CN108664074B

CN108664074B - 基于物联网医院环境监测***

Info

Publication number: CN108664074B
Application number: CN201810719615.8A
Authority: CN
Inventors: 臧俊亭; 赵震; 李春玲; 许少辉
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: CN108664074A

Abstract

本发明公开了基于物联网医院环境监测***，所述信号接收电路接收物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号，经双工滤波电路、双T选频电路产生与数据传输通道内信号频率谐振的45Hz低频信号向信号增强电路，运用阻抗变换电路、同相比例放大电路进行幅度调节，最后经保持电路输出，反馈调幅电路通过三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路和二极管D1导通或截止及减法器AR1，将差值信号通过电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端或将串联的电阻R5、电阻R6并联到等效电阻值上，使增益放大后线性、稳定的得信号幅度更有效的传输到监控***的终端服务器。解决了电子设备的干扰或繁多的信号之间的电磁干扰且衰减，导致信号失真，不能有效监控的问题。

Description

基于物联网医院环境监测***

技术领域

本发明涉及医院环境监测技术领域，特别是涉及基于物联网医院环境监测***。

背景技术

我国是人口大国,且优质医疗资源有限,这样就造成中心城市大型医院人满为患,给医院的内部管理带来很大挑战，医院由于其特定职能及病人身体康复的要求,医院内部对于环境、人流、重要病区管制、特殊医疗区域监控以及防盗等有其严格的要求，目前基于物联网技术的医院环境监测***，通过数据采集（通过各种传感器进行采集，例如温湿度传感器采集医院环境温湿度信息、细菌浊度计进行医院环境细菌浓度检测等）、数据传输（有线传输和无线传输，进行数据通讯）、数据分析处理（通过终端服务器将接收的数据分析处理），然而现在的医疗环境监控***数据较为繁多，再加上在医院内有各种的检测设备及医生病人携带的电子设备也较多，在复杂的网络信息交换过程中，需要实时保证终端服务器用数据传输通道内的信号能够稳定的且高效的传输，避免由于各种电子设备的干扰或繁多的信号之间的电磁干扰且存在衰减导致信号失真，不能有效监控的问题。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供基于物联网医院环境监测***，具有构思巧妙、人性化设计的特性，有效的解决了电子设备的干扰或繁多的信号之间的电磁干扰且存在衰减，导致信号失真，不能有效监控的问题。

其解决的技术方案是，基于物联网医院环境监测***，包括信号接收电路、信号增强电路、反馈调幅电路，其特征在于，所述信号接收电路接收物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号，经电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路筛选出数据传输通道内的单一频率信号，所述信号增强电路接收信号接收电路输出的单一频率信号，单一频率信号使电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值，连接到运算放大器AR2、电阻R8~R10、电位器RP2组成的同相比例放大电路进行幅度调节，最后经运算放大器AR3、电容C10、二极管D2组成的保持电路输出成线性、稳定的信号，所述反馈调幅电路接收信号增强电路的输出信号，通过三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路和二极管D1导通或截止及减法器AR1，将差值信号通过电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，或将串联的电阻R5、电阻R6并联到等效电阻值上，以此控制运算放大器AR2的放大比例，其中电阻R12、三极管Q2用来对运算放大器AR2调零，控制失调电压；

所述反馈调幅电路，当输出信号偏高时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路导通，门限电压+6V连接到运算放大器AR1的反相输入端，同时二极管D1导通幅度调节后信号连接到运算放大器AR1的同相输入端，运算放大器AR1减法运算后，负信号经电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，从而使运算放大器AR2的输出信号降低，当输出信号偏低时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路截止，同时二极管D1截止，运算放大器AR1无输入信号，串联的电阻R5和电阻R6并联到等效电阻值（电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值）上，连接到运算放大器AR2的输入电阻减小，运算放大器AR2的放大倍数增大，从而使运算放大器AR2的输出信号提高，电阻R12采集保持电路输出信号加到三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极电压（即运算放大器AR2的输出电压经稳压管Z1的电压）高于电阻R12采集回来的电压时，三极管Q2导通，信号加到电阻R9、R10、电位器RP2上，运算放大器AR2反相端调零。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；

