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关键词: 疲劳驾驶; 监测系统; MTK6235; 声光报警
中图分类号: TN919?34; TP302 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)12?0121?03
0 引 言
随着科技的进步,人们不仅希望汽车不仅是一种代步的五金工具,更希望汽车是生活及工作范围的一种延伸,在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样,可以收听广播、打电话、上互联网、处理工作。
目前生活水平不断提高,使得私车数量也大幅增加,但随之而来的安全问题如疲劳驾驶等问题也越来越突出,这些都对交通安全和生命财产安全都造成了严重的威胁。如何遏制驾驶员的疲劳驾驶,约束驾驶人员的不良驾驶行为,保障车辆行驶安全,减少道路交通事故的发生是将要面临的一个重大问题。
驾驶疲劳是指驾驶人在长时间连续行车后,产生生理机能和心理机能的失调,而在客观上出现驾驶技能下降的现象。驾驶人睡眠质量差或不足,长时间驾驶车辆,容易出现疲劳。驾驶疲劳会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。疲劳后继续驾驶车辆,会感到困倦瞌睡,四肢无力,注意力不集中,判断能力下降,甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失,出现动作迟误或过早,操作停顿或修正时间不当等不安全因素,极易发生道路交通事故。
引起驾驶疲劳的因素是多方面的。驾驶人的疲劳主要是神经和感觉器官的疲劳,以及因长时间保持固定姿势,血液循环不畅所引起的肢体疲劳。驾驶人长时间坐在固定的座位上,动作受到一定限制,注意力高度集中,忙于判断车外刺激信息,精神状态高度紧张,从而出现眼睛模糊、腰酸背痛、反应迟钝、驾驶不灵活等驾驶疲劳现象。形成疲劳的顺序是:眼睛,颈部、肩部、腰部,主要是眼睛和身体的疲劳[1]。
目前的疲劳驾驶的预防手段主要还是采取保证充足的睡眠、良好的饮食习惯、科学的安排行车时间、良好的工作环境等方法来预防,但如何在开车途中对疲劳驾驶的监控和预警,针对疲劳驾驶的预警系统也很多,主要分为主动监测和被动监测。
主动监测是通过对驾驶员的驾驶记录表、睡眠习惯调查表等手段来评价驾驶员的疲劳程度,这种方法比较简单,主要是依靠驾驶员的主观因素进行判断,可靠性不高,无法量化疲劳驾驶的等级程度,其结果无法令人满意。
被动监测是借助仪器对驾驶人员的驾驶行为和状态进行实时监控并客观评价的方法,它主要分3类:第一类是利用驾驶员疲劳时的驾驶行为来监测驾驶员的疲劳状态,如车辆的行为轨迹;第2类是利用驾驶员疲劳时的生理特征来监测驾驶员的疲劳状态如脑电图、心电图、眼部状态等;第三类是结合疲劳时驾驶员的驾驶行为和生理特征的综合监测方法。
本文就是介绍一种被动监测的方法来监测驾驶员的疲劳状态,通过采用一个低成本的手机模块组成的监测系统实现对驾驶员眼睛状态的监控,以便确定驾驶员是否处于疲劳状态,同时通过声光报警提醒驾驶员。
1 车载疲劳驾驶仪的硬件组成原理
2 车载疲劳驾驶仪的实现原理
疲劳驾驶监测仪的主要是采用图片对比的方式来进行工作的,其工作原理如下:
(1)采用该监测仪拍照一张驾驶员正常状态下的面部照片存入该监测仪;
(2)在行车过程中,摄像头定期采集驾驶员的头部状态,根据常用的PERCLOS疲劳状态监测算法对驾驶员眼睛的状态与正常面部状态时眼睛的状态进行比较,如果眼睛闭合,而且在一定时间内次数很频繁,则认为是在疲劳驾驶[5];
(3)在确定疲劳驾驶确认后,通过监测仪器内的合成语音文件用扬声器播放出来,并采用LED灯组闪烁警示。
3 车载疲劳驾驶仪软件设计环境实现
在本系统中采用了目前最流行的第三方软件Java(J2ME)程序,它需要通过手机上已固化的Java虚拟机装载执行。
J2me也称为Java 2 PlatForm Micro Edition,中文意思Java平台微型版,是针对微型平台的Java应用,主要是为机顶盒、移动电话、PDA之类的嵌入式和移动电子设备提供的Java应用平台,由Sun公司针对小型移动设备应用于1999年的,之后经2000年9月Sun公司针对移动通信工具MIDP开发规范后,使得J2me得到了补充和完善。
J2ME的开发工具包括3个工具:无线应用开发包、IDE开发环境、部署工具[6]。
具体如下所述:
(1)无线应用开发包
SUN公司作为Java ME的创建者,它提供了sun Java Wireless Toolkit,这是是一组用于创建 Java 应用程序的工具,目的是帮助开发人员简化J2ME开发过程,使这些应用程序可在符合 Java Technology for the Wireless Industry (JTWI) (JSR 185) 规范和 Mobile Service Architecture (MSA) (JSR 248) 规范的设备上运行[7]。 它包含了完整的生成工具、实用程序和设备仿真器,但WTK自身不附带Java运行环境JDK,需要在WTK安装之前安装JDK。
(2)IDE开发环境
J2ME主要的采用 Eclipse,它是著名的跨平台的自由集成开发环境(IDE)。最初主要用来Java语言开发,但它的用途已不局限于Java语言,已经支持如C/C++,PHP等编程语言的插件。
4 结 语
该监测仪除了本地的车载疲劳状态外,还具备无线传输扩展性,可以利用MTK6235平台所拥有的GPRS功能,将驾驶员的面部状态传送到后台管理中心进行更多的对比和分析,以便进行更精确的判断和处理,因此该类设备的应用前景广阔。
参考文献
[1] 赵志新,王绍伟,霍志强.MTK手机开发入门[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[2] 郁春兰,刘越琪.网络技术在汽车中的应用[J].电子工程师,2004(3):59?62.
