环境参数检测

环境参数检测（精选八篇）

环境参数检测 篇1

近年来国家越来越注重现代化农业的发展, 现代化农业是以现代工业装备农业, 以现代科技武装农业, 以现代管理理论和方法经营农业。在荷兰等农业发达国家, 早已实现对农业大棚的智能控制, 即通过控制策略和自动控制设备为植物提供最科学、最适宜的生长环境[1]。在这方面我国起步较晚, 目前国内大部分的大棚都存在自动化程度低, 环境监测设备缺失或者落后等问题。为了改变这一现状, 越来越多的人开始研究智能控制系统。但是目前依旧缺乏稳定的专用型产品, 很多国内试点温室的智能控制系统都是从国外引入的。为了解决这一问题, 本文结合传感器技术、嵌入式技术、现代控制技术对这一问题进行了研究。所设计的系统能够监测大棚室内多点的温度、湿度、光照强度以及侧窗开启的角度, 并把这些结果显示在监控中心的电脑上。并根据不同农作物的生长要求制定的策略来控制大棚室内的遮荫棚、湿帘风机、顶窗、侧窗, 加热器等从而起到调节大棚内温度、湿度、光照强度的目的[2]。这一设计提高了生产自动化和科学管理的水平, 降低了人工成本, 提高了农作物的产量。

本文重点介绍了测控节点传感器电路的软硬件设计, 和基于Linux的上位机和控制中心的架构设计和功能。

1 系统的功能和总体设计

整个系统主要由多个测控节点、使用Linux系统的ARM11上位机、执行器和监控中心组成。根据对植物生长的研究植物的生长对空气中的温度、湿度和光照十分敏感。CFD仿真实验表明大棚室内温度、湿度的分布不仅受到大棚本身结构和农作物排布的影响, 同时还受到侧窗开启大小的影响[3]。所以测控节点主要负责实时地检测大棚室内的温度、湿度、光照还有侧窗的角度, 并对测到的数据作一些误差分析及处理。所有的测控节点都有独立的处理器, 本设计使用ARM7架构的32位高性能STM32单片机, 该处理器功耗低、速度快, 片内有64 K字节的静态SRAM可以运行u C/OS-Ⅱ操作系统性能稳定、适合在现场长时间工作。所有的测控节点都通过RS-485与上位机通讯。在测点的上位机负责获取各测点的数据, 保存数据, 执行配置文件控制执行器, 本例中选用三星公司功能强大的ARM11架构的s3c6410处理器, 并配以稳定的Linux操作系统, 通过网线把数据传递到监控中心。监控中心PC机负责存储数据, 显示数据, 更改配置文件以及执行手动控制, 采用sql server数据库, 并用C#编写前台界面。系统的整体结构如图1所示。

2 下位机部分设计

下位机部分有多个测点电路组成, 每个测点都使用相同的电路设计。该测点是一个小型的嵌入式系统, 采用意法半导体公司生产的stm32系列单片机。该系统由电源模块、传感器电路模块、JTAG调试模块、时钟模块、RS-485通讯模块组成。以下分别对这些模块设计做一个介绍。

2.1 传感器模块设计

该设计包含四个传感器电路能测量包括温度、湿度、光照和角度在内的现场环境参数, 并把这些传感器电路放置在同一块PCB板上。所有传感器电路的输出均是模拟量, 通过stm32的A/D转换功能得到相应的电压值, 最后利用公式得到实际的环境参数值。

2.1.1 温度测量模块硬件设计

本设计使用了LM35温度传感器, LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一, 它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围, 该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。因而LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处, LM35无需外部校准或微调, 可以提供±1/4℃的常用的室温精度。图2是温度测量设计电路。

输出电压接入stm32芯片的A/D通道, 通过输出电压和温度转换关系如下:

Vout=ktT+Ct其中kt=10.0 mv/℃, Ct是修正常数, kt是常数, 需要要根据不同的传感器个体和单片机芯片作调整[4]。

基于LM35开发的温控系统经过反复试验、测试, 工作稳定可靠, 具有体积小、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强等特点。该系统成本低廉, 器件均为常规元件, 有很高的工程价值。

2.1.2 湿度测量模块硬件设计

本设计中使用CHR01系列高分子湿度传感器[5], 这是一款复合型电阻型湿度敏感部件。该传感器的输出阻抗和湿度成指数关系, 为了得到合适的输出电压, 采用如下的电路设计的方案, 如图3所示, 该设计电路可以把传感器输出的信号转化为电压信号, 实际电路如图4所示。

通过调节电路参数可以实现输出电压0~3 V线性对应0~100%RH的湿度。

2.1.3 光照强度测量模块硬件设计

本设计中使用S7686光电二极管来测量光照, S7686主要用于可见光部分的测量, 光谱响应的范围是320 nm到730 nm, 峰值灵敏度波长为560 nm, 光照灵敏度可以达到0.3 A/W。经研究, 这部分频率的光对植物生长的影响最大。具体设计电路如图5所示。

S7686的输出电流I与输入光照强度E的关系为:I=10-8E, 该光照计有三档灵敏度可供选择, VR起校准的作用, 可以检测的最大光照强度是3 300LX, 本设计使用lmc662运放, 它的输入偏置电流只有2μA, 对光照强度的测量结果几乎没有影响。

2.1.4 角度测量模块硬件设计

本设计采用WDD35D1导电塑料角度位移传感器[6]。在电路设计中把WDD35D1固定阻值的两端接输入电压, 输出接入单片机的A/D管脚。输出电压随着角度正比变化。WDD35D1的阻值公差为15%, 线性度为0.1%, 在实际使用前必须准确测量标称阻值R, 安装侧窗时要注意零位。输出电压V与转动角度θ的关系如下:

2.2 电源模块设计

本设计中需要得到5 V的直流电压来为lm35, lmc662, MAX485CSA, 以及湿度测量电路供电, 同时还需要3.3 V的电压为stm32和角度传感器供电。选用LM2575产生5 V的电压, LM2575是一款开关稳压集成芯片, 只需要很少的外围器件就可以构成高效的稳压电路, 最大的输出电流可达到1 A, 工作温度范围为-40℃~125℃满足设计的需求。通过Lm1117低压差线性解压器可以产生3.3 V直流电压, 并在输出端接100 u F的电解电容和100 nf的陶瓷电容, 这样有效地改善瞬态响应和稳定性。