1，反馈调幅电路接收信号增强电路的输出信号，通过三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路和二极管D1导通或截止及减法器AR1，将差值信号通过电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，或将串联的电阻R5、电阻R6并联到等效电阻值上，以此控制运算放大器AR2的放大比例，其中电阻R12、三极管Q2用来对运算放大器AR2调零，控制失调电压，使增益放大后线性、稳定的得信号幅度更有效的传输到监控***的终端服务器。

2.通过电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，获得想要的差频信号15Hz-100Hz信号，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路，产生与数据传输通道内信号频率谐振的45Hz低频信号向后级电路传输，解决了电子设备的干扰或繁多的信号之间的电磁干扰的问题。

附图说明

图1为本发明基于物联网医院环境监测***的模块图。

图2为本发明基于物联网医院环境监测***的原理图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

实施例一，基于物联网医院环境监测***，包括信号接收电路、信号增强电路、反馈调幅电路，所述信号接收电路接收物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号(此信号包括相应传感器采集的温度、湿度、细菌浓度等医院环境信息，传感器具体采集过程为现有技术，在此不再详述)，经电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，其中电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1组成高通滤波电路去掉信号中不必要的低频成分，电感L2、电容C3组成低通滤波电路去掉信号中不必要的高频成分，获得想要的差频信号15Hz-100Hz信号，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路产生与数据传输通道内信号频率谐振的45Hz低频信号向后级电路传输，高于或低于临界值的高频分量或低频分量被阻隔、衰减，也即筛选出数据传输通道内的单一频率45Hz信号，由于信号在传输过程中存在衰减，之后信号接收电路输出的单一频率信号进入信号增强电路，单一频率信号使电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值，连接到运算放大器AR2、电阻R8~R10、电位器RP2组成的同相比例放大电路进行幅度调节，最后经运算放大器AR3、电容C10、二极管D2组成的保持电路输出成线性、稳定的信号到监控***的终端服务器，避免医院环境监控***造成接收信号出现误差的状况，所述反馈调幅电路接收信号增强电路的输出信号，通过三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路和二极管D1导通或截止及减法器AR1，将差值信号通过电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，或将串联的电阻R5、电阻R6并联到等效电阻值上，以此控制运算放大器AR2的放大比例，其中电阻R12、三极管Q2用来对运算放大器AR2调零，控制失调电压，使运算放大器AR2能够精确的比例放大，信号增强后的信号因信号本身偏大、偏小及放大偏差会出现输出信号偏高或偏低，不能被终端服务器有效接收的情况，设置了反馈调幅电路，当输出信号偏高时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路导通，门限电压+6V连接到运算放大器AR1的反相输入端，同时二极管D1导通幅度调节后信号连接到运算放大器AR1的同相输入端，运算放大器AR1减法运算后，负信号经电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，从而使运算放大器AR2的输出信号降低，当输出信号偏低时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路截止，同时二极管D1截止，运算放大器AR1无输入信号，串联的电阻R5和电阻R6并联到等效电阻值（电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值）上，连接到运算放大器AR2的输入电阻减小，运算放大器AR2的放大倍数增大，从而使运算放大器AR2的输出信号提高，电阻R12采集保持电路输出信号加到三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极电压（即运算放大器AR2的输出电压经稳压管Z1的电压）高于电阻R12采集回来的电压时，三极管Q2导通，信号加到电阻R9、R10、电位器RP2上，运算放大器AR2反相端调零。