[3] 万辉,王军.基于ECLIPSE环境的J2ME应用程序开发[M].北京:清华大学出版社,2009.
[4] LEWISJ L. Java程序设计基础[M].3版.王锦全,译.北京:清华大学出版社,2004.
[5] 和凌志,郭世平.手机软件平台架构解析[M].北京:电子工业出版社,2009.
[关键词]氨氮在线检测仪;干扰因素;稳定性分析
中图分类号:X853 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)05-0094-01
本文以氨气敏电极A1000氨氮在线监测仪用“氨氮含量低、电导率及碱度高的水源水”监测为例,分析氨氮在线监测仪在使用中存在的干扰因素、稳定性加以介绍和分析。
一、仪表监测原理及主要干扰因素分析
在我国,目前主要有分光光度法、氨气敏电极法两种比较常见的氨氮在线监测仪监测原理。其中,前者与GB7479-1987的监测原理基本相同,均系通过水样中的氨与碘化钾和碘化汞的碱性混合溶液,来进行化学反应,其生成物呈淡红色棕色胶态化,以410~424nm的波长范围之内进行测定。该监测过程中主要的干扰因素为:产生“色度和浊度”的化学物质。在实际应用中,多数氨氮监测仪都是采用氨气敏电极法。
从上述原理图及结合氨气敏电极监测仪实际工作情况,在样品监测液中,加入一定量的NaOH以提高其pH,铵盐转化为氨后,将会自样品液中逸出。其会穿过憎水性气体透过膜,再溶解于浓度为0.1mol/L的NH4Cl电极填充液中。当改变OH-的浓度,观察电极填充液变化,对数据进行处理后可显示出氨氮含量。分析监测原理可知,氨氮监测数据影响因素主要有:“氨的转化、溢出、扩散、改变填充液、pH电极的监测及数据转化”。
一是氨转化过程。监测液中,氨氮存在形式主要有溶解性NH3和NH4+芍郑其二者相对量基本取决于样品液pH值。酸性液中,H+浓度较高,NH3将转化为NH4+。在溶液中,加NaOH和EDTA二钠盐后,加热监测液,可使转化绝大部分铵盐。所以,确定监测液中的pH值,可算出NH3和NH4+之比例。二是氨的溢出过程。该过程会直接随温度及溶解性物质量的改变而变化。三是氨通过膜扩散过程。监测液中,含有表面活性剂类物质时,憎水性气体微孔透过膜的扩散物质包括NH3和部分水分子,这会降低填充液浓度,容易出现监测误差。第四是氨改变填充液过程。第五是pH电极的监测和它的数据转化过程。为获得很好地电极电位斜率并消除参考电位带来的,常以两种已知浓度的标准液体取代样品液,再通过校准电极和记录电位,绘制出ln[NH3]S与E关系直线。
由分析检测仪监测原理可知:影响氨转化、溢出和透过膜的主要干扰因素是被监测液中“离子和溶解性物质含量、表面活性剂类物质及样品液的pH值”等。此外,确保缓冲液中NaOH与EDTA二钠盐的浓度足够高对检测仪器可靠性高稳定强也很重要是稳定监测的前提,因缓冲液既可调节监测液的pH值,还能够掩蔽样品液中的大量离子。需要注意的是,在选用氨气敏电极方法监测含有表面活性剂类物质监测液时,最好进行预处理水样,以此来保障监测效果。
二、仪器仪表选型问题分析
对于氨氮的测量中,正确做好仪器仪表至关重要。在监测仪器选型上,一般要结合氨氮监测的要求、所监测水体可能的氨氮含量和干扰物质三方面来选择。如,监测二级污水工业单位再生水,通常再生水其浊度会较低且很稳定,其特点是:残余表面活性剂类物质相对含量较高,这种特点适合选用原理为分光光度法氨氮监测仪器。该监测仪既能够满足实际监测要求,也对于水样的预处理比较简单。其优点是:维护工作量相对较少,费用低。比较来说,净水工艺中,水质氨氮及表面活性剂类物质二者相对含量很低,对这种情况,可选用无水样预处理功能氨气敏电极的监测仪,其优点是既能节约采购费用和后续维护费用。
三、主要结论探讨
综上所述,对氨氮在线监测仪干扰因素及稳定性有如下结论。
(一)结合该监测仪监测原理与监测过程可知,对检测介质干扰主要因素有:pH值、溶解性物质总量、离子总量和表面活性剂类物质。且稳定监测的前提是缓冲液中足够高的NaOH浓度和EDTA二钠盐。
(二)设备仪器的选型应主要依据监测液中氨氮可能含量和干扰物质种类等因素。对色度和浊度较低且稳定,残余表面活性剂类的物质含量较高的被检物质,宜采用分光光度法检测仪;而在检测“氨氮含量较低,没有表面活性剂类物质或含量较少”的,以氨气敏电极法检测仪为最佳。
(三)为能屏蔽监测液中离子和溶解性物质,避免碱度影响,提高监测的pH值,调整NaOH浓度缓冲液EDTA二钠盐,以监测仪器在正常工作时排出液符合pH≥12和EC≤10μS/cm要求。为保证监测精度,用氨氮监测仪时要选用短取样管,避免阳光暴晒,同时要做好取样管灭菌处理,还应一些简单过滤器。
参考文献
[1] 王经顺,李军.氨氮在线自动检测仪的现状与问题[J].干旱环境监测.2010(01).