2.3 JATG调试和时钟电路模块设计

使用HSE外部晶体谐振器12 M提供高速外部时钟信号。采用10针JTAG插槽, 并使用10针转20针的转接板与JTAG仿真器的插槽兼容。

2.4 通信部分设计

本设计使用RS-485方式通信, 采用Maxim生产的MAX485CSA芯片作为stm32的通用同步异步收发器和RS-485转换的芯片。采用485的方式通信是因为该接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合, 抗共模干扰能力强, 抗噪声干扰性好, 温室的主控机房离现场传感器较远, 使用485可以保证数据传输时的正确性。RS-485最大的通信距离约为1 219 M, 最大传输速率为10 Mb/S。所有测点与上位机共用同一条总线, RS-485总线一般最大支持32个节点, 满足设计要求。

3 软件部分设计

编写控制程序, 可使用传统的前/后台式控制系统, 也可使用RTOS (Real-time operating system) 后通过编写应用程序达到控制的目的。相对使用前者, 使用RTOS可显著提高系统的可靠性和通用性, 并且可提高开发效率、缩短开发周期。设计尝试使用了u C/OSⅡ操作系统[7], 它是一种源代码公开的、基于优先级的抢占式嵌入式实时操作系统。具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良、可扩展性强等特点。

3.1 模数转换功能的实现及初始化

初始化配置主要包括时钟配置、中断配置、USART参数配置, I/0引脚配置。Stm32片内集成有逐次逼近型模数数字转换器, 可以达到12位的分辨率, 总共有18路通道。在初始化中需要开启其中的4路规则通道, 这些通道通过芯片外部的引脚连接到传感器电路的输出上面, 转换速率设定为500 us, 采用扫描模式, 设置DMA位, 这样在每次EOC事件后, DMA控制器把规则通道的转换数据传输到SRAM中, 选择右对齐数据, 并在启动转换前对A/D进行校正。USART的设置需要与通信机一致[8]。采用USART接受中断, 使用stm32+v3.4固件库函数。

3.2 单片机处理数据的算法实现

本设计需要每半分钟向上位机传输一组数据, 程序在半分钟的周期里每一秒钟从内存单元中取出一个采样数据并与之前采集到的数据平均值做比较如果误差在一定范围内, 则把该数据加入平均值的计算, 否则舍去。因为温度、湿度、角度光照在大棚内随时间变化的波动不会很剧烈, 这样可以减少系统误差, 提高测量的准确度。另外设置STm32的usart接受中断, 当单片机接受到来自上位机发送的地址时进入中断, 在中断程序中比较自身地址和请求地址, 如果相同就把经过处理的测量数据发送给上位机。如果不同, 关闭485的接受使能, 在等待其他设备发送完毕后再开启485接受。这样是防止其他设备发送的数据恰好等于该设备地址, 从而引起错误。

3.3 通信部分软件设计

数据的通信端负责传感器数据的传输, 设计合理的通讯协议十分重要。本设计中使用的指令结构如下:地址 (1字节) +指令 (1字节) +数据 (双字) +校验 (2字节) , 采用多级方式, 波特率设置为9 600, 8数据位, 1校验位, 1停止位。指令包括四种传感器数据的读取, 数据长度。校验算法:CRC结果为16位 (2字节CRCH:CRCL) CRCH先发, CRCL后发, 如果校验数不对则重新发送数据, 图6是单片机程序流程图。

4 上位机功能及实现

4.1 主要功能

上位机使用s3c6410开发版, 是基于ARM11的处理器, 可以运行Linux操作系统, 本设计用到了开发板上485通讯模块、LCD显示模块、网口通讯模块和GPIO模块。上位机的职责是每隔一定时间采用轮询的方式请求一遍各测点测量的数据, 并把这些数据保存在SQLite数据库中, 执行控制策略, 在监控中心请求数据的时候把所有的数据通过网线发送过去。

4.2 实现方式

调用s3c6410开发版自带的485驱动进行数据的收发。485驱动类似于串口驱动, 485通讯另外需要一个控制信号线决定发送或接受模式。使用Qt编写图形界面, 显示最近接收到的环境参数值。使用socket函数编写网络通信程序, 实现与监控中心的互动。

5 监控中心功能及实现

监控中心与大棚相隔较远的距离, 所以需要网线与之通讯。使用C#编写应用程序, 主机监控软件主要包含网口通信模块、监测数据显示模块和数据库访问模块。主要完成系统自检设置、用户管理、数据读取显示、报警参数设置、历史数据分析等任务。数据管理软件的应用平台是Windows XP或更高级的版本, 客户端应用程序是操作人员与数据库交互的界面, 对数据库的一切查询、修改等操作都是通过客户端应用程序来完成的。数据库应用程序的主要作用是存放各个环境变量的数据、从数据库中检索和统计数据, 以得到各种信息 (各种图表) 。

6 结束语

(1) 在测点电路实现了, 使用的都是市场上常见的传感器, 检测电路设计合理、成本低, 并且能保证测量精度。这四类环境参数对植物的成长起着关键性的作用, 所以具有普适性。经济效益明显提高。Stm32单片机配合u C/OS II操作系统保证了系统运行的稳定性, 适合在现场条件恶劣的环境下工作。通讯协议的设计保证了传输数据的可靠性。

(2) 上位机实现了与测点和数据中心的通讯, 是执行控制策略的核心, 并具有保存少量数据的功能。搭载Linux操作系统可以有效地管理程序, 增加系统的稳定性。

(3) 数据中心提供了一个人机交互的环境, 用C#实现对sql server数据库的操作, 和数据的处理显示, 方便工作人员对大棚的控制。

(4) 该系统已经可以在现场正常工作, 取得预期的效果。

摘要：在提倡现代化农业的大背景下, 为了帮助国内智能温室更好地发展与普及, 对多点环境参数检测系统进行了研究。综合了传感器技术、嵌入式技术、以及通信技术实现了对大棚内温度、湿度、光照强度以及侧窗开启角度的检测, 执行器控制、数据存储和分析、人机交互的功能。重点介绍了传感器电路的设计、测点上单片机的编程、上位机和监控中心的功能和实现方式, 以及他们之间通信的接口。经过测试, 测得的实验数据满足设计精度、运行稳定、可靠性高、成本低, 有利于进一步的推广。