实施例二，在实施例一的基础上，所述信号接收电路通过电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，获得想要的差频信号15Hz-100Hz信号，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路，产生与数据传输通道内信号频率谐振的45Hz低频信号向后级电路传输，包括电感L2，电感L2的左端和电容C1的正极连接物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号，电容C1的负极分别连接电容C2的正极、电感L1的上端，电容C2的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电感L1的下端连接大地，电感L2的右端分别连接电容C3的一端、电容C4的一端、电阻R2的一端，电容C3的另一端连接大地，电阻R2的另一端分别连接电阻R3的一端、接地电容C6的一端，电容C4的另一端分别连接电容C5的一端、接地电阻R4的一端，电阻R3的另一端和电容C5的另一端为信号接收电路的输出信号。

实施三，在实施例一的基础上，所述信号增强电路接收信号接收电路输出的单一频率信号，通过电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路作运算放大器AR2、电阻R8~R10、电位器RP2组成的同相比例放大电路的运算放大器AR2输入电阻进行幅度调节，具体的输入电阻的阻值增大/减小导致放大倍数减小/增大，解决信号在传输过程中存在的衰减，最后经运算放大器AR3、电容C10、二极管D2组成的保持电路输出成线性、稳定的信号到监控***的终端服务器，包括电感L5，电感L5的左端和接地电容C7的上端连接信号接收电路的输出信号，电感L5的右端分别连接接地电容C8的上端、电感L3的左端，电感L3的右端分别连接运算放大器AR2的同相输入端、电阻R8的一端，运算放大器AR2的反相输入端分别连接接地电阻R10一端、电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电位器RP2的可调端，电位器RP2的上端连接电源+15V，电位器RP2的下端连接电源-15V，运算放大器AR2的输出端分别连接电阻R8的另一端、运算放大器AR3的同相输入端，运算放大器AR2的反相输入端分别连接接地电容C10的一端、二极管D2的负极，运算放大器AR2的输出端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极为信号增强电路的输出信号。

本发明具体使用时，所述信号接收电路接收物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号(此信号包括相应传感器采集的温度、湿度、细菌浓度等医院环境信息，传感器具体采集过程为现有技术，在此不再详述)，经电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，其中电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1组成高通滤波电路去掉信号中不必要的低频成分，电感L2、电容C3组成低通滤波电路去掉信号中不必要的高频成分，获得想要的差频信号15Hz-100Hz信号，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路产生与数据传输通道内信号频率谐振的45Hz低频信号向后级电路传输，高于或低于临界值的高频分量或低频分量被阻隔、衰减，也即筛选出数据传输通道内的单一频率45Hz信号，由于信号在传输过程中存在衰减，之后信号接收电路输出的单一频率信号进入信号增强电路，单一频率信号使电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值，连接到运算放大器AR2、电阻R8~R10、电位器RP2组成的同相比例放大电路进行幅度调节，具体的输入电阻的阻值增大/减小导致放大倍数减小/增大，最后经运算放大器AR3、电容C10、二极管D2组成的保持电路输出成线性、稳定的信号到监控***的终端服务器，避免医院环境监控***造成接收信号出现误差的状况，信号增强后的信号因信号本身偏大、偏小及放大偏差会出现输出信号偏高或偏低，不能被终端服务器有效（有效信号幅度为0V-5V之间）接收的情况，设置了反馈调幅电路，当输出信号偏高时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路导通，门限电压+6V连接到运算放大器AR1的反相输入端，同时二极管D1导通幅度调节后信号连接到运算放大器AR1的同相输入端，运算放大器AR1减法运算后，负信号经电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，从而使运算放大器AR2的输出信号降低，当输出信号偏低时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路截止，同时二极管D1截止，运算放大器AR1无输入信号，串联的电阻R5和电阻R6并联到等效电阻值（电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值）上，连接到运算放大器AR2的输入电阻减小，运算放大器AR2的放大倍数增大，从而使运算放大器AR2的输出信号提高，电阻R12采集保持电路输出信号加到三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极电压（即运算放大器AR2的输出电压经稳压管Z1的电压）高于电阻R12采集回来的电压时，三极管Q2导通，信号加到电阻R9、R10、电位器RP2上，运算放大器AR2反相端调零。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims

