远程病理诊断及质控系统功能规范

远程病理诊断及质控系统功能规范（精选5篇）

篇1：远程病理诊断及质控系统功能规范

远程病理诊断及质控系统功能规范

（征求意见稿）

第一章 总则

第一条 为加强卫生信息化工作的规范管理，进一步加快卫生信息化基础设施建设，保证医院病理诊断信息系统的质量，加强公立医院数字病理信息化的改革，提高基层公立医院病理常规及疑难肿瘤诊疗的质量和效率，保障医疗机构病理诊断的安全，降低医疗诊断费用，减轻患者负担,提高病理诊断准确率,保障病理质控体系的规范化，特制定《数字病理远程诊断及质控系统软件基本功能规范》。

第二条 制定本规范的目的是作为数字病理科远程诊断系统评审及病理质控管理的一个重要依据。

第三条 本规范同时为各级医院进行数字病理远程诊断的指导性文件，用于评价各级医院数字病理远程诊断水平的基本标准，及数字病理质控的评价标准。

第四条 数字病理远程诊断及质控系统定义：通过全自动显微镜扫描平台以及扫描与控制软件系统，将传统的玻璃切片进行扫描和无缝拼接，生成包括传统玻璃切片内所有信息，即整张全视野的数字化切片（Whole Slide Imaging, 简称WSI），之后，申请会诊单位将制成的数字切片和相关病例资料打包，通过互联网上传到会诊平台，由申请会诊单位指定的国内外著名病理专家或者上级医院的专家登录平台，通过浏览器或通过专家客户端进行数字切片浏览、分析和诊断，并发送病理咨询诊断报告。

第五条 效率及准确率是评判数字病理远程诊断与质控系统的主要标准，系

统要求远程专家及时诊断并具有较高的准确率，从而提高病理诊断准确率及手术成功率，并能对提高医疗服务质量，工作效率，管理水平，为医院带来一定的经济效益和社会效益产生积极的作用。

第六条 数字病理远程诊断及质控系统是病理信息化在医院信息化中的重要组成部分，因此，在系统建设中，必须有相应的组织落实与保证，其中院长重视并亲自领导是系统建设的关键，重视培养自己的技术骨干队伍，调动信息科、病理科及远程会诊与质控中心的积极性是系统实施的先决条件。建立数字病理远程诊断与质控中心必须根据各级、各类医院的具体要求，充分作好需求分析，制定出总体解决方案。

第七条 医院在数字病理远程诊断与质控中心建设时，应根据自身需求及系统性能/价格比，保证合理的资金投入，这是保证系统建设成功的必要条件。

第八条 数字病理远程诊断与质控系统属于病理科信息化的一个重要组成部分，必须为病理科信息系统提供接口，并进一步为医院信息系统（HIS）影像归档和通信系统（PACS）系统提供接口。

第九条 数字病理远程诊断与质控系统具有较强的专业性，整套系统需要各个环节的把握，包括数字切片的扫描、切片的上传、专家的诊断水平、会诊平台的完善性及网络状况。据此要求建设该系统的厂家需要具备强大的软硬件自主研发设计一体化的开发能力，完善的会诊平台运营资质及拥有国内外病理领域的知名病理专家团队。开发单位应提供该方面的保证，并提供技术培训、技术支持与技术服务。

第十条 数字病理远程诊断与质控系统基本要求：全自动显微镜硬件及软件操作系统的选择要求安全、稳定、可靠。软硬件须具有《中华人民共和国医疗器械注册证》，该系统须通过卫生部医管司组织的专家鉴定，并具有国家临床医学试验以及在国际国内学术杂志发表过专

业论文。

第十一条 数字病理远程诊断与质控系统开发应提供以下技术文档：

1.可行性研究说明 2.总体设计报告 3.会诊流程说明 4.系统测试报告 5.操作使用说明书 6.系统维护手册

第十二条 本《数字病理远程诊断与质控软件基本功能规范》根据病理的专业性及特性将数字病理远程诊断系统分为： 1.数字切片扫描部分； 2.数字切片助理部分； 3.数字切片远程诊断部分； 4.数字病理质控部分

