<p>注：*为必填项。</p> <p>注：<em>为必填项。</em> <em>【请在报名阶段填写 ↓】</em> *  简要介绍作品：使用近程电容传感器检测吊瓶的液体的液位，当超过警戒值，则灯光闪烁，语音报警，能及时、正确地向医院护理人员和患者发出输液即将滴完的警告，以使医护人员及时作进一步处理，减少其工作负担。现行的检测多采用激光等探测手段，成本较高。本团队设计的检测装置采用低成本的电容传感器及控制电路，具有结构简单、方便安全、效果明显等优点，可以减少患者的医疗成本，有利于医院的推广与使用。</p> <p>【请在竞赛阶段填写 ↓】* 一、作品详情； 1.1 研究背景与意义 输液是医院治疗护理的常用手段之一。通常，需要患者或家属及医护人员随时观察液位变化，及时更换输液瓶或者拔针。也会常常出现拔针不及时造成患者回血的现象。这样势必对患者的身体带来一些不良的影响。同时，从患者及家属、医护人员及医院三方角度考虑，都有必要对输液过程进行监测。 • 减轻患者及其家属的精神负担 输液时需要留意输液瓶的液位。特别是晚上输液时，病人想睡不敢睡，家属想走走不开，421家庭结构的人员更是不能两头兼顾，无法休息。给病人和家属带来了烦恼和精神负担。 • 减轻医护人员的工作量 输液监控可以避免医护人员频繁查房，同时有效地避免交接班时烦琐，提高医疗机构效益和服务水平。 • 医院信息化、标准化和现代化的要求 应用现代物联网技术，可降低人员工作量重叠提高工作效率，为医院的智能化、网络化、规范化的管理提供极大地保障。 市面上有多种输液监测设备问世，可实时检测液面精确变化，输液的速度等。这些输液信息虽然有利于护理人员了解病房情况，但信息的过度冗余，功能大于需求，也在一定程度增加设计成本，造成设计浪费。因此，本团队提出低成本的电容传感器的输液监控装置，可以极大降低产品成本，价格成本控制在几元，便于患者接收范围内，更加有利于产品推广。</p> <p>1.2 系统简介 本作品方案架构图如图1.1所示。终端检测到输液瓶内液体即将滴完，触发声光报警，并同时通过无线网络，像云平台发送节点号（对应病床号）、报警信号，云平台根据信号解析，下发至上位机（护理监测平台）。系统均进行UI闪烁提醒和声音的警示提醒。方便医护人员第一时间知晓并及时进行处理。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/kKmEq4JY6KhTTsfK0gWDNEd4Q1l9PujrGehDbFFg.jpeg" alt="方案.jpg"> 图1.1 方案架构</p> <p>*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；  2.1 面临的挑战与问题 （1）当今市场的智能输液监测系统，功能盖过于需求。其实能满足在输液瓶液体流完前1-5分钟发出报警即可。功能过多，监测过于细致，成本高，增加患者经济压力，离普通大众距离尚远，难以推广。 （2）监测精度高，功能能多，使得终端设备功耗大。。</p> <p>2.2 需要解决的关键问题 （1）如何选用最简单的硬件电路，实现功能齐全及指标合格的电路，包含选择合理低廉的传感器、功耗最低与成本最低廉的接口电路。 （2）如何配置传感器结构及在输液瓶上选择最佳安装位置，使得传感器性能最佳，检测效果最好。</p> <p>*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点； 3.1 硬件描述及关键点 硬件设计如下： （1）近程电容传感器及其接口电路：完成输液瓶内液位监测。当液位达到阈值时，接口电路的输出端输出触发信号至MCU；接口电路选用触摸芯片TTP233D-BA6，单价1.73元，无需其他调理电路。使得检测电路成本在3元左右，批量化后在1.5元以内，成本低廉。 （2）Esp8266模块：内嵌WIFI模块与MCU。接收到传感器接口电路的触发信号后，驱动声光报警（LED灯与蜂鸣器），同时通过WIFI芯片像云端定时发送节点信息，包含节点号，液位状态。此外，MCU单元控制着USB转UART单元，用于调试阶段的数据传输； （3） LED灯与蜂鸣器驱动电路：通过三极管驱动实现声光报警； （4）电源单元：系统采用3节干电池供电。通过DC/DC模块转换需要的3.3V电压； （5）USB转UART单元：用于调试阶段的数据通信，通过软件读取硬件的数据。 设计关键点在于，选用低成本、可靠性高的接口电路，并设计出配套检测性能的近程电容传感器。电容传感器的尺寸、屏蔽层选择及接口电路的反馈电容大小，这些器件的性能参数将直接影响监测的灵敏度、可靠性等。 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/E2PP94weDJcCdf7q4xl2H9s1NWIf9hhR0KIjUb61.png" alt="传感器.png">  图3.1 传感器及其接口电路<img src="https://image.lceda.cn/pullimage/QnPF2ZcCKLm8Qp6k2gjpiilUsPtx4GOjQTgtq8ay.png" alt="WIFI.png">  图3.2 Esp8266模块 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/spdI9KLQ0pSozwt1YH2PVmBDCgtY8avJVIyTKGLE.png" alt="蜂鸣器.png"> 图3.3 报警电路 