关键词：嵌入式,传感器电路设计,c语言编程,Stm32,LM35,CHR01,S7686

参考文献

艾滋病检测点考核样品参数 篇2

1、规格：0.5ml/支，3支/套，1支HIV阳性；透明管，螺旋管，带密封胶垫，严格密封；

2、数量：1000套；

3、全国市面上检测试剂能检测出结果；

4、具有国家质检总局颁发的标准物质证书，具有国家食品药品监督管理局颁发的医疗器械注册证；

5、有效期：到用户指定地点一年以上；

6、保持条件：2-8度；

DR性能参数的检测研究 篇3

1 材料和方法

1.1 检测器材

Kodak DirectView DR 7500系统、0.5 mm Cu和1mm Al、铅块、Solidose剂量仪、对比度细节体模CDRAD 2.0、空间分辨率测试卡、钢尺(15 cm×2.5 cm)、胶带、卷尺、秒表。

1.2 检测方法

1.2.1 残影检测

检测步骤如下:

(1)去除设备的滤线栅,确保射线无滤过。

(2)设置X线管焦点到探测器之间的距离为180 cm。

(3)调整照射野尺寸为10 cm×10 cm,在探测器上面光野中央处放一块使X线衰减的材料(如5 cm×5 cm的铅块),设置曝光条件为80 kVp、25 mAs;曝光,获得影像。

(4)调整照射野为9 cm×9 cm,移走X线衰减物,在相同位置以80 kVp、0.5 m As曝光。

(5)肉眼观察第二帧图像上有无第一帧图像的残余信号,并用ROI(regoin of interest,ROI)对其进行分析。

1.2.2 暗噪声的检测

(1)关闭遮线器并在探测器上覆盖铅衣,用极小剂量曝光,读出影像。

(2)使用窄的窗宽和低的窗位获取软拷贝影像。

(3)在显示器上观察原始影像,在所得图像的中心和四象限中心各选定ROI区,求出五个ROI的平均像素值。

1.2.3 曝光指数的准确性

(1)除去设备的滤线栅;设定SID为180 cm;

(2)在照射野中央、探测器上方约30 cm处放置一个电离室。

(3)照射野为25 cm×25 cm,以80 kVp、0.5 mm Cu和1 mm的Al滤过进行曝光,并调整曝光参数使电离室测到的剂量为1mR,记录其剂量并重复2次。

(4)设置照射野为25 cm×25 cm,拿掉电离室,以1 mR曝光。

(5)记录其曝光指标;重复第(4)和第(5)步至少3次。

(6)记录照射量指示器的读数值,利用公式{Ekodak=10n,其中求出响应照射量,并与测量照射量比较。

1.2.4 探测器的响应线性

(1)在80 kVp、0.5 mm Cu和1 mm Al滤过,SID=180 cm条件下,分别在2.58×10-8C/kg(0.1mR)、2.58×10-7C/kg(1 mR)、2.58×10-6C/kg(10 mR)入射照射量按顺序完成3次曝光—读取周期;

(2)在工作站上获取3幅影像,并记录DR系统照射量指示所显示的读数值,利用公式{Ekodak=10n,其中计算3次曝光的响应照射量;

(3)对探测器在3个照射量当中,比较测量照射量(mR)与响应照射量(m R)。

1.2.5 平板探测器响应均匀性和一致性

用于测试探测器记录信号的均匀性,非均匀性响应会影响到影像的质量。

(1)除去设备的滤线栅,曝光照射野为43 cm×43 cm;设定SID为180 cm,以80 kVp、10mR,0.5 mm Cu和1 mm的Al滤过进行曝光。

(2)用肉眼观察所得到的图像的均匀性与伪影。

(3)用感兴趣区(ROI)来测量4象限的中点和探测器的中点、各ROI的均值。测量各ROI的平均像素值;为了使检测更客观,旋转X线管组件(或探测器)90°再重复检测一次。

1.2.6 极限分辨率与分辨率的一致性

(1)除去滤线柵,将线对卡直接放在探测器上,摆放位置分别为水平方向,垂直方向和水平线呈45°,然后曝光。

(2)摄影条件:SID为180 cm,以80 kVp、约5 mR入射照射量曝光,无滤过。

(3)调整窗宽与窗位,以便辨别最大空间分辨率,并分别比较3个方向实际测得空间分辨率与标称分辨率之间的差别。

(4)用15倍放大镜在影像上观察3个线对卡影像中最大可分辨的线对数目,分别记录水平方向,垂直方向和45°的该线对数目:R水平,R垂直和R45°并将R水平,R垂直和R45°与fnyquist比较(本平板探测器fnyquist=3.5 LP/mm)。

1.2.7 低对比度分辨率

(1)把CDARD2.0模体放置在探测器上面,选择0.5 mm Cu和1 mm Al滤过,SID为180 cm、75 kVp,分别用0.1、1、10 mR的入射照射量依次完成3次曝光,采集3幅软拷贝照片,如需要为以后检测做准备,则采集硬拷贝照片。

(2)3幅软拷贝照片分别由观察者按CDARD体模说明书要求,记录模体中细节影像可探测到的细节,并计算其影像质量因子(image quality factor,IQF)。

1.2.8 几何失真和空间距离精度

(1)将2把钢尺分别垂直和水平放置在探测器的上面,用无滤过,SID为180 cm、60 kVp,约5 mR的照射量曝光,并采集软拷贝影像。

(2)用10~20倍放大镜观察照片或用软件放大影像,观察钢尺长边是否为一条连续的直线。

(3)用工作站上数字测距器对钢尺影像中读取2个方向的测量距离(dm)和钢尺的真实距离(do),分别记录出它的读数值。

1.2.9 成像周期

用秒表记录从曝光结束到最终影像完全显示的时间。

2 结果

检测结果如表1、图1和图2所示。

3 讨论

本实验所使用DR的成像原理为:位于探测器顶层的碘化铯闪烁晶体将入射的X线转化为可见光,可见光激发碘化铯层下的光敏二极管阵列,使光敏二极管产生电流,从而将可见光转化为电信号,在光敏二极管连接的电容上形成存储电荷。每个光敏管的接受面就是一个像素的大小,每个像素的存储电荷量与入射X线强度成正比。探测器矩阵在行和列方向都与外电路相连并编址,在控制电路作用下,顺序读出各个像素的存储电荷,经A/D转换后输出数字信号,传送给计算机进行图像处理,形成图像[4]。

根据上面的检测结果,本实验所检测的DR设备的各项参数并没有完全与厂家宣传资料相吻合,部分参数差别比较大。(1)残影检测就是用于检测前一帧图像信号是否会在后一帧图像上有残余[1]。主要检测系统探测器的刷新能力,本实验残影检测的结果不尽人意,具体原因可能是扫描电路清除探测器中的潜影不够彻底。(2)曝光指数的准确性不够好,考虑到较长时间没有做校准所致。(3)几何失真用于评价测距软件的精确性以及检测曝光物的几何失真,本实验竖直方向的失真较大,考虑与探测器阵列的排列方式有关。