第十三条 各部分功能综述如下： 1.数字切片扫描部分：

利用全自动显微镜及扫描与控制软件系统，将常规的组织玻璃切片进行扫描与无缝拼接，生成全视野的数字化切片（Whole Slide Imaging, 简称WSI）。2.数字切片助理部分：

可以对数字切片进行任意浏览，任意放大与缩小；可以上下左右自动随意移动并能改变移动速度；可以进行标注，测量长度、周长、面积等，多种方式ROI（感兴趣区域）切片制作功能；具有录屏录音等录制功能。3.数字切片远程诊断部分：

可以将数字切片与相关病例资料打包；可以指定国内外著名病理专家或者上级医院专家，并可以将数字切片和相关临床病例资料自动上传到会诊平台；专家可以登录会诊平台，通过浏览器或通过专家客户端进行数字切片浏览、分析与诊断，并发送病理咨询诊断报告。系统可进行实时远程会诊及数字切片互联网会议, 实现多个专家同时浏览同一张数字切片的某个指定位置（有一个主控操作移动数字切片），进行数字病理远程会诊，多人在线交流讨论，以及文件及时传输；

4.数字病理质控部分：接受质控的病理科，应当将本科室肿瘤病例的切片，全部数字化，再将病人信息资料以及初步、最终诊断意见全部上传至质控平台；上一级质控中心，按照固定周期对基层提供的诊断资料进行质量评价，提出改进措施和进行必要的业务技术培训；

第十四条 系统中各部分的详细功能规范，详见各章中的要求。各章中的功能要求属基本功能，允许系统在此基础上增加功能。

第二章 数字切片扫描软件功能规范

第一条 数字病理远程诊断的基础在于数字切片质量的高低，一张清晰的数字切片对于诊断至关重要，因为对于切片扫描软件的要求较高。

第二条 数字切片扫描软件主要功能如下：

1、工作界面采用浮动式的布局，各窗口可以浮动、固定或者隐藏。可由用户根据自身使用习惯和需要，自定义程序的窗口布局形式。

2、系统校准功能：可以进行视频校准、CCD角度偏移校准、视频比例校准、视频偏移校准、Z轴空回补偿校准、聚焦参考位置校准；

3、视频调节功能：可以调节视野曝光亮度、背景平衡、白平衡；各个物镜倍数下自动曝光能达到合适的亮度，背景平衡和白平衡功能正确，摄像头成像效果好；

4、创建地图功能：可以使用鼠标右键在黑色地图框中定义地图扫描范围，也可以一键进行整张切片全地图扫描，扫描地图能够自动切换到最低物镜倍数下进行扫描；

5、自动识别组织区域功能：地图扫描完成后软件能根据切片的灰度值准确的识别到切片上有组织区域，识别精度高；

6、创建聚焦模型功能：可以以自动和手动方式创建切片聚焦模型；模型建立完能够自动启用，移动观察大多数视野的画面都是清晰的；

7、采集图像功能：可以将传统玻璃切片进行扫描、无缝拼接，生成一张全视野的数字化切片，采集图像清晰，可杜绝模糊、锯齿、错位等现象；智能化跳过空白区域仅对有组织区域扫描，扫描速度快（20X下扫描10X10mm只需3分钟）。提供了 “标准”“高精度”及“多层融合”多种扫描方式。

8、显微镜控制功能：通过电脑软件操作，可以对切片进行上下左右移动，调焦、切换物镜等功能；

9、显微镜参数设置功能：可以设置各个物镜倍数下对应X、Y、Z轴的移动速度和灯光值，可以设置PCI及串口显微镜的各项参数；10、11、显微镜配置类型：支持串口和PCI显微镜。

ROI图像采集：可以在低倍全视野扫描图像上，选择多处感兴趣区域，在不同高倍率下进行扫描，整个文件存储空间小，只需从几MB起，方便储存、传输和交流；画出子图大小可以调节，可以删除；采集出来的子图定位准确；

12、全自动功能：可以一键全自动的进行创建地图、建立模型、扫描切片操作；并配合自动进片机硬件，可以自动完成出片，扫描，进片，在无人看护的情况，可以完成50张切片自动上下片扫描。

