本發(fā)明涉及一種輸液瓶液位檢測裝置，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，于是人們越發(fā)重視醫(yī)療保健的作用，促進了醫(yī)院和個人、家庭對醫(yī)療設(shè)備的需求，尤其是對智能化的醫(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，國內(nèi)投入研究醫(yī)療器械行業(yè)的企業(yè)不斷增多。

針對輸液瓶液位的檢測，目前已經(jīng)投入使用的儀器或設(shè)備中，大部分設(shè)計原理都由重力來感應(yīng)。隨著時代的發(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、可靠的液位檢測方法。

目前，在檢測液位高度時有以下兩種測試方法：

一、在測量液位的時候，使用拉力傳感器對輸液瓶內(nèi)液體的重量進行間接測量。將拉力傳感器接在滑輪和儲液瓶之間，利用液位高度變化和拉力變化之間的線性關(guān)系進行間接測量。

二、利用超聲波測量液面高度。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，通過檢測超聲波發(fā)射后的回波時間來檢測超聲波穿過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，利用單片機定時控制超聲波的發(fā)射，利用中斷接收檢測到的回波，然后經(jīng)單片機的數(shù)據(jù)處理獲得回波的時間參數(shù)。此類系統(tǒng)中，可預(yù)先測定液位到達警戒線時的回波的時間，然后將每次測量結(jié)果與此進行比較，便可得知是否到達警戒液位。

上述現(xiàn)有方法存在如下缺陷：

1、利用重力檢測液位的設(shè)備體積和機構(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，在實際使用中不夠靈活，同時也會帶來一定的誤差，造成不必要的麻煩。

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

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

技術(shù)實現(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、檢測結(jié)果準確、測量精度高且穩(wěn)定性好的輸液瓶液位檢測裝置。

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技術(shù)檢測輸液瓶液位的裝置，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)射的光束信號與激光接收模塊接收的光束信號進行對比分析，判斷液位是否到達警戒線的控制器；

用于當液位到達警戒線時，發(fā)出報警的報警器。

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

優(yōu)選地，開始輸液時，在輸液瓶的液位以下，激光發(fā)射模塊發(fā)出光束信號，該光束信號經(jīng)過輸液瓶一側(cè)壁、瓶內(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；

當輸液瓶的液位沒有到警戒線時，激光接收模塊能夠定期地接收到所述光束信號；

當輸液瓶的液位到達或低于警戒線時，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不能完全接收到所述光束信號，此時控制器驅(qū)動報警器產(chǎn)生報警信號。

優(yōu)選地，所述控制器將激光發(fā)射模塊發(fā)射的光束信號與激光接收模塊接收的光束信號進行對比分析；當發(fā)射的光束信號和接收的光束信號相同時，即表示液位正常；而當接收到的光束信號和發(fā)射的光束信號不同時，則表示液位出現(xiàn)了異常，到達警戒線。

優(yōu)選地，所述控制器采用單片機。

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

優(yōu)選地，所述控制器還連接時鐘電路。

優(yōu)選地，通過時鐘電路對延遲的時間進行控制。

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

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、利用光檢測技術(shù)對輸液瓶的液位進行檢測，充分利用光的傳輸特性，對液位的變化能夠快速的產(chǎn)生感應(yīng)，因此能夠及時準確的檢測到輸液瓶的液位。

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

3.由于有單片機的智能運算和控制，在軟件上采取延遲多次綜合判斷的抗干擾措施，避免誤操作和誤報警的產(chǎn)生，同時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技術(shù)測量輸液瓶的液位，結(jié)合了單片機的光信號檢測系統(tǒng)具有體積小、靈敏度高、抗干擾能力強、易于設(shè)定、誤差小的特點，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，操作方便。本裝置可以實時監(jiān)測輸液瓶液位的變化，當液位到達警戒線時能夠及時準確的產(chǎn)生報警信號，降低了醫(yī)護人員的勞動強度，有效地提高了監(jiān)護質(zhì)量。本裝置除了應(yīng)用于輸液方面，其他一些領(lǐng)域的液位檢測同樣可以適用，具有很好的生產(chǎn)推廣價值。

附圖說明

圖1為利用光電檢測技術(shù)檢測輸液瓶液位的裝置系統(tǒng)框圖；

圖2為光檢測輸液瓶液位的原理示意圖；

圖3為抗干擾的算法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(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技術(shù)檢測輸液瓶液位的裝置，通過可靠的液位檢測來滿足現(xiàn)在臨床醫(yī)學中輸液監(jiān)護的需要。在硬件設(shè)計上，充分利用了激光傳感器技術(shù)，結(jié)合單片機的應(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，利用光電檢測技術(shù)檢測輸液瓶液位的裝置包括單片機，單片機連接激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、報警模塊、時鐘電路、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。

報警模塊采用蜂鳴器。

利用光電檢測技術(shù)檢測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輸液瓶的液位。

本實施例中，對輸液瓶液位的檢測是利用光束對液位變化時光的折射方位不同來實現(xiàn)的。結(jié)合圖2，具體的實施中，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，在輸液瓶的液位y以下，激光發(fā)射模塊發(fā)出光束信號，該光束信號經(jīng)過輸液瓶一側(cè)壁、瓶內(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；

當輸液瓶的液位沒有到警戒線時，激光接收模塊能夠定期地接收到所述光束信號，表示還不需要報警；

當輸液瓶的液位一旦到達或低于警戒線時，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不能完全接收到所述光束信號，此時控制器產(chǎn)生報警信號，告知看護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)采用的是對光信號進行檢測的技術(shù)，當使用激光發(fā)射模塊作為光發(fā)射元件時，光束比較窄，對液位的變化比較敏感，能夠?qū)σ何粶蚀_的發(fā)出預(yù)警信號。當應(yīng)用于輸液瓶的液位檢測時，在這種短距離的檢測場景起到了抗干擾的作用，提高了對液位檢測的可靠性。

二、利用單片機對光檢測信號進行智能的處理。

要實現(xiàn)對光信號的檢測，需要有對光發(fā)射和接收的電路，需要對發(fā)射和接收的光信號進行一定的處理。在本實施例中，使用的是51單片機作為系統(tǒng)的核心。

利用51單片機的計算和處理能力，控制發(fā)射的激光波束和接收器件的接收信號進行比對。當發(fā)射的信號和接收的信號相同時即表示液位正常，而當接收到的信號和發(fā)射的信號不同時，則表示液位出現(xiàn)了異常。

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

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

三、利用單片機的智能處理提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

利用光信號對輸液瓶的液位進行檢測的過程中，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出現(xiàn)輸液瓶的晃動和搖擺的情況。此時，輸液瓶中的液位會產(chǎn)生擾動和變化，這種不穩(wěn)定會使得在液位接近警戒線時產(chǎn)生虛警。

為了克服這種干擾對檢測帶來的影響，在光檢測信號的過程中對接收到的光信號進行多次的綜合判斷，即檢測到液位到達警戒線時再稍延遲一段時間，如2秒，進行兩到三次的判斷，這樣就可以去除干擾，確保能夠準確地獲得液位到限的信息，使系統(tǒng)的檢測能夠更穩(wěn)健可靠。

從系統(tǒng)的軟件方面對采集到的光信號進行穩(wěn)健的處理和判斷，從而進一步的提高了系統(tǒng)的抗干擾性能，可以減少誤判并避免有警不報的問題，使系統(tǒng)對液位檢測的可靠性得到了保證。

延遲的時間通過時鐘電路控制。

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