对于DR来说,定期对其性能参数进行检测和质量控制检测,及时发现设备存在的问题,还是非常必要的。由于目前国际上尚未有统一的检测标准,本实验在参考各公司厂家所著资料基础上,综合CR检测标准,对DR的某些参数进行了测试,为DR将来的质量控制进行了一些探索。目前,美国医学物理学家协会(American Association of Physicists in Medicine,AAPM)正致力于DR质量保证的研究,努力寻找统一、标准化的质量保证协议,并提出了一些可行的检测方法,而国内对这项工作才刚起步[1,5]。我们只是对DR参数的检测提出了一些具体的方法,其中还有很多不足之处仍需要我们放射工作者不断地补充完善,在此也希望有关部门能尽快拿出切实可行的方案,对DR设备的质量保证和控制做出相应的规范。

参考文献

[1]周卫兵,欧陕兴,李敏,等.DR设备质量保证的初步研究[J].中国医学物理学杂志,2006,23(4):292-294.

[2]中华人民共和国国家职业卫生标准.计算机X射线摄影(CR)质量控制检测规范[S].

安全快速检测装载机的角度参数 篇4

在地面完成所有角度的检测,只有两个方案可行:一是利用角度传感器配二次仪表;二是用无线测量仪检测。

将角度传感器与二次仪表用信号线缆连接,这样能实现对高位卸料角与最高位置收斗角进行检测,但这种方法需考虑信号线缆布局、连线接触状况、角度传感器固定等问题,影响检测结果的正确性。

若用无线测量仪检测角度,传感器一旦固定,就可以完成所有角度参数的测量,不存在连线问题,检测人员不存在高空作业的危险,也不存在检测基准不统一问题,影响检测结果准确性的只有传感器的感应误差。

比较以上2种方案,第2种方案只要解决无线测量仪角度传感器的固定和传感器的准确性问题,就能用无线测量技术检测装载机的角度参数,现简介如下。

掌握检测角度参数时,都须检测装载机铲斗主刃板与水平面夹角的这一参数特性,它是一个比较参数(都是相对于水平面的倾斜角度)。因此只要找到一种无线感应器,能感应到检测位置主刃板与水平面的倾斜关系,就能实现对装载机角度参数的检测。

对现有的三坐标无线振动加速度测量原理分析发现,三坐标无线振动加速度节点的重力加速度初始值(Z坐标值)始终与水平面垂直即成90°角的关系,并随节点绕Y坐标轴或X坐标轴转动而与发生的倾斜角度成正相关的变化关系,由此就可以用重力加速度值在Z坐标上的值确定对应的水平倾角角度,以实现检测基准面与水平面倾角的目的。只需在无线振动加速度节点检测振动加速度的“设置通道配置”操作中,将使用单位更改为“°”,就可以实现直接显示测量基准面相应的角度值。

经实际检测,如果用Z坐标值对倾角进行检测时,则须将检测结果用90°再减去所示角度值,其结果才是测量基准面与水平面的夹角(因Z坐标与水平面垂直,夹角为90°)。如果用X、Y坐标值进行倾角检测,则可直接得到测量基准面与水平面的夹角。但用X、Y坐标值检测与水平面的夹角,必须保证X或Y坐标轴与铲斗长度轴垂直。

用无线测量仪配无线振动加速度节点检测装载机铲斗角度参数的方法是:将无线振动加速度节点(本身可配带强力磁座)吸附在铲斗内主刃板上,将配置的无线网卡装在计算机上,计算机在装载机的前侧,距离大于10m以上,小于500 m,只要驾驶员能看清楚发出变化铲斗位置的信号就可以启动计算机后先打开配套的测试软件(BEEDATA),再打开无线振动加速度节点电源,进行节点查找后,在测试软件的左框栏内显示出传感器节点编号并有绿点闪烁时,点击设置按钮选择“通道配置”,在此界面上将使用单位选为“°”后,即可按测量振动加速度的检测步骤,进行铲斗主刃板与水平面夹角的测量。用这种方法,一次安装就可完成所有角度参数的检测。

最好选择Z坐标值进行倾角检测,它既不需选择无线振动加速度节点的安装方位,又不需做任何调整。如选择X坐标值或Y坐标值,则必须选择无线振动加速度节点上标示的方向与铲斗长度轴垂直(不易保证),否则会产生误差。

多参数监护仪质量控制检测研究 篇5

监护仪是各临床科室必备的基本医疗设备, 其应用目的在于临床监护过程中为医护人员提供被监测患者的生命体征信息, 是医护人员进行诊断、治疗及抢救的重要辅助设备[1,2]。监护仪的标准参数主要有心率、呼吸频率、无创血压、血氧饱和度、体温。此外, 可选的参数包含有创血压、呼吸末二氧化碳、呼吸力学、麻醉气体、心输出量 (有创和无创) 、脑电双频指数等。随着监护仪在临床上的广泛应用, 为保证设备监测数据的准确可靠, 质量控制检测便成为现代医院设备管理中的重中之重[3]。另外, 设备使用一定年限后, 设备部件老化等也会带来安全隐患[4], 设备的定期检测便显得至关重要。

针对目前国内还没有相应的检测方法, 因使用单位检测意识淡薄、缺少日常的维护测试造成仪器存在隐患[5], 总后卫生部特别制订了《多参数监护仪质量控制技术规范 (试行) 》。总后卫生部从2008年起在军队师级以上医院开展了医疗设备质量控制检测工作, 全军在国内率先对12类使用风险高的医疗设备进行质量控制检测。我院从2011年起对全院监护仪进行质量控制检测。根据3 a来监护仪的检测数据, 对质量控制中的问题进行汇总, 以便更好地满足医院需求, 保证监护仪测量数据的准确可靠。

1 质量控制检测方法及标准

1.1 质控对象

我院所有在用监护仪共113台 (迈瑞、飞利浦、GE、理邦等) 。

1.2 质控标准器

瑞典ALK公司BP-SIM型无创血压质量监测仪、AMPS-1型多参数患者模拟器蓝1型、OXITEST PLUS7血氧饱和度质量监测仪蓝7型、RIGEL 288便携式电气安全检测仪。

1.3 质控方法

利用标准器对监护仪运行时各项指标进行检测、对比, 计算显示值 (监护仪上的显示数值) 和标准值 (标准器设定值) 的差值, 根据最大允许误差, 判断监护仪是否合格。