【关键词】ARM;DSP;轴系;监测
1.引言
现代船舶推进轴系日趋复杂,其产生的扭转、纵向及横向振动会对轴系本身造成危害,严重的甚至造成轴段断裂与船毁人亡。因此预防轴系故障的产生尤为重要,但传统的定时检修与事后维修方法已不能满足要求,需采用特定的监测方法。因此本文开发船舶轴系监测装置,为其安全运行提供保障。该监测装置能在线对轴系扭应力、扭转振动、回旋振动与纵向振动进行实时监测与报警,同时还监测轴系转速,实时功率与扭矩,以判断轴系工作状态。
2.组成与测量原理
轴系监测仪为模块化设计,可根据用户要求进行配置,由扭转、回旋、纵向振动监测模块、轴功率监测模块与机旁监测终端等组成,见图1。
(1)扭转振动:扭转振动采用应力直接测量法。利用粘贴在轴上的电阻应变计,测得旋转轴表面扭应力的大小,扭应力随时间的动态变化就反应了轴系的扭振。选用德国KMT公司的MT32型350Ω全桥应变片,具有温度自补偿功能(图2左)。同时设计机械装置,保证应变计粘贴得与轴线方向一致(图2中)。在对应变计涂层防护后,设计硬质非金属材料卡环保护罩封装应变计与无线编码模块,并牢牢固定在轴上随轴旋转;感应拾取模块紧靠其安装而不接触(图2右)。
由于旋转轴上接触式信号的传输不稳定,工作寿命短,不适合长期在线监测,所以摒弃了滑环与电刷的接触式传输方式,采用脉冲编码调制(PCM)方式无线传输扭振信号,发射主频为433.3~434.5MHz,采用数字信号,信噪比高不易受干扰;并且轴上信号编码与发射模块均采用低功耗设计,可靠感应方式供电,能长期稳定地工作,从而解决了旋转轴上模块的供电问题。
所以完整的扭振传感器由应变计、无线数字编码模块、天线、无线接收模块与解码模块组成,并得到图3中的扭矩信号输入至监测仪。
(2)回旋与纵向振动:回旋与纵向振动均采用接触式测量法。利用安装在轴上的ICP加速度传感器获取回旋振动与纵向位移信号,也采用PCM无线发射。该模块由一对互相垂直的ICP加速度传感器(回旋振动)/一只ICP加速度传感器(纵向振动)、ICP调理模块、无线数字编码模块、天线、无线接收模块与解码模块组成(其无线发射部分与扭振测量模块共用),得到两路回旋与一路纵向振动信号输入至监测仪,见图1。
(3)轴功率:轴功率监测需扭矩与转速信号计算后求得。扭矩信号的测取同上,转速信号是由轴系飞轮上的磁电式转速传感器测取的,计算得到轴功率信号输入至监测仪,见图1。
3.机旁监测终端硬件设计
机旁监测终端是监测仪的核心,它处理多路传感器信号,同时实现显示、报警、存储等功能,有连接LCD、以太网、SD卡及CAN总线预留等要求,并考虑到工作环境及稳定性的要求,需采用一款具有上述各种接口并能用于工业环境的ARM处理器。同时,机旁监测终端需处理大量计算,对数字信号处理能力也有较高要求,最好选用快速的DSP处理器。综合上述因素,并考虑到系统今后的扩展性,决定采用ARM+DSP双处理器架构来设计。
ARM选用NXP公司ARM7内核、32位精简指令集的LPC2378处理器。该处理器片上集成512KB FLASH和58KB SRAM存储器,有总线外扩接口、UART、USB、10/100M以太网接口、SD卡接口、以及两路CAN总线接口等,单一3.3V供电方便与其它3.3V器件的供电相匹配[1]。DSP选用TI公司C5000内核的TMS320VC5409A处理器,该DSP包含32K片内高速SRAM,有总线外扩接口,便于扩展片外SRAM和FLASH存储器,以实现应用系统[2]。
DSP在系统中作为协处理器,需与ARM主处理器交换数据。DSP的HPI接口可用以与主处理器接口和交换数据[2]。其总体架构如图4所示。
(1)前端信号调理:根据前端传感器与调理器的工作属性,调理后的各路信号属性应如表1所示。
信号调理电路主要由运放组成,实现信号的滤波、缩放、零位偏置、及提高输入阻抗等功能。为提高精度,运放选用高性能的集成仪表放大器,相关电阻采用0.1%精度的精密电阻。信号隔离采用安捷伦公司的反馈型线性光耦HCNR200,完成信号的1:1隔离放大。
(2)A/D转换器:ADC采用16位Σ-Δ型ADS1174芯片,以实现高精度采样。机旁监测终端设计4个ADC,每个ADC集成4路采样通道,可实现16路模拟量的同步采集。ADC的输出为标准SPI接口,可与DSP的Mcbsp口无缝连接,实现ADC转换数据的读取以及ADC的配置与控制。ADC芯片有高速和节电模式,高速模式下每通道最高52kHz同步采样率。
(3)人机接口:采用带字符层与点阵层的双层LCD实现字符显示与绘图功能。LCD连接到LPC2378的外部总线,并采用LPC2378的Intel接口时序。另设计4*4矩阵式键盘,共占用ARM 8个GPIO口,用于界面操作。
(4)以太网控制器:通过LPC2378片上的10/100M以太网控制器,外部再连接物理层芯片DM9161A、以太网变压器HR601680与RJ-45接口即可实现以太网接口。LPC2378利用其片上UART实现RS-232接口,以通过上位机设置以太网参数及调试系统。
4.可靠性设计与测试结果