13、位置记忆功能：在移动显微镜视野的过程中可以记录感兴趣观察位置并且能快速地返回曾经记录的位置。14、15、支持荧光VM切片扫描。

DEMO 演示配置功能：可以安装在任何台式机或笔记本电脑，在没有VM硬件的情况下也能运行扫描软件，以便演示、学习和交流。

第三章 数字切片助理软件功能规范

第一条 数字切片助理软件必须有具有数字切片的浏览、编辑以及管理等功能。第二条 数字切片助理软件主要功能规范如下：

1、切片管理功能：可以对切片进行打包（打包生成.DS格式）、解包、删除、重命名、任意模式（按时间、大小、名称）排序等处理；

2、导出功能：可以导出标准格式图片（JPEG、JPEG2000），也可以自定义任何区域导出，可以导出TMA图像；也可以单独导出ROI信息和标注信息。

3、病例信息：可以添加病例信息附件，可以导入任意格式的切片附件文件；

4、标注功能：提供箭头、矩形、椭圆、多边形标注、注释描述功能，以及长度、面积等数据的测量。可以导航标注信息，并可以对标注内容进行修改删除，显示或隐藏注释等；

5、切片浏览功能：可以对切片进行全屏或无级缩放浏览，并提供上下左右自动移动功能。

6、图像调节功能：可以对图像进行伽吗因子、对比度、饱和度、红、绿、蓝通道各项参数的调节，使显示图像质量与色彩能够接近于真实的图像。

7、图像旋转功能：可以对图像进行各个角度旋转，旋转后图像不会变形。

8、系统参数设置功能：支持用户自定义视野自动移动速度、比例尺颜色等参数。

9、保存功能：支持标注和图像调节后的存储操作。10、11、标尺功能：可以显示图像的比例尺，并可以修改比例尺颜色和移动标尺 切片比较功能：可以在将两张切片同时在同一屏幕下显示，并进行实时同步对比，对比过程中各自切片所作的图像注释及色彩调节不会相互影响；

12、录像功能：可以录屏录音，将整个数字切片操作过程录制起来，是制作课件、交流文档的好工具。13、14、截图功能：可以截取感兴趣区域图像，并可以将标尺同图片一同拍照。加密解密功能：提供对切片进行狗加密、口令加密、系列号加密及解密切片的功能，操作非常方便，由此提高数字切片的安全性。

第四章 数字病理远程诊断及质控系统软件功能规范

第一条 数字病理远程诊断与质控系统软件分为医院端、管理端、专家端。第二条 数字病理远程诊断与质控系统软件医院端部分主要功能如下：

1、病例资料录入功能：可进行诊断或会诊病例资料录入，如病人基本信息、临床病史、大体所见、免疫组化等；

2、上传切片和附件功能：每个诊断或会诊病例可选择多张切片扫描与上传；也可以指定相应附件上传；

3、上传状态信息查询：可查看上传切片的切片名、路径、速度、上传时间以及进度等信息及上传切片的日志信息。

4、专家选择：提供丰富的专家资源，可按专家类型和所属系统选择专家，可查看专家特长和专家详细信息。并提供会诊咨询协议说明，会诊信息和费用统计正确。

5、病例管理：可以对病例信息进行查看、编辑、删除等操作，并可以增加上传或删除该病例对应的切片和附件。针对待会诊、已退回、已完成诊断的病例可以修改后再重新传给专家会诊。