1.4 质量控制依据

GB 9706.25—2005《医用电气设备 (第二部分) :心电监护设备安全专用要求》[6];IEC 60601-2-30《医用电气设备 (第二部分) :无创血压监护设备专用安全要求》[7];IEC 60601-2-34《医用电气设备 (第二部分) :有创血压监护设备专用安全要求》[8]。

2 监护仪质量控制检测条件及检测参数

2.1 质量控制检测条件

检测环境:温度为10~40℃;相对湿度为30%~75%;大气压力:700~1 060 h Pa;具备医疗系统所必需的合格地线, 周围无明显影响检测系统正常工作的机械振动和电磁干扰[9]。

误差范围:心率为± (显示值的5%+1) 次/min;呼吸频率为±3%;无创血压为±10 mm Hg (1 mm Hg=133.322 Pa) ;血氧饱和度为±3%。

2.2 外观功能及附件检测

(1) 被检测监护仪外观有无损坏, 导联线有无损坏或断路现象; (2) 血压袖带有无外观损坏; (3) 血氧电缆线有无损坏; (4) 电源线有无老化、破损、变形; (5) 能否正常开关机, 各按键能否正常操作; (6) 显示屏显示是否正常。

2.3 质量控制检测

检测实物连接图如图1所示。

2.3.1 心率的检测

连接好标准器和监护仪, 设置监护仪心率来源为心电图 (或自动) , 按模拟器上的1 (ECG) 键, 通过标准器上的▲/▼2个键调节心率信号的大小, 通常检测的心率大小为30、60、100、120、180等示值 (每次改变心率信号后必须按Enter键) , 并根据监护仪显示的心率值计算误差。误差计算公式为:误差= (测量示值-标准值) /标准值×100%。

2.3.2 心律失常功能检测

连接好标准器和监护仪, 按模拟器上的2 (AR-RY) 键, 再按Enter键确认, 模拟器会输出一个室颤信号给监护仪, 观察监护仪有无心律失常显示及报警。

2.3.3 呼吸频率检测

连接好标准器和监护仪, 按模拟器上的5 (RE-SP) 键, 通过标准器上的▲/▼2个键调节呼吸频率信号的大小, 通常检测的呼吸频率大小为15、20、40、60、80等示值 (每次改变呼吸频率后必须按Enter键) 。如果监护仪上没有呼吸频率示值, 按LL/LA键重新对呼吸测量的导联进行设置, 便能正常显示, 并根据监护仪显示的呼吸频率计算误差。误差计算公式为:误差= (测量示值-标准值) /标准值×100%。

2.3.4 无创血压的检测

如图2所示连接BP-SIM标准器和监护仪, 按住绿色电源键开机, 在开机界面下, 按对应NIBP (动态血压) 的F3键, 选择NIBP Test Settings, 按对应“√”号的F4键, 进入菜单。按向下方向键, 选择Systolic/Diastolic (收缩压/舒张压) , 按左或右方向键, 选择不同血压值, 按对应“√”号的F4键确认。按下标准器上的绿色电源键激活血压模拟功能, 操作监护仪开始测量血压, 记录测量值。测量完成后重复操作标准器, 调节血压值进行下一组数据测量。通常测量的血压值为60/30 (40) 、80/40 (53) 、100/60 (73) 、120/80 (93) 、140/100 (113) mm Hg。

2.3.5 漏气率检测

在开机界面下, 按对应NIBP (动态血压) 的F3键, 选择NIBP Leak Test (气密性测试) , 按F4键进入界面, 设置Start P (初始压力) 为240 mm Hg左右, 设置Timer (计时器) 需要的时间 (通常设置为120 s) , 按F4确认, 开始测量。此时压力上升, 待压力稳定后计时器开始计时, 计时结束后记录P Drop (压力下降) 值, 将该值除以时间即为泄漏率, <6 mm Hg/min为正常。

2.3.6 单次血压测量时间检测

设置标准器血压值为255/195 (215) mm Hg, 检测血压值并记录测量时间。测量时间为从加压开始到泄气至15 mm Hg的时间 (测量时间通常小于180 s) 。

2.3.7 过压保护检测

在开机界面下, 按对应NIBP (动态血压) 的F3键, 选择NIBP Pop-off Test (过压保护测试) , 按F4键开始测量。测量将在测到峰值压力后自动结束, 然后记录Set level值, 即为过压保护值 (过压保护<330 mm Hg为合格) 。

2.3.8 血氧饱和度检测

使用OXITEST PLUS7标准器测试血氧饱和度。开机, 连接监护仪血氧探头, 标准器显示屏右上角显示“RED+IROK!”即为连接正常。按“Sp O2+Pulse Ox” (需同时按下) 设置模拟血氧浓度值;先按Sp O2, 再按Pulse Ox设置测量各品牌监护仪对应的曲线 (国产监护仪多数用#064曲线) 。

2.3.9 声光报警检测

监护仪报警时是否有声音提示, 报警指示灯是否闪烁。

2.3.1 0 报警上下限检测

如心率、呼吸频率、血压等超出监护仪设置上下限时是否有报警提示。

2.3.1 1 静音功能检测

监护仪在报警状态下, 按下静音键, 报警声音终止, 如报警故障未排除, 3 min后继续声光报警。

3 检测周期

监护仪的检测周期通常为1 a, 根据监护室的使用频率也可每半年或每季度检测1次, 对维修后的监护仪必须做质量控制检测, 确保监护仪测量数据的准确性。新进监护仪、被怀疑性能有问题的监护仪必须进行检测。

4 检查结果的处理

为每台被检监护仪建立原始记录档案、电子档案、台账, 并根据检测结果判定监护仪各项指标是否合格, 合格的贴检测合格证, 合格证包括设备序列号、检测日期、有效日期、检测人;不合格的贴禁用标志, 并联系设备科工程师和厂家工程师维修, 维修后对监护仪做质量控制检测, 检测合格方可贴合格证。

5 我院监护仪检测情况

我院2011—2013年监护仪质量控制检测情况见表1。

6 检测结果分析

3 a共检测监护仪281台, 总不合格数为30台, 总不合格率为10.7%, 其中外观检查不合格数为8台, 占总不合格率的26.7%;电气安全不合格数为4台, 占总不合格率的13.3%;声光报警检测不合格数为5台, 占总不合格率的16.7%;质量控制检测不合格数为13台, 占总不合格率的43.3%。现就检测中出现的问题进行具体分析。