(1)可靠性设计:电磁兼容按参考文献[3]的要求设计。连接导线均采用低噪声屏蔽电缆,尽可能降低信号在传输过程中所受的干扰;所有导线接头均采用LEMO结构,插拔自锁,能在高振动强冲击环境下使用。系统整体单点接地,模拟与数字地分开,再通过磁珠连接,防止数字部分的对模拟部分的高频噪声干扰。
系统电源总接入口采用隔离电源模块,输入电源首先通过磁珠以阻止高频干扰,内部电源变换使用线性电源芯片,降低电源的纹波干扰。外部传感器信号接入处均采用光耦隔离。
电路布线采用多层板,并铺设独立的电源层与地层,以降低阻抗、提高抗扰能力。布线遵循元件布置与走线规则,以提升整个电路板的电磁兼容性。高频DSP系统设计有看门狗电路,在系统死机时自动复位。最后,整个系统安装到金属屏蔽盒内,从系统的角度实现电磁兼容。
(2)测试结果:限于篇幅,并且由于功率测量需用到扭矩与转速传感器信号,因此可以功率测试为例。轴系试验台架的输出轴后安装有测功机,将监测仪输出的功率值与测功机的测量值进行比较(表2),试验结果表明:测试误差达到工程要求,监测仪设计成功。
5.结束语
目前,该监测仪已用于船舶轴系的监测。由于ARM处理器能运行操作系统,便于管理复杂的程序任务,外设功能丰富,易于设计出智能化监测装置;而DSP处理器具有快速采样与计算能力,所以两者优势互补,完成设计目标。此外,该ARM+DSP方案也可以作为硬件设计的一个通用方案。而具有无线遥测与感应发电功能的新型传感器的应用则大大提高了监测仪的先进性与可靠性。
参考文献
[1]周立功.ARM微控制器基础与实战(第二版)[M].北京航空航天大学出版社,2005.
[2]戴明桢.TMS320C54x DSP结构、原理及应用[M].北京航空航天大学出版社,2001.
摘 要 本文通过对市场上常见的体能监测仪和智能手机健康应用软件对人体在进行不同强度活动时的计步功能进行验证,来确定各种体能监测设备和手机健康应用指导人们日常健身活动的准确性。结论:在不按照体力活动强度进行划分的情况下,四种体能监测仪都能精确的记录体力活动时的步数;四种体能检测仪在监测不同强度体力活动时的精度受体力活动强度变化的影响;各个仪器都能在某一种或几种强度体力活动下表现出较高的精确性;苹果6P和苹果6智能手机在精确性上表现出较高的一致性,监测步数的准确性要好于其他两个体能检测仪。
关键词 体能监测仪 计步功能 手机健康应用软件
步行作为一项最方便、最安全而又无需花费的运动,是各种年龄、性别以及健康状况的人群的最佳锻炼方式之一。智能类计步器能显示步行强度、数目、时间、距离等,有助于人们科学合理地安排步行计划,并时刻了解自己的进度,对自身健康进行管理。作为步行运动的辅助计量工具,智能类计步器受到越来越多人群的青睐,并日渐走进寻常百姓家。
一、研究内容
本实验评价特定型号计步器、手机健康APP、智能环在评定实验者在进行日常体力活动时的有效性,衡量三者的计步功能的准确性以及监测设备监测不同强度体力活动时的准确度。
二、研究目的
按照美国疾控中心(CDC)制定的标准,小于3METs是低强度活3-6METs是中等强度活动,大于6METs 是大强度体力活动,根据此标准,(3.2km/h、4.0km/h)属于低强度体力活动,(5.6km/h、6.4km/h)属于中等强度体力活动,(8.0km/h、9.6km/h)属于大强度活动。本研究采用的速度与国外同类研究一致。
本实验主要目的是验证四种不同体能监测仪监测低等、中等、高等强度活动时步数的精确性。
三、受试对象
普通高等学校学生(19-23岁)为实验对象,包括男女实验对象各6名共12名。
四、方法
采用实验法对检测仪进行测试,在每种强度体力活动试验开始前每位实验者同时佩戴苹果6Plus(下文称苹果6P)智能手机、苹果6智能手机、计步器和智能环共4种监测仪进行试验。
五、实验器材
本研究采用的仪器包括:iPhone6、iPhone6 plus智能手机、欧姆龙HJ-302电子计步器、智能环,本实验采用德赛Fit band健康智能心率手环共四种检测仪器进行对比实验。
六、佩戴方式
将智能手机、计步器固定于受试者平肚脐水平面与锁骨中线交点处[6]。将智能手环固定于受试者手腕处。实验开始前受试者保持静止以保证实验数据的精确性。
七、体力活动测试
通过12名实验对象在跑步机上同时佩戴不同种类的体能监测仪进行从低等到高等共6中不同强度体力活动,同时并安排至少3名人员对实验者步数进行人工计数作为参照,来进行对比。
受试者佩戴体能监测设备完毕后,静止站立在跑台上,将手机健康APP初始值设为O,将智能环和计步器的步数值记录下来作为初始值。四者初始值记录完毕后,对跑台进行初始实验速度设定,设定完毕后打开跑台等待,使跑台加速达到预定速度,受试者踏上跑台并开始试验。
平均每位受试者按照以上要求完成低等(3.2km/h、4.0km/h)、中等(5.6km/h、6.4km/h)、高等(8.0km/h、9.6km/h)共6种强度跑台活动试验,每种强度活动试验持续时间为5分钟,当试验时间达到时,每测试完一种强度体力活动试验后,受试者离开跑台并静止,记录各个检测仪的步数,然后进行下一种强度体力活动实验,每位受试者完成6种实验完毕后结束本次实验,然后更换受试者继续下次实验,直到12为受试者全部完成实验为止。
