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摘要：傳統的自動控制方法，其控制信號極易被限制，導致數據傳輸能力有限、動態指令無法實現，因此提出基于無線傳感技術的醫學檢驗設備自動控制方法。該方法利用BP神經網絡，獲取醫學檢驗設備自動檢驗規律；通過設置通訊條件，設置醫學設備自動控制邏輯；基于無線傳感技術建立信號接發網絡拓撲結構，剔除控制信號限制條件；依據醫學設備與電信號之間的關系，制定設備分級檢驗過程的自動控制方法。實驗結果表明與文獻方法相比，所提出自動控制方法的控制限號不被限制，傳輸動態指令的能力更強、控制效果更好。

關鍵詞：無線傳感技術；醫學檢驗設備；自動化檢驗規律；控制邏輯

為了驗證醫療設備的智能化應用效果，學界對醫學檢驗設備展開自動化控制研究［1－2］。文獻［3］采用模糊PID控制算法，結合半波電壓自動控制技術，實現高精度自動調節調制器半波電壓，將自動控制系統運用于電光調制器，使該調制器的偏置電壓一直處于調制特性曲線的中點，并對高傳輸速率調制進行實驗。該方法的調制信號能夠不失真的傳輸，有效抑制半波電壓漂移問題，但該方法未獲取檢驗設備自動檢驗規律，其動態指令無法實現。文獻［4］設計了一種環形低速風洞自動控制系統。該系統運用PLC作為主控單元，依據靜壓差和風速的關聯，并自動采集并計算空氣溫度、大氣壓力、靜壓差，采用PID控制模塊控制變頻器，結合控制電動機的轉速變化情況，自動輸出環形低速風速。該方法能夠實現風速傳感器自動化檢測，其傳輸動態指令較強，但該方法未建立信號接發網絡拓撲結構，其控制信號易被限制。文獻［5］采用深度Q值網絡算法，結合神經網絡及強化學習技術，依據得到的傳感器信息訓練神經網絡決策，完成自動小車的控制。該方法能夠依據傳輸動態指令有效控制自動小車，但其數據傳輸能力有限。因此針對傳統方法目前存在的問題，提出基于無線傳感技術的醫學檢驗設備自動控制方法。無線傳感技術將類型與特征不同的電信號綜合處理，通過感應與控制形成一個歸一化、且具有分析與判別能力的傳感器網絡，實現對信號的完整輸出。基于無線傳感技術的自動控制方法，充分利用該技術動態拓撲網絡結構、以及強有力的信號傳輸能力，解決傳統控制方法的現有問題。該自動控制方法的提出，不僅解決傳統方法信號輸出被限制的難題，還針對復雜的設備檢驗原理、檢驗流程制定合理的控制邏輯，為國家醫學設備的完善與發展提供科學的研究依據，為醫學檢驗提供強力的技術支持。

1基于無線傳感技術的醫學檢驗設備自動控制方法

1．1獲取醫學檢驗設備自動檢驗規律

以傳統醫學檢驗設備自動控制方法為研究前提，此次提出的基于無線傳感技術的自動控制方法，需要預先研究其自動檢驗規律，根據該規律制定合理的設備控制邏輯。因此利用BP神經網絡學習并存儲大量輸入、輸出數據的映射關系獲取醫學檢驗設備自動檢驗規律。已知BP神經網絡的基本結構，如圖1所示。根據上圖可知，BP神經網絡由輸入層、隱層、輸出層組合而成，且層與層之間的神經元相互連接。假設神經元的個數為n，每個神經元對應的輸入參數為xi，輸出參數為yi，則神經元的輸入值可描述為：X＝x1，x2，…，x（n）T，P＝p1，p2，…，p（n）T則表示神經元之間的連接強度，即連接權重，則輸出值如式（1）。根據上式輸入醫學檢驗設備的檢驗一般參數，計算神經網絡某一節點的數據輸出值，得到計算結果yi，對該結果進行n次迭代，輸出第i個節點的平方誤差，并獲取誤差平均值。根據該值結合輸入層與輸出層的神經元梯度，得到權值修正結果，以此獲取醫學檢驗設備的自動檢驗規律［4］。醫學檢驗設備的部分規律獲取結果，如表1所示。根據上表中的數據，該將醫學檢驗設備的控制參數均勻分配，由此獲取規律分析結果如式（2）。（2）式中：y′表示最終得到的規律運行數據；maxyi表示最大輸出值；minyi表示最小輸出值，以此實現對醫學檢驗設備自動檢驗規律數據的獲取。