外观检查不合格的主要原因是监护仪按键、旋钮灵敏度下降, 是由设备使用年限较长、按键老化导致。更换按键、旋钮后, 操作灵敏度恢复正常, 质量控制检测均正常。

电气安全检测不合格的监护仪有4台, 主要是对地漏电流过大, 超出标准范围, 原因为电源线使用时间过长、地线老化断开。更换电源线后做电气安全检测, 均正常。

声光报警检测不合格数量为5台, 其中2台显示屏有报警提示, 但无声音提示, 经查为光电二极管 (指示灯) 坏, 更换后声音报警正常;其他3台均为监护仪报警, 没有声音提示, 经查为喇叭故障, 更换后检测均正常。

质量控制检测不合格总数为13台, 其中监护仪附件 (心电导联线、血氧探头及连接线、血压袖带及导气管) 损坏的为7台, 更换附件后检测均合格;血压模块气泵漏气导致气密性检测不合格的为3台, 用酒精清洗气泵后装机检测, 气密性检测正常;心率信号检测不到的为3台, 故障原因为监护仪心电模块损坏无输出, 更换该模块后检测合格。

7 结语

医疗设备测量数据的准确性对医护人员诊断及治疗至关重要, 我院监护仪2013年质量控制检测合格率如此之高, 得益于几年来医院对急救设备质量控制检测的重视, 同时也得益于医学工程科工程师对监护仪常见故障的总结及日常的维护保养。由此可见, 质量控制检测和日常维修保养的有机结合有助于提高医疗设备合格率, 保证医疗设备的正常运行。

摘要：目的 :对多参数监护仪进行质量控制检测, 掌握监护仪的性能状况, 提高其临床使用的安全性。方法 :使用瑞典ALK多参数患者模拟器 (AMPS-1) 、无创血压质量检测仪 (BP-SIM) 、血氧饱和度检测仪 (OXITEST PLUS7) 检测某院2011—2013年281台监护仪的心率、血压、血氧等参数。结果:2011年合格率为79.2%, 2012年合格率为90.1%, 2013年合格率为95.6%。结论 :质量控制检测和日常维修保养有机结合有助于提高医疗设备合格率, 保证医疗设备的正常运行。

关键词：多参数监护仪,质量控制,检测

参考文献

[1]金鑫, 许鸣, 章玲, 等.多参数监护仪的质量控制检测结果分析及讨论[J].医疗卫生装备, 2013, 34 (6) :107-109.

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[4]吴淑梅, 黄河银.手术室医疗设备造成医疗事故和医疗纠纷的原因分析及对策[J].现代医药卫生, 2005, 21 (22) :3 175-3 176.

[5]武振虎, 李雪源, 冯艳丽.多参数监护仪质控检测问题分析及解决方法[J].医疗卫生装备, 2014, 35 (2) :94-96.

[6]GB 9706.25—2005医用电气设备 (第二部分) :心电监护设备安全专用要求[S].

[7]IEC 60601-2-30医用电气设备 (第二部分) :无创血压监护设备专用安全要求[S].北京:中国标准出版社, 2007.

[8]IEC 60601-2-34医用电气设备 (第二部分) :有创血压监护设备专用安全要求[S].北京:中国标准出版社, 2007.

监护仪的自动序列多参数检测 篇6

关键词：多参数监护仪,自动序列测试,质量控制

0前言

多参数监护仪是各级医院常用的医疗设备,可连续长时间地监测病人的重要生命体征参数,包括心电、呼吸、血压、血氧、体温与二氧化碳。通常配置于医院的重症监护室、手术室、急诊科以及病房等场合。因为其操作简便,对病人无伤害,并能帮助医护人员及时了解和诊断病情,被越来越广泛地使用。因此,对多参数监护仪定期进行质控检测[1,2,3]以及维护[4,5,6],使其处于良好的运行状况,就显得尤为重要。

自2008年总后卫生部在全军推行军队卫生装备质量控制工作以来,依据《军队卫生装备质量控制实施通用要求》及《多参数监护仪质量检测技术规范》[7,8,9],多参数监护仪就被列入了年度强检设备之一。目前,我院配备的多参数监护仪质控检测模拟仪为美国FLUKE公司的PS420(心电、呼吸)、BP Pump 2M(无创血压)以及Index 2XLFE(血氧饱和度)。

下面详细讨论了模拟仪自动序列的设置和运行,并给出了参照《多参数监护仪质量检测技术规范》的具体测试自动序列设置表,以供参考。

1 PS420模拟仪对心电、呼吸的质控检测

模拟仪PS420无自动序列功能测试,因此多参数监护仪心电、呼吸的质控检测主要是通过模拟仪输入测试代码的方式进行,具体代码,见表1～2。

2 无创血压监护仪(BP Pump 2M)自动序列检测

对于无创血压模拟仪BP Pump 2M,用户最多可以创建9个自定义的测试自动序列(Select Auto Sequence:1～9)。

2.1 自动序列的访问

Bio-Tek Instruments BP Pump 2M:Auto Sequence,可进入模拟仪测试自动序列设置过程。

2.2 自动序列的设置

Auto Sequence:EDIT→Select Auto Sequence:按1～9之间任意数字键选择自动序列号(按1),然后按ENT键进入设置;

Auto Sequence 1:Print Auto Sequence result?YES或NO选择是否打印该自动序列设置清单,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Enable Pressure Gauge Test?YES或NO选择是否使能压力计测试,该项测试可以用来测量外部压力源产生的0～400mmHg静态压力,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Enable Pressure Source Test?YES或NO选择是否使能压力源测试,该项测试可以用来静态校准无创血压监测系统,检查血压计,评估任意测量压力范围在50～400mm Hg内的医疗设备,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Enable Pressure Leak Test?YES或NO选择是否使能压力泄露测试(气密性测试),若选择YES则按数字键设定目标压力Setpoint:xxx mmHg,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Enable Pressure Relief Test?YES或NO选择是否使能压力释放测试(过压保护测试),若选择YES则按数字键设定目标压力Setpoint:xxx mmHg,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Cuff,Cuff选择内置成人、内置新生儿或外置袖带,然后按ENT键进入下一设置项;

Auto Sequence 1:Enable BP Simulation 1～5?YES或NO选择是否使能血压模拟,OPTION选择合适的模拟血压设置(Preset#1～7,User Def#1～9等),然后按ENT键保存并退出该自动序列的设置。