6、同一病例可同时传给多位专家会诊，站点可下载多份诊断报告。

7、专家退回病例功能：在诊断过程中因缺少诊断材料，影像材料或是切片质量问题无法诊断的可以由专家端退回到本地。

8、搜索功能：支持姓名、病理号等多种形式的组合查询。

9、病例统计功能：可以统计专家针对该站点所诊断病例数及费用信息。

10、送检医院管理：可以填写送检医院信息（包括医院名称，联系人、联系电话等），并保存。方便用户新建病例时进行选取。

11、系统参数设置功能：支持病理号生成规则设定，并设置上传站点编号、站点密码和服务地址等参数。

12、查看报告功能：支持会诊报告的下载查看，并可以将报告保存至本地计算机；

13、打印功能：提供会诊报告打印功能，并可以进行打印预览、打印设置。

14、导出功能：可以以XLS方式导出到本地计算机，便于用户统计和管理已诊断的病例；

第三条 数字病理远程诊断与质控系统软件管理端部分主要功能如下：

1、病例管理功能：可以查看各个医院站点待诊断的病例、已诊断的病例，可以

查看病例详情。

2、诊断报表统计功能：可以统计专家针对所有站点在指定时间内总共完成诊断的病例数及费用信息，以及各个分站点在指定时间内完成远程诊断的病例数，并可以查看病例详情。

3、导出功能：可以以XLS方式导出到本地计算机，便于用户统计和管理已诊断的病例；

4、站点管理功能：提供新增站点功能（需填写站点信息、FTP信息、站点专家及其他信息），并可以对已有的站点进行编辑、修改、删除等操作。

5、站点设置功能：可以设置站点是否“需审核”（如勾选该复选框，该站点上传的切片需要进过审核才能传给会诊专家）、是否“禁用”（如勾选该复选框，则取消改站点的远程会诊资格则），并可以设置该站点的会诊专家数和单次远程会诊允许上传切片的最多切片数。

6、专家管理功能：提供添加专家级别（需填写专家级别的编号、名称、费用及备注等信息）和新增专家功能（需填写用户信息、专家所属类型及专家会诊站点），并可以对已有的专家信息进行修改、删除等操作：

7、专家设置功能：可以设置专家是否“禁用”（如勾选该复选框，则取消该专家的远程会诊资格），针对不同医院，也可以进行专家列表定制（如在哪些医院站点在选择专家的时候只显示其感兴趣的专家，其他专家信息不显示）。

8、会诊站点专家更换功能。

9、所属系统管理功能：可以添加专家所属系统类别，并可以对已有的系统进行修改、删除等操作；

10、系统参数配置功能：包括工作参数修改、数据字典维护、用户权限控制、操作口令或密码设置和修改。

11、数据安全性操作、日志管理、数据备份和恢复、故障排除等。第四条 数字病理远程诊断与质控系统软件专家端部分主要功能如下：

1、支持短信、邮件提醒功能

2、专家可利用专业数字病理远程会诊平台，通过浏览器或专家客户端，即可进行数字病理远程诊断或会诊，不受时间与空间限制。

3、支持iPad平板电脑浏览切片，截图以及发送诊断报告功能。

4、ROI切片会诊和ROI专家反馈功能。

5、截图功能：专家诊断或会诊过程中，可对数字切片进行截图，并对截图进行说明解释

6、保存草稿功能。

7、报告预览功能。

8、报告标题模板字定义设置功能

9、签名：填写完诊断意见，可选择电子签名提交病理诊断报告；

10、报告下载或打印功能：系统可自动下载专家诊断报告，并打印

11、退回病例功能：若专家在诊断过程中因缺少诊断材料，比如：因缺少影像材料或因切片质量问题而无法诊断的病例，专家端可以将该病例退回到医院端，要求补充完整的诊断材料。

第五条 接受质控的病理科，应当将本科室肿瘤病例的切片，通过数字切片扫描系统数字化，再将病人信息资料以及初步、最终诊断意见全部上传至质控平台；上一级质控中心，按照固定周期对基层提供的诊断资料进行质量评价，提出改进措施和进行必要的业务技术培训；

第五章 冰冻切片在线远程诊断与数字切片网络会议软件功能规范

第一条 冰冻切片诊断是病理诊断中的重要组成部分，而基层医院病理诊断能力不足，因此冰冻切片特别是疑难冰冻切片在线远程的及时准确的病理诊断，为临床的正确治疗提供了重要科学依据。

第二条 冰冻切片在线远程快速诊断软件主要功能如下：

1、界面：工作界面采用浮动式的布局，各窗口可以浮动、固定或者隐藏。可由用户根据自身使用习惯和需要，自定义程序的窗口布局形式。

2、视频调节功能：可以调节视野曝光亮度、背景平衡、白平衡；各个物镜倍数下自动曝光能达到合适的亮度，背景平衡和白平衡功能正确，摄像头成像效果好；

3、创建地图功能，方便导航。

4、显微镜控制功能：通过电脑软件操作，可以对切片进行上下左右移动，调焦、切换物镜等功能；

5、位置记忆功能：在移动显微镜视野的过程中可以记录感兴趣观察位置并且能快速地返回曾经记录的位置。

6、服务端配置：可以设置服务器的IP地址、端口号，正确配置服务端之后，只需点击的“开/关服务端”按钮，可以正常打开服务端，等待客户端的连接。

7、采用P2P穿透技术和中转服务器转发功能，实现不同的网络环境下的互通机制。图像传输速度快。

8、远程在线视频及通话功能，视频清晰，通话流畅。

9、实时遥控功能：专家客户端可远程实时遥控全自动显微镜平台（可以对远程显微镜上放置的切片进行上下左右移动，调焦、切换物镜等操作），远程观察玻璃切片图像，进行实时交流、讨论、诊断等，可以对冰冻切片进行快速实时远程诊断；