1．2設置醫學檢驗設備自動控制邏輯

實現醫學檢驗設備的自動控制，需要將獲取到的規律性輸出數據為依據，設置醫學檢驗設備自動控制邏輯。該邏輯的設置前提，需要滿足以下條件：第一個條件是要允許醫療設備與控制PC機實時通訊；第二條是要滿足醫學檢驗設備的遠程控制要求，包括本地控制和聯網控制［5］。本地控制、聯網控制下，醫學檢驗設備與控制PC機的電腦實例，如圖3所示。當滿足上述自動控制條件時，重新設置設備與控制系統之間的通訊方式，與醫學設備之間建立聯系，并初始化；該自動控制通過重新設定訊通方式，將控制指令通過圖3中的控制實例傳輸給醫學檢驗設備；設備根據接收指令，給自動控制程序一個信息反饋，并執行輸入的檢驗指令；同時醫學檢驗設備在執行檢驗指令的同時，將所有事件均實時反饋給自動控制中心，該通訊邏輯的限制參數如式（3）。（3）式（3）中：k表示邏輯限制參數；a表示限制基本條件；c表示限制附加條件；λ表示一個固態常量。根據參數k約束自動控制邏輯的邊界極值，自動控制與設備之間的通訊邏輯［6］根據上圖4中的通訊邏輯，設置自動控制與醫學檢驗設備之間的數據接收與傳輸方式，當設備接收控制中心發送檢驗執行指令時，設備會給控制中心一個響應信號，以此確定與控制中心的實時通訊，確保自動控制操作過程實時可控。

1．3基于無線傳感技術建立信號接發網絡拓撲結構

醫學檢驗設備自動控制模塊的實現，需要根據設置的通訊邏輯建立信號接發網絡拓撲結構，實現對傳輸信號的可靠控制。已知當操作人員向醫學檢驗設備輸入檢驗指令時，該設備的通行模塊，會按照通訊邏輯，向中央控制中心輸送執行指令電信號，因此采用無線傳感技術，根據指令執行信號歸一化處理結果，建立信號接發網絡拓撲結構。假設水平與垂直方向上的信號采集頻率在0．5Hz～1500Hz之間，標定的數據輸出結果與設備獲取信息的速度之間的公式如式（4）。（4）式（4）中：fy（i）表示輸出信號與醫學設備之間的標定結果；V1表示最高輸出電壓；V2表示設備傳感器的最低輸出電壓；VOUT表示歸一化處理電信號時的實時電壓［7］。將歸一化后的標定結果進行運算，實現無線傳感技術下，傳輸信號自動控制網絡結構的建立，如圖5所示。（9）式中：q表示根據網絡節點序列獲得的控制強度配比結果；T表示設備一個檢驗階段的周期參數。將上述配比輸入到控制PC機管理醫學檢驗設備的控制平臺中，試運行醫學設備，當檢驗結果符合醫學設備常規檢驗結果，則完成對醫學檢驗設備自動控制方法的設定，實現基于無線傳感技術的設備自動控制［10］。

2實驗

提出對比實驗，將基于無線傳感技術的自動控制方法，與傳統的自動控制方法進行對比，分析兩種方法對于多種動態拓撲指令的適用效果。

2．1實驗準備

搭建實驗測試平臺，此次實驗測試選用監測系統，對醫學檢驗設備的自動控制過程和控制結果進行測試。該檢測系統的監測分析界面，如圖7所示。將監測系統與醫學檢測設備之間建立網絡連接，確保監測系統可以獲取設備的實時運行狀態。選取的實驗測試對象，如圖8所示。上圖中，設備1作為實驗組測試對象；設備2作為對照組測試對象；設備3則作為替補使用對象。將上述實驗對象與控制計算機相連接，形成完整的實驗測試環境。設置實驗參數，分別利用兩種自動控制方法控制兩組實驗測試對象。數據為此次實驗測試基本參數，如表2所示。上表中的數據，為此次實驗需要測試的運行動態指令。為保證實驗測試結果真實可靠，分別將兩種控制方法下的測試對象試運行15min，沒有問題后開始實驗。

2．2結果分析

此次實驗測試中，設置100組數據應用，每組數據100MB大小，設置標準數據輸出量曲線，分別采用文獻［3］方法和所提方法對輸出數據進行控制，并將控制曲線與標準值曲線進行對比，所得曲線對比結果，如圖9所示。根據圖9可知，所提方法與標準值曲線高度擬合，文獻［3］方法偏離標準曲線十分明顯，由此可見，所提方法在數據輸出量的控制方面，比文獻［3］方法高出很多。將所提出控制方法以設備1為實驗組測試對象，其測試結果記為實驗A組；文獻［3］方法將設備B作為對照組測試對象，其測試結果記為實驗B組。對比測試實驗結果，如圖10所示。根據上述兩組對此測試結果可知，在同樣的測試時間、同樣的動態執行指令的測試條件下，基于無線傳統技術的自動控制方法，嚴格遵循動態指令控制醫學檢驗設備的程序運行，根據曲線走勢可知，實驗A組曲線與期望曲線極為近似，可見該控制方法并沒有限制設備的控制信號，對動態指令信號的傳輸能力極佳，從而使控制效果接近理想效果。而傳統的控制方法，其曲線走勢與期望曲線相似程度極低，可見傳統的自動控制方法受不同的動態指令影響，其控制信號被限制，對動態指令的數據傳輸能力差，因此無法保證控制效果可以達到理想狀態。

3總結

此次提出的自動控制方法，在傳統控制方法的基礎上，通過分析設備在檢驗過程中的規律，設置自動控制與醫學設備之間的通訊邏輯，通過無線傳感技術控制傳輸信號，以此制定更加合理的醫學設備自動控制方法。但該方法并沒有進一步闡述通訊邏輯的控制方式，今后的分析與研究，可以著重對邏輯控制下的通信方法進行詳細描述，實現對醫療檢驗設備自動控制方法的全方面研究。

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作者：段曉曼 單位：重慶醫科大學附屬第一醫院