八、研究结果
如表1所示,根据不同强度体力活动下四种体能监测仪监测步数与人工计步数相对比得出的误差率显示,各个体能监测仪仪器在不同强度体力活动中都出现一定的误差。
九、结论
(一)在不按照体力活动强度进行划分的情况下,四种体能监测仪都能精确的记录体力活动中的步数,四种体能检测仪的精度随体力活动强度变化而变化。
(二)在进行速度为3.2km/h的低强度步行时,计步器的精确性最好;在进行速度为4.0km/h的低强度步行或跑动时,苹果6和苹果6P智能手机和智能环都能精确的记录步数;在进行速度为5.6km/h的中等强度步行或跑动时,四种仪器都能精确的记录步数;在进行速度为6.4km/h的中等强度跑动时,苹果6和苹果6P智能手机能精确的记录步数;在进行速度为8.0km/h的高等度跑动时,苹果6和苹果6P智能手机能精确的记录步数;在进行速度为9.6km/h的高等强度跑动时,苹果6和苹果6P智能手机能精确的记录步数。各个仪器都能在某一种或几种强度体力活动下表现出较高的精确性。
(三)苹果6P和苹果6智能手机在数据的精确度上一致性较高,误差较低,监测步数的准确性要好于其他两个体能检测仪。
十、建议
(一)本实验虽然能够得出四种仪器的精度受体力活动强度变化的影响,但是还不能得出四种仪器的精确性的随强度变化的规律,希望能继续开展相关研究,并解决此类问题。
(二)四种仪器虽然都能比较准确的反映步行或跑步时的步数,但随着体力活动强度的变化,各个仪器的精确性也表现出差异性,所以,如果单独就精确性来说,在进行不同强度体力活动时可以使用相对更加精确的仪器或设备。
参考文献:
[1] http: / / cdc. gov/ nccdphp/ dnpa/physical/ measuring/met. htm.
[2] Crout er SE, Schneider PL, Karabulut M. Validity of 10 elect ronic pedometers for measuring steps, distance, and energy cost . Med Sci Sports Exerc, 2003, 35(8):1455-1467.
[3] Swartz AM, Bassett DR, Moore JB, et al. Effects of body mass index on the accuracy of an electronic pedomet er. Int J Sport s Med, 2003, 24(8): 588-592.
[4] Welk GJ,Diff erding JA,Thompson RW, et al.The utility of the digiwalker step counter to assess daily physical activity patterns. Med Sci Sports Exerc, 2000, 32(9):481-488.
用脑血氧饱和度监测仪动态观察出生新生儿的脑氧情况变化,国内外对此报道较少。本文通过研究利用脑血氧饱和度监测仪动态观察和掌握新生儿脑血氧情况及变化,指导临床医生,使脑缺氧患儿在尚未出现临床症状之前,及时了解脑供氧情况,减少脑缺氧所引起并发症的严重后果。现将研究结果报告如下。
1 对象与方法
1.1 研究对象
我院2004年8月18日~2005年2月25日共出生新生儿1873例,男975例,女898例;早产儿157例,足月儿1708例,过期产儿8例;双胞胎儿12例;体重<2500g 127例;2500~4000g 1623例;>4000g 123例。分娩方式:自然分娩835例,剖宫分娩955例,胎吸分娩54例,臀牵助产10例,产钳助产19例。
1.2 使用仪器及检测方法
采用美国产INVOS3100A型脑血氧监测仪,探头置于右或左前额,发射光点位于眉上2~2.5cm,探头边缘旁开额中线1cm,婴儿仰卧位,在安静状态下受检,全部新生儿均于生后24h内检测,均由同一人操作。
1.3 医学原理及诊断标准
利用血红蛋白对可见红外光,在810nm处有特异最大吸收峰值,所测定的是脑组织混合氧饱和度(包括30%动脉血和70%静脉血),连续动脉监测20min。标准是>65%为正常脑供需平衡,59%~65%为Ⅰ度脑缺氧,54%~59%为Ⅱ度脑缺氧,<54%为Ⅲ度脑缺氧。
2 结果
1873例新生儿中,有1612例脑氧监测为脑氧供需平衡,229例为Ⅰ度脑缺氧占12.23%,19例为Ⅱ度脑缺氧占1.01%,13例为Ⅲ度脑缺氧占0.69%。
2.1 Ⅰ度脑缺氧新生儿
经给氧(鼻导管或面罩吸氧)治疗,其中95例于24~48h后复查脑氧监测,均恢复正常;诊断为新生儿窒息、新生儿肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等疾病的新生儿,经过吸氧及相关治疗后,复查结果均正常。
2.2 Ⅱ度、Ⅲ度、脑缺氧新生儿
均给予面罩吸氧或高压氧舱治疗,同时治疗原发病,其中死亡7例。余48h复查脑氧监测,结果Ⅱ度脑缺氧患儿中有2例转为Ⅰ度脑缺氧,余均恢复正常。Ⅲ度脑缺氧患儿中有6例转为Ⅰ度脑缺氧,余均恢复正常。
