和分辨率，系统采用延时报警以及上下限值的范围设定，即设定温度和湿度的上下限值时，不是设定一个具体的单一数值，而是设定一个数值范围，并延时5s报警。比如对于温度，设定温度下限范围为23.5～24.5℃，温度上限为范围25.5～26.5℃，当监测到温度处于这两个温度范围超过5s后，说明温度偏低或者偏高，即报警。这样可保证暖箱温度一直处于新生儿适宜温度。对于湿度监测做同样处理。
图3 系统主程序流程图
3 系统的网络扩展
如图4所示，应用CAN（Controller Area
通过对系统的简Network，控制器局域网）总线[2-4]，
单网络扩展，可同时实现对多个新生儿暖箱温/湿度的远程自动监控。
1.4 单片机系统
作为新生儿暖箱温/湿度自动监控系统的大脑，单片机把温湿度传感器模块、键盘输入和显示模块以及智能报警模块真正整合成了一个完整的系统。通过相关硬件并结合单片机编程，暖箱温湿度数据采集、显示、报警甚至控制即得以实现。
系统单片机芯片选用ATMEL公司生产
图4基于CAN总线的系统结构框图
其中，上位管理机采用PC机，主要完成监测网络系统的远程参数设置、各暖箱的状态查询、相关数
（下转第92页）
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但不使用任何有机溶剂，操作简便、快捷，富集倍数高，重现性好，而且具有极高的萃取效率。由此可见这一联用技术在食品、药品、水体污染、环境分析等领域具有广泛的应用前景。
参考文献
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（上接第80页）
据分析、超限实时报警和报表打印等功能。下位智能节点由CAN接口电路以及图1所示AT89S51单片机数据采集系统构成。
CAN总线的引入，可实现现场暖箱温湿度数据的快速、准确上传，并且可根据工作中的暖箱数量，随时在总线上增删现场节点，而不会影响整个系统的工作。通过多点巡检系统，上位PC机可随时远程监控各暖箱的工作状况，如果连接了温度控制器、湿度控制器，还可对暖箱进行远程即时操作，这可大大减小暖箱运行中的潜在风险。同时，CAN总线具有帧短，抗干扰能力强，可靠性高，能在恶劣环境下对现场数据进行采集等优点，可大大提高对暖箱监控的实时性、准确性和安全性。
医院儿科中，能够满足不同规模的新生儿暖箱的温
湿度监控需求。试用证明，对于需要在暖箱内做护理、治疗的新生儿确能起到有效的安全、保障作用，可大大减少相关医疗事故发生的风险。另外，作为通用型监控系统，系统采用了模块化设计方法，系统硬件易于扩展，软件易于升级，稍作改变即可应用于其他需要温/湿度监控的场合，具有很好的推广应用前景。
参考文献
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4 结论
该系统可广泛应用于各级妇幼专科医院、综合
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