1.基于物联网医院环境监测***，包括信号接收电路、信号增强电路、反馈调幅电路，其特征在于，所述信号接收电路接收物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号，经电感L1、电容C1、电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，之后进入电阻R2~R4、电容C4~C6组成的双T选频电路筛选出数据传输通道内的单一频率信号，所述信号增强电路接收信号接收电路输出的单一频率信号，单一频率信号使电感L5、L3和电容C7、C8组成的阻抗变换电路输出一个等效电阻值，连接到运算放大器AR2、电阻R8~R10、电位器RP2组成的同相比例放大电路进行幅度调节，最后经运算放大器AR3、电容C10、二极管D2组成的保持电路输出成线性、稳定的信号，所述反馈调幅电路接收信号增强电路的输出信号，通过三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路和二极管D1导通或截止及减法器AR1，将差值信号通过电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，或将串联的电阻R5、电阻R6并联到等效电阻值上，以此控制运算放大器AR2的放大比例，其中电阻R12、三极管Q2用来对运算放大器AR2调零，控制失调电压；

所述反馈调幅电路，当输出信号偏高时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路导通，门限电压+6V连接到运算放大器AR1的同相输入端，同时二极管D1导通幅度调节后信号连接到运算放大器AR1的反相输入端，运算放大器AR1减法运算后，负信号经电阻R6耦合到运算放大器AR2的输入端，从而使运算放大器AR2的输出信号降低，当输出信号偏低时，三极管Q1、电阻R11、电阻R13组成的门极电路截止，同时二极管D1截止，运算放大器AR1无输入信号，串联的电阻R5和电阻R6并联到等效电阻值上，连接到运算放大器AR2的输入电阻减小，运算放大器AR2的放大倍数增大，从而使运算放大器AR2的输出信号提高，电阻R12采集保持电路输出信号加到三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极电压高于电阻R12采集回来的电压时，三极管Q2导通，信号加到电阻R9、R10、电位器RP2上，运算放大器AR2反相端调零，包括二极管D1、电阻R11、稳压管Z1，二极管D1的正极连接运算放大器AR2的输出端，电阻R11的一端连接二极管D2的负极，电阻R11的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极通过电阻R13连接电源+6V，三极管Q1的集电极连接运算放大器AR1的同相输入端，三极管Q1的输出端分别连接电阻R5的一端、电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接电阻R3的另一端，电阻R6的另一端连接运算放大器AR2的同相输入端，稳压管Z1的正极连接运算放大器AR2的输出端，稳压管Z1的负极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接运算放大器AR3的反相输入端，三极管Q2的集电极连接运算放大器AR2的反相输入端；

所述信号接收电路包括电感L2，电感L2的左端和电容C1的正极连接物联网医院环境监测***中数据传输通道内的信号，电容C1的负极分别连接电容C2的正极、电感L1的上端，电容C2的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电感L1的下端连接大地，电感L2的右端分别连接电容C3的一端、电容C4的一端、电阻R2的一端，电容C3的另一端连接大地，电阻R2的另一端分别连接电阻R3的一端、接地电容C6的一端，电容C4的另一端分别连接电容C5的一端、接地电阻R4的一端，电阻R3的另一端和电容C5的另一端为信号接收电路的输出信号；

所述信号增强电路包括电感L5，电感L5的左端和接地电容C7的上端连接信号接收电路的输出信号，电感L5的右端分别连接接地电容C8的上端、电感L3的左端，电感L3的右端分别连接运算放大器AR2的同相输入端、电阻R8的一端，运算放大器AR2的反相输入端分别连接接地电阻R10一端、电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接电位器RP2的可调端，电位器RP2的上端连接电源+15V，电位器RP2的下端连接电源-15V，运算放大器AR2的输出端分别连接电阻R8的另一端、运算放大器AR3的同相输入端，运算放大器AR3的反相输入端分别连接接地电容C10的一端、二极管D2的负极，运算放大器AR3的输出端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极为信号增强电路的输出信号。