2.3 产科因素对脑血氧饱和度的影响
(1)胎儿宫内窘迫107例,观察脑血氧变化,其中Ⅰ度脑缺氧53例占49.53%,Ⅱ度脑缺氧7例占6.54%,Ⅲ度脑缺氧3例占2.80%。(2)脐带绕颈打结138例,观察脑血氧变化,Ⅰ度脑缺氧24例占17.39%,Ⅱ度脑缺氧5例占3.62%,Ⅲ度脑缺氧3例占2.17%。(1)羊水浑浊26例,观察脑血氧变化,Ⅰ度脑缺氧6例占23.08%,Ⅱ度脑缺氧3例,Ⅲ度脑缺氧3例,各占11.54%。(4)出生发绀102例,Ⅰ度脑缺氧19例占18.63%,Ⅱ度脑缺氧3例占2.94%。(5)孕母合并妊高征25例,Ⅰ度脑缺氧9例占36.00%。(6)孕母有糖尿病、贫血等18例,Ⅰ度脑缺氧6例占33.33%。(7)早破水24例,Ⅰ度脑缺氧1例占4.17%。(8)巨大儿123例,Ⅰ度脑缺氧22例占17.89%。(9)早产儿157例,Ⅰ度脑缺氧72例占45.86%,Ⅱ度脑缺氧14例占8.92%,Ⅲ度脑缺氧6例占3.82%。(10)胎头吸引术54例,Ⅰ度脑缺氧12例占22.22%,Ⅱ度脑缺氧3例占5.56%。(11)产钳助产19例,Ⅰ度脑缺氧7例占36.84%,Ⅱ度脑缺氧2例占10.53%。
3 讨论
新生儿脑缺氧主要发生于宫内和分娩过程中,与分娩方式、孕母及胎儿情况有密切的关系。本组研究显示,在分娩方式中,胎头吸引术和产钳助产共73例,Ⅰ度脑缺氧19例占26.03%,Ⅱ度脑缺氧5例占6.85%;孕母有疾病44例,Ⅰ度脑缺氧15例占34.09%;脐带绕颈、羊水浑浊、宫内窘迫的新生儿中脑缺氧者占多数,且缺氧程度较重;早产儿中胎龄越小,缺氧程度越重,因而产前检查、产时指导、做好孕期保健非常重要,及时发现和解除脑缺氧因素,改善胎儿缺氧状态,以减少脑缺氧所引起的一系列症状和严重后果。
心脏病监测
原发性扩张型心脏病是指一种不明原因心腔扩大,心肌收缩期泵功能障碍,导致人体供血不足的疾病。
考伊20多岁前一直身体健康,患病前经常玩苏格兰简式曲棍球和踢足球。但他3岁那年,心脏开始出现问题。
2006年,考伊第6次心脏病发作,之后被确诊为原发性扩张型心脏病。他的父亲和叔叔均死于这种疾病。
2006年12月,考伊开始佩戴一种先进心脏监测仪――自动减颤器,这种火柴盒大小仪器由总部设在德国柏林的百多力有限公司生产。
考伊需要把自动减颤器一直戴在腰上,卫星会跟踪自动减颤器上的信号发送器,并把考伊心脏跳动情况以信号形式传给百多力有限公司。如传送信号显示考伊心跳不规律,百多力有限公司就会立刻通知距考伊家最近医院,随后医院会与考伊联系或派医护人员过去。
释放电流
在英国,像考伊一样佩戴自动减颤器的心脏病患者目前仅有100人左右。
百多力有限公司通过自动减颤器和卫星信号,迅速了解患者病情变化并及时通知医院对患者进行治疗,可以节省不少时间,而这对于心脏病患者而言可能意味着生死之别。
自动减颤器不仅可以监测心脏病患者心跳状况,而且当它发现患者心跳不规律,并判断患者心跳可能停止时,会自动释放电流,通过电击方式使心脏恢复正常跳动。
自动减颤器可向患者身上释放800伏电流,把患者心脏电击回正常跳动频率。这种应急治疗方法为医护人员赶去患者身边留出更多时间。
生活改变
佩戴自动减颤器使得考伊的生活发生了不少重大改变。比如他不能开车,而且必须远离电器设备,以防自动减颤器或其发出信号受到干扰。
考伊曾担任当地苏格兰简式曲棍球俱乐部会长,但戴自动减颤器后,他再不能像过去一样为自己队伍成败激动或感伤,这种刺激很可能促使自动减颤器向他身上释放强烈电流。
考伊还被医生警告,他必须在打完高尔夫球后保持冷静,否则自动减颤器可能会错误地识别为心脏病发作,并放出电流。
关键词:电压监测仪;电力系统;电压值;电力系统;供电质量
中图分类号:TM933 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)33-0067-03
1 概述
电压监测仪主要针对电网的质量进行检测,它能够对所监测到的数据进行记录和存储,并且按照监测到的时间统计出电压的最大值与最小值,每天都要进行监测,所记录的数据有电压发生的时间、电压监测仪所监测到电压的最值。电压监测仪需要按照一个周期进行检测。
2 监测技术要求及监测条件
2.1 监测技术要求
监测过程中对精度的要求比较严格,在正常运行的条件下,确保电压监测仪在被监测的过程中电压可以控制在一定范围之内,上下不能有太大的差距,误差也不允许太大。对于整个电压值的上限与下限也不能差距过大。对于可靠性的要求,对于监测仪器中所有所使用的原件需要完全按照标准来安装,监测仪无故障时间最好能够达到2万小时。对数据的采集,必须要采集到有效的数据,采集的周期最好是一秒一次,并且能够记录和存储。一分钟可以作为一个统计单位,可以作为代表监测系统。对于安全的要求,在正常的大气条件下,绝缘的电阻不能够小于5Ω了,并且仪器被测试的部位需要承受2500V电压。监测仪器可以在极限的温度下,保证能够持续24小时的工作,能够满足相关的技术要求。对于外观的要求,电压检测仪器的表面需要整洁美观,并且字体最好是清楚醒目,每一个零件都要安装固定,操作需要便捷。保证电压监测仪的表面光洁,不能出现明显的损伤的情况,每个零件的安装都必须要正确,并且要牢固可靠。每一个零件都不能松动,塑料也不能出现变形的情况。