具体的BP Pump 2M测试自动序列设置,见表3。

2.3 自动序列的运行

Auto Sequence:RUN→Select Auto Sequence:按1～9之间任意数字键选择自动序列号,然后按ENT键开始自动顺序运行该自定义测试过程;

在Leak Test和Relief Valve Test项目测试中,多参数监护仪需进入校准或维修模式,同时在测试前按模拟仪VENT键释放系统中任意不需要的压力,并可按需要重复进行以达到系统压力清零的目的,然后START键启动该项测试,测试完成后NEXT键进入下一测试项;

BP Simulation 1～5测试中按多参数监护仪NIBP键启动本次测试,测试完成后按模拟仪NEXT键进入下一测试项。

3 血氧饱和度模拟仪(Index 2XLFE)自动序列检测

对于血氧饱和度模拟仪Index 2XLFE,用户最多可以创建14个自定义的测试自动序列(Sequence:PROG0～13)。

3.1 自动序列的访问

Main Menu 1:AUTO,可进入模拟仪测试自动序列设置过程。

3.2 自动序列的设置

Autosequences:PROG→Sequence:PROG0,+、-选择自动序列号,NAME重命名该自动序列(例如HUANGHUA),ADV进入下一设置项;

Print Heading?SEL选择YES或NO,即是否打印标题,ADV进入下一设置项;

Include Actuals:SEL选择YES或NO,即打印内容是否包括测试结果数据,ADV进入下一设置项;

O2 Setting#1:Next选择Rate Setting#1,Next选择O2Setting#2,Next选择Rate Setting#2…如此依次选择并+、-设定共十组SpO2、Pulse Rate模拟值,注意在此项设置中,必须设定完所有的各十个SpO2、Pulse Rate模拟值,如果某个模拟值不需要设定,可以直接NEXT进入下一模拟值设定界面,当最后一个模拟值Rate Setting#10设定完成后,ADV进入下一设置项;

Simulation Cycles:+、-设定合适的血氧波形周期数,以适应多参数监护仪血氧监测响应时间,ADV进入下一设置项;

Make:+、-设定合适的血氧探头厂家,ADV进入下一设置项;

O2 Alarm Response:SEL选择YES或NO,即是否使能血氧限报警响应时间测试,ADV进入下一设置项;

Rate Alarm Test:SEL选择YES或NO,即是否使能脉率限报警响应时间测试,ADV进入下一设置项;

Pulse Amplitude:SEL选择YES或NO,即是否使能脉搏波峰峰幅度测试,可以通过减小该幅度来查看血氧仪在哪个幅度点上开始检测脉率失败,ADV进入下一设置项;

Motion:SEL选择YES或NO,即是否使能血氧仪对患者运动的敏感性测试,ADV进入下一设置项;

Include Presets:SEL选择YES或NO,即是否使用预编程患者类型(如正常、肥胖等),ADV进入下一设置项;

3.3 自动序列的运行

Autosequences:RUN→+、-选择自动序列号(HUANGHUA),然后START开始自动运行该自定义测试过程,单项测试完成后ADV进入下一测试项;

O2 Setting、Rate Setting测试中当设定的Simulation Cycles结束时,模拟仪蜂鸣两声提醒用户多参数监护仪的血氧监测应该完成测量,此时用户可以读数并记录。

3.4 自动序列的恢复

Autosequences:DEFS→Restore?HUANGHUA→OK。

4 结论

目前,多参数监护仪已广泛应用在临床上,通常的质量控制检测方法:正确连接这些模拟仪与多参数监护仪,手动设置模拟仪的各项参数,然后记录多参数监护仪测量结果。该操作流程略显繁琐且费时。这里介绍的基于模拟仪自动序列测试的多参数监护仪质量控制检测方法,可克服上述缺点并使其检测过程自动化,确保仪器处在良好运行状态中。

参考文献

[1]刘晓雯.多参数监护仪的质量控制对应用安全的影响[J].中国医疗设备,2010,25(8):103-104.

[2]崔骊,李向东,黄韬.多参数监护仪的质量检测和故障分析[J].中国医学装备,2011,8(3):45-46.

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[5]刘晓华,许峰,李林茂,等.多参数监护仪维修及维护探讨[J].中国医疗设备,2010,25(12):92-93.

[6]徐小光.多参数监护仪的临床使用及维护[J].中国医疗设备,2011,26(6):118-119.

[7]许敏光,夏鹏,蒋勇,等.多参数监护仪的质控及分析[J].医疗卫生装备,2011,(5):109-110.

[8]武文君.多参数监护仪质量控制检测技术[M].北京:中国计量出版社,2010:146-151.

多参数监护仪电气安全检测 篇7

多参数监护仪是一种自动化智能化的检测设备, 它的应用对保障危重病人的生命安全无疑具有非常重要的临床价值。它的显著特点是多功能、多参数, 由最初只对人体心电信号监护的心电监护仪, 发展成现在可对人体心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸率、体温等基本生理参数进行长时间连续监测和显示, 并实现对各参数监督报警的医疗设备。目前多参数监护仪已成为各级医院必备的常规医疗设备, 广泛应用于急救、重症监护、手术麻醉等。

监护仪的通用电气安全属于最高级别, 监护仪属Ⅱ类设备, 其应用部分为预期直接作用于心脏的C F型, 对电击的防护不仅依靠基本绝缘, 而且还有如双重绝缘和加强绝缘那样的附加安全保护措施。可以说, 监护仪的电气安全非常重要, 直接关系到患者的生命安全。

1 电气安全检测规范、检测工具及内容

1.1 电气安全检测规范

医疗设备通用电气安全质量控制是保护医护人员和患者生命安全的最有效措施。医疗设备通用电气安全质量检测主要是依据国家《医用电气设备—第一部分:安全通用要求》、国际电工委员会 (IEC) 60601-1[2]《医用电子设备—第一部分:安全与基本操作的通用要求》、医疗器械发展协会 (AAMI) 2004[3]《用电安全手册》等行业通用的规范与标准。

1.2 电气安全检测方法

电气安全测试, 是通过模拟被检设备的正常状态和单一故障状态对相应参数进行检测。正常状态在电源极性正常和电源极性反转2种条件下分别进行检测;单一故障状态在断开1根电源线和断开地线条件下分别进行检测。其中对漏电流不进行断开地线模拟, 其他漏电流项目均在正常状态以及单一故障状态 (断开1根电源线、断开地线) 条件下进行测量。