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/oRYEHFycMOExJwAB2gdPmge5DpQ32bNMnArDKiyK.png" alt="电源.png">  图3.5 电源单元 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/iXcAqPQbTabPUSu0csPB2h5qMrDFqkwpa5PrNOgl.png" alt="USB.png">  图3.4 USB转UART电路 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/ZrhzlDe0dXLCjY70FrSSVwxM6CsSOufQF8O1K5Ms.png" alt="PCB.png"> 图3.5 PCB图 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/KMRgyhymyK0bLoFAUfbUcqRtE00dNnEvCYB4ruVP.png" alt="3D1.png">  图3.6 3D图-正面 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/TPQA9moMW4OtMXzuHZRr4GJGP9cwUu8MVS2cGuAK.png" alt="3D2.png">  图3.7 3D图-反面</p> <p>3.2软件描述及关键点 3.2.1 软件整体架构 整个作品通过MCU完成数据处理、无线传输等，利用WIFI模块上传至云端。云端将采用阿里云服务平台开发，利用集成的可视化平台，大大降低开发周期与成本。系统流程图如下图所示。 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/W0lUZ76d4Kq8VR9Tc5R8O5Mvs0HOjrKafLbcEnz3.jpeg" alt="流程图.jpg"> 图3.8 流程图</p> <p>3.2.3 上位机界面 （1）监测界面 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/FhEmAwTO7ju7kirtUqUZVq6RAtuSRjkBiVfuMqUU.png" alt="监测1.png">  图3.9 输液实时监测界面 （2）物联网平台界面 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/F1nB4Fhx7Y62jlycVQleHczk3Bu5QmhSIWZHbhaB.png" alt="监测2.png">  图3.10 输液监测设备管理（设备列表）界面 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/TSlvNdvtkNqGGKkegtcto2qFglMqV0w8YcLuCHGj.png" alt="监测3.png">  图3.11输液监测设备管理（运行状态）界面</p> <p>3.3 原创点 （1）采用近程电容传感器进行液位监测，可靠性高、成本低廉、安装便携。无需设计与制作配套的安装工件，只需要将电极片用胶带等粘贴至输液瓶即可，使用便捷。 （2）选用低成本、灵敏度高且功耗低的触摸开关芯片作为传感器的接口电路。利用成熟的触摸开关芯片，无需增加外围的调理电路，使得前端的监测模块成本不足1元，功耗仅为10mW，且可靠性高，推广市场将具有强大竞争力。</p> <p><em>  四、作品材料清单； </em>  五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛） <img src="//image.lceda.cn/pullimage/rZPokHU3o0UgbdshdbbmiOg93OdDlY7RRuyK9LLG.jpeg" alt="实物1.jpg"> 图5.1 作品正面1 <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/9ZsrVrhF7EAsxcF4izdH0UO6AM8Jj2IVte1aZsyi.png" alt="作品1.png">  图5.2 作品正面2</p> <ul> <li><img src="https://image.lceda.cn/pullimage/voNydZJXRWNoJxa15gnVgd9xqCwbC0OCugyeijNN.png" alt="作品2.png"></li> </ul> <p>图5.3 作品反面 *  六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）</p> <p>七、开源文档。 硬件源代码 Esp8266源代码是在arduino环境中进行开发的，代码如下： <img src="//image.lceda.cn/pullimage/JcU4MpcRwBCSNszn9afdz3NiNPw7KsdieEmTTUFV.png" alt="cx1.png"> <img src="https://image.lceda.cn/pullimage/0xYSRm3l8zctDixj9guqBi55PtfJVMgCLlWUbjGF.png" alt="cx2.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/iBUhYDLEFDI1LzDBEHWRmah1X9H3hiDTLAC620ey.png" alt="cx3.png"></p>