2.2 使用条件
电压检测仪的使用条件有:温度要求在
-15℃~55℃之间,对湿度的要求在20%~90%,对大气压力的要求是79.5~106.0kPa。对工作电压和额定电压的数值要求是100V、220V、380V;工作电压一定会出现偏差,偏差要控制在20%以内,工作电压要在50Hz以内。对于一些特殊情况的极限使用条件,环境温度要控制在-35℃~60℃之间,湿度要控制在90%。
3 检测方法
首先是外观的检查。电压检测仪器不能处在一个工作状态中,才能够进行检查,主要检查的项目有字迹、面板、部件安装等等。面板要保持美观整洁、字迹要清楚醒目、各个部件要安装妥当、操作需要灵活、表面要光洁、塑料不能够出现变形等情况。
其次要进行安全的测试。对电阻的测量,保证电压监测仪处在一个非工作的状态,电源电压的外壳必须是绝缘的,电阻也要是绝缘的,对电阻的大小进行控制,不能小于5MΩ。对电流进行测试,要求电压的额定电压在110V,电压监测仪的电源与外壳之间,电流不能大于0.4MA。
4 功能试验与要求
4.1 基本功能试验
被检验的电压监测仪进行实时监测时,主要检查是否具有统计的功能,是否具有时钟检测的功能,是否能够对时间进行记时,是否能够对时间进行累计,是否能够累计合格率,是否能够记录电压最大最小值和所出现的时间。是否具有通信功能,使用何种方式来通信的,是否按照管理中心对电压的规定来完成的检测,检验电压检测仪器是否具有整点统计的功能,日期是否可以任意设定。被检验电压检测仪器是否具有警报功能,是否能够在年月日时分秒之间进行自动的转换。被检验电压检测仪器是否具有自动恢复的功能,恢复时间是多少,在允许条件之下,能否正常工作。被检验电压检测仪器的短信通信系统是否能够被拒绝和删除一些垃圾短信功能。
4.2 准确度测试
4.2.1 基本误差测试。对电压监测仪器要进行调节,使其额定电压的值在120%以内,并且要将所读取的电压值显示出来,能够计算出实际电压值与额定电压值之间的误差以及偏差的多少。
4.2.2 综合误差测试。设置一个开始的时间,确保电源输出的电压是额定电压,将电压监测仪启动起来,对所监测的电压进行调节,保证电压是在一个被允许的范围内,若是超出规定是不能够被显示的,等到检测时间满10分钟后要立即切断监测电压的电压,查看电压的数值,记录最大与最小的电压值。
4.3 功能要求
4.3.1 数据统计的功能。数据统计的功能,需要按照月和日进行统计,需要充分显示出电压的合格率,能够满足累积的时间、电压超上线率与超下线率以及相对应的累积时间,并且至少能存储三个月,即上个月、当月、下个月,保证每一天的电压值都能够记录出来,能够显示12个月统计的
数据。
4.3.2 统计数据记录的功能。整点数据记录能够具有数据统计记录的功能,并且能够显示至少三个月的整点数据,每一天都要保证是24小时。对统计数据的功能,要及时地记录最大和最小值及其出现的时间,至少记录三个月。
4.3.3 记录停电数据。停电数据的记录,主要记录停电的时间,要显示出至少三个月的停电时间记录表,对停电和来电时间仔细记录。
4.3.4 失电保护。失电保护能够保证电源充足供应,保证后备电源的供电能够充足,保证保护的时间不能够少于一年。仪器在正常使用的情况下,自身就会有消耗,不能小于3A。仪器电源还需要具有自动恢复功能,恢复时间要小于2秒钟。
4.3.5 电压监测仪显示功能。电压监测仪具备一定的显示功能,监测仪一定会显示出所监测到的电压值,显示电压值会每隔两秒钟重新刷新一次,显示的位数是4位,所显示的值不能有太大的误差。并且仪器需要具有独立的通信接口,具有远传的功能。
4.3.6 数据的处理功能。对于后台软件处理的功能可以用三种软件来采集处理,并且必须要按照国家通信的标准来完成监测,所监测到的结果必须要对外开放,这样更加便于调试和维护,能够直接操作后台的软件,对相关数据的参数设置更加方便,对控制参数进行维护。
4.4 电压监测仪试验要求
所有的电压监测仪器都需要按照相关的标准来进行实验,监测的地点必须是国家认可的检测中心,所有的检测必须全部通过,每台监测仪都要通过技术部门的审核,并且要提供合格的监测报告,报告中包括外观的监测、安全性能的试验、运行试验、功能试验、性能试验。
5 结语
最近几年,电网在不断发生改革,并且领域在不断的扩大,在电网工作的过程中,需要对电压运行的参数进行实时的监测,电压监测仪主要就是监测电压变化的仪器。对电压进行监测,主要就是要保证电网运行的安全,保证电压的质量,给用户提供一个优质的电能服务。做好电压监测仪的监测工作是十分必要。
参考文献
[1] 柳艳,彭凯.电压监测仪在电网中的应用及其周期检测[J].科技信息,2008,(35):414-785.
[2] 陈卫峰,邓小颖,吕天文.基于STC12C5A32AD新型电网电压监测仪的设计与实现[J].仪表技术,2009,(9):41-43.
[3] 陈卫峰,邓小颖,吕天文.新型电网电压监测仪的组成和驱动程序设计[J].现代电子技术,2010,(3):131-133.