1.3 检测工具及内容

1.3.1 检测工具

我们使用了美国福禄克公司生产的ESA 620电气安全分析仪。该仪器有3种测试负载、2个绝缘测试电压可供选择, 配备了10个增强安全的ECG接线柱, 能够模拟ECG和性能波形, 由此利用一个连接即可对患者监护仪进行电器安全测试和基本的测试。该仪器可兼容多项标准, 包括GB9706.1 (IEC60601-1) 。

1.3.2 检测内容

1.3.2. 1 电源电压测量

在进行电气安全检测之前, 首先要对供电电源电压进行测。电源电压测量可以说是电气安全检测的最基本测量, 关系到设备是否能够正常工作。电源电压正常情况下应为交流220V, 如果电源电压超出正常范围或接线不正确, 如极性错, 地线开路等, 就无法进行其他电气安全测试, 应及时维修电源;对于使用稳压电源或不间断电源供电的设备, 可以直接对稳压电源与不间断电源输出的电压进行测量。

1.3.2. 2 接地电阻测量

测试电压选择500 V, 分别对电源线与地线、应用部分与地线间阻抗进行测试, 是针对设备漏电时确保人碰触外壳不会触电而要求的电气指标。

1.3.2. 3 电源绝缘电阻测量

电源绝缘电阻是被测设备电源输入端与被测设备保护之间的绝缘电阻。

1.3.2. 4 漏电流测试

国家标准GB9706.1-2007将医用电气设备的漏电流分为:对地漏电流、外壳漏电流、患者漏电流和患者辅助漏电流四种[4]。

(1) 接地漏电流。

接地漏电流是指由网电源部分穿过或跨过绝缘流入保护接地导线的电流, 在对地漏电流测量时实际测量的是由电源进入保护接地的电流。保护接地是把仪器的外壳进行接地以防止电击的一种保护方法。如果接地漏电流过大, 表明设备内部绝缘部分未达到标准, 存在安全隐患。

(2) 外壳漏电流。

外壳漏电流是指在正常使用设备时, 从操作者或患者可能触及的外壳或外壳部件 (应用部分除外) , 经非保护接地的外部导电连接流入大地或外壳其他部分的电流。

(3) 患者漏电流。

患者漏电流是指从应用部分经患者流入地的电流, 或者是由于患者身上意外出现一个来自外部电源的非预期电压而从患者经F型应用部分流入地的电流。应用部分指的是医疗设备用于诊疗时与患者接触的部件, 对于心电监护仪, 测试应用部分包括心电导联 (CF类) 、体温探头 (BF类) 等部分。

(4) 患者辅助漏电流。

指正常使用时, 流入处于应用部分之间的患者的电流, 此电流预期不产生生理效应。

2 测试结果

(1) IEC60601.1规定的电气安全指标:接地电阻<0.3Ω, 绝缘阻抗>2 MΩ;对地漏电流<0.5 m A (正常状态) , 对地漏电流<1 m A (单一故障状态) ;机壳漏电流<0.1 m A (正常状态) , 机壳漏电流<0.5 m A (单一故障状态) ;患者漏电流<0.1 m A (正常状态) , 患者漏电流<0.5 m A (单一故障状态) ;患者辅助电流<10μADC、100μAAC (正常状态) , 患者辅助电流<50μADC、500μAAC (单一故障状态) 。

(2) 我们对301台多参数监护仪进行了电气安全检测, 199台合格, 合格率为66.11%;不合格102台, 不合格率为33.89%。不合格情况分析及处理方法如表1所示。

3 结论

在医院的特殊环境里, 电气安全在医用仪器中是十分重要的, 医疗设备电气安全关系到患者和操作人员的生命安全。因此, 在排除使用环境的影响 (如电源电压的波动等) 和使用人员操作失误等情况[5], 定期对医疗设备进行电气安全检测可有效地防止电气安全事故的发生, 可以有效保证医疗设备发挥效能。《医疗器械不良事件监测和再评价管理办法》的实施, 要求医院切实有效地进行医疗设备电气安全特性的检测与评价, 只有这样才能确保医疗设备的安全性, 才能有效降低医疗风险。

参考文献

[1]张臻, 刘芳.电击防控技术在医疗设备中的应用[J].微计算机信息, 2007, 23 (10-2) :293-295.

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[3]AAMI Standards-2004, (Electrical Safety Manual) [S]:45-53.

[4]GB9706.1-2007, 医用电气设备第一部分:安全通用要求[S].

环境参数检测 篇8

常用的Hurst参数估计方法大都是图形化或半图形化的方法, 其中鲁棒性较好的方法有:时间方差法 (V-T) 、R/S分析、周期图法、Whittle估计方法和基于小波分析的EM估计。这里我们通过MATLAB仿真给出了前三种方法实验结果, 然后介绍基于小波变换的在线估计算法和基于周期图估计的实时估计算法并分析它的性能。

2. 利用图形法对贝尔试验室部分业务数据BC-Oct89Ext进行分析

文件BC-Oct89Ext是贝尔试验室在1989年10月份采集的, 样本数为1000000个。使用的辅助工具为MATLAB。为了方便, 我们截取了BC-Oct89Ext前20万行的记录。实验结果如下图:

时间方差算法的复杂度为O (n) , R/S算法复杂度为O (n2) 。上述三种算法都是基于图的方法, 易于实现, 也非常直观, 适于进行自相似性的判断和一些精度要求不高的应用。

3. 小波变换的实时自相似参数估计方法

1998年, Matthew Roughan和Darryl Veitch提出基于小波变换的实时自相似参数估计算法。算法的思路是利用滤波器组实现随机过程的小波变换, 然后实时地从小波变换的系数中估计出自相似过程的H参数。算法的步骤如下:

Step3:将方差的估计值的对数值做一次线性拟合, 从拟合的直线斜率估计出自相似Hurst参数。

图4实线表示小波估计随着数据长度增加而变化的曲线, 虚线代表Hurst参数的真实值。从图中可以看出随着已知数据量的增大, 小波变换得到的估计值越来越趋近于真实值。

4. 周期图的自相似参数在线估计算法

由于周期图估计方法采用的是对数据的加权累加, 我们联想到可以把周期图方法应用于在线参数估计, 因此我们提出将周期图估计应用于在线Hurst参数估计。做法如下:

我们对周期图在线估计算法进行MATLAB仿真后得到周期图法估计的H参数随着数据量的增加变化的曲线。

从图5可以看出当历史数据量不大时Hurst估计值震荡比较大, 随着历史数据的积累, Hurst的估计值逐渐趋于平滑并逼近真实值。

5. 结论