[4] 李静,李海荣.电压监测仪数据接收故障处理[J].科技信息,2011,(21):336-337.
[5] 朱遇元,涂萍.网络电压监测仪系统设计分析[J].计算机与现代化,2011,(6):108-111.
关键词:氨氮在线检测仪;干扰因素;稳定性分析
中图分类号:S85 文献标识码:A
文中,笔者主要选用的仪器是氨气敏电极A1000氨氮在线监测仪,结合氨氮含量低、电导率及碱度高的水源水的监测,就氨氮在线监测仪的干扰因素及稳定性主要介绍和分析了以下几个方面的内容。
一、仪表监测原理及主要干扰因素分析
目前,在我国主要有两种比较常见的氨氮在线监测仪的监测原理,一种是分光光度法,另一种是氨气敏电极法。分光光度法与GB7479-1987的监测原理基本是一样的,都是通过水样中的氨与碘化钾和碘化汞的碱性混合溶液进行化学反应,运用生成的胶态化合物(淡红色棕色),在410~424nm的波长范围下来测定的,在整个监测过程中主要的干扰因素是产生色度和浊度的化学物质。实际应用中,多数氨氮监测仪都是采用氨气敏电极法,其监测原理如下图一所示。
从上述监测原理图结合氨气敏电极监测仪实际工作情况可知,在样品监测液中加入一定量的NaOH以提高其pH,铵盐转化为氨以后会从样品液中逸出,穿过憎水性气体透过膜,最后溶解在浓度为0.1mol /L 的NH4Cl电极填充液中,通过改变OH-的浓度,观察电极填充液的变化,对数据进行处理后可以显示出氨氮的含量。从监测原理分析,氨氮的监测主要会受到氨的转化、溢出、扩散、改变填充液、pH电极的监测及数据转化五个过程的影响:第一,氨的转化过程。监测液中氨氮主要以溶解性NH3和NH4+两种形式存在,两者的相对量基本取决于样品液的pH值,酸性液中,H+浓度比较高,NH3都将转化成NH4+。在溶液中加NaOH和EDTA二钠盐后提高监测液的温度,可以使绝大部分铵盐得以转化。所以,通过确定监测液中的pH值,就能够算出NH3和NH4+的比例。第二,氨的溢出过程。该过程会随着温度及溶解性物质多少的改变而变化。第三,氨通过膜的扩散过程。当监测液中含有表面活性剂类物质时,憎水性气体微孔透过膜的扩撒物质不只是NH3,也会有一部分水分子通过,这就使填充液的浓度有所降低,监测容易出现误差。第四,氨改变填充液过程。第五,pH电极的监测及数据转化过程。为很好地获得电极的电位斜率,消除参考电位对结果的影响,往往会选用两种已知浓度的标准液体来取代样品夜,通过校准电极和记录电位,绘制出ln[NH3] S与E的关系直线。
通过对检测仪监测原理的分析可知: 监测液中的离子和溶解性物质含量、表面活性剂类物质及样品液的pH值等都是影响氨转化、溢出和透过膜的主要干扰因素。检测仪器可靠性高稳定强的一个重要因素是要确保缓冲液中NaOH与EDTA二钠盐的浓度足够高,因为缓冲液不仅可以调节监测液的pH值,还能够掩蔽样品液中的大量离子,它是稳定监测的前提。此外,含有表面活性剂类物质的监测液在选用氨气敏电极方法监测时,最好对水样进行预处理,以保障监测效果。
二、仪器仪表选型问题分析
仪器仪表的选型问题对于氨氮的测量至关重要,对于监测仪器的选型,一般要结合三个大的因素进行选型,即根据氨氮监测的要求、所监测水体可能的氨氮含量和干扰物质三方面来选择。比如对于二级污水工业单位再生水的监测,通常再生水的浊度会比较低且很稳定,残余表面活性剂类的物质相对含量较高,这就很适合选用原理为分光光度法的氨氮监测仪器,该监测仪不仅能够满足实际监测的要求,而且对于水样的预处理比较简单,维护工作量相对较少,费用也低;相比而言,净水工艺中水质的氨氮及表面活性剂类物质相对含量就会很低,这种情况下就可以选用无水样预处理功能的氨气敏电极的监测仪,选用该仪器能大大减少对于设备的采购费,还能减少后续的维护工作。
三、主要结论探讨
结合以上分析,关于氨氮在线监测仪的干扰因素及稳定性问题笔者主要总结出以下三点的结论。
(一)结合实际的氨气敏电极的氨氮在线监测仪监测原理与监测过程,笔者认为检测介质的主要干扰因素有:pH、溶解性物质总量、离子总量和表面活性剂类物质。同时,缓冲液中足够高的NaOH的浓度和EDTA二钠盐是稳定监测的前提。
(二)依据监测液中氨氮的可能含量和干扰物质的种类等因素进行设备仪器的选型。色度和浊度较低且很稳定,残余表面活性剂类的物质含量较高的宜采用分光光度法的检测仪,氨氮含量较低,没有表面活性剂类物质或含量较少时最好选用氨气敏电极法的检测仪。
(三)为了能够掩蔽监测液中的离子和溶解性物质,避免碱度造成的影响,提高监测液的pH值,调整NaOH的浓度以及缓冲液EDTA二钠盐使得监测仪器在正常工作时排出液符合pH≥12和EC≤10μS/cm的要求。为了保证监测的精度,使用氨氮监测仪时要选用短取样管,且不要在阳光下暴露,同时,具体监测时对取样管进行灭菌处理和采用一些简单的过滤器都是很有必要的。
参考文献
[1]王经顺,李军.氨氮在线自动检测仪的现状与问题[J].干旱环境监测.2010(01).