10、画笔功能：可以对切片图像进行标注，并且所作的画笔标注可以传输到客户端；并可以调节画笔的颜色、画笔宽度、透明度等参数，画笔在隔几秒钟后在视频图像上会渐渐消失。也提供橡皮擦功能。

11、文件共享功能：客户端服务端可以给对方提供共享文件下载，文件共享列表可以显示提供文件共享的用户名称、共享文件名称、文件大小和下载进度，用户还可以对文件进行“取消共享”、“下载”和“取消下载”的操作。

12、聊天功能：客户端服务端可以进行实时文字对话交流，可以保存聊天记录功能。

13、消息窗口：可以实时显示服务端及客户端的连接状态、控制状态、会话信息记录和文件共享提示信息；

14、客户端可以随时请求控制，服务端可以答应请求也可以拒绝请求，服务端拥有主控权。

第三条 数字切片互联网会议软件主要用于疑难病例数字切片讨论，参会人可以进行对数字切片进行实时讨论，并可以同步画面，进行文字、语音以及

视频的交流。

第四条 数字切片互联网会议软件主要功能如下：

1.会议配置功能：可以设置个人用户名和远程中转服务器的IP地址、端口号。远程中转服务器可以设置多组供选择。

2.正确配置并且连接上中转服务器之后，“开始会议”按钮亮起，服务端可以创建会议，客户端可以搜索已存在的会议并加入。

3.安全性：会议可以设置密码，加入会议时需要输入密码才可以加入。4.提供完整的数字切片在线实时会诊功能，可以随时查看到数字切片的每个部位，解决远程会诊单个视野的局限性。5.多人共览：支持多人连接，多人共览。

6.同步性：多个专家同时浏览同一张数字切片的某个指定位置（有一个主控操作移动切片），进行远程会诊。

7.采用P2P穿透技术和中转服务器转发功能，实现不同的网络环境下的互通机制。图像传输速度快。

8.远程在线视频及通话功能，视频清晰，通话流畅。

9.标注功能：可以对切片图像进行标注，并且所作的画笔标注可以传输到客户端；并可以调节标注的颜色、画笔宽度、透明度等参数。

10.文件共享功能：客户端服务端可以给对方提供共享文件下载，文件共享列表可以显示提供文件共享的用户名称、共享文件名称、文件大小和下载进度，用户还可以对文件进行“取消共享”、“下载”和“取消下载”的操作。11.聊天功能：客户端服务端可以进行实时文字对话交流，并可以修改字体的颜色、大小、字体等参数。同时可以随时保存聊天记录。

12.消息窗口：可以实时显示服务端及客户端的连接状态、控制状态、会话信息记录和文件共享提示信息；

13.客户端可以随时请求控制，服务端可以答应请求也可以拒绝请求，服务端拥有主控权。

篇2：远程病理诊断及质控系统功能规范

【发布文号】卫办医管发〔2010〕160号 【发布日期】2010-09-27 【生效日期】2010-09-27 【失效日期】 【所属类别】政策参考 【文件来源】卫生部

卫生部办公厅关于开展肿瘤病理远程会诊及质控网络体系建设试点工作的通知

(卫办医管发〔2010〕160号)

各省、自治区、直辖市卫生厅局，新疆生产建设兵团卫生局，卫生部直属有关单位，卫生部部属（管）医院，各公立医院改革国家联系试点城市卫生局：

为进一步贯彻落实《中共中央 国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》和《国务院关于医药卫生体制改革近期重点实施方案（2009-2011）》，加强公立医院改革，提高基层公立医院常见肿瘤诊疗的质量和效率，保障医疗安全，降低医疗费用，减轻患者负担，我部决定开展肿瘤病理远程会诊及质控网络体系建设试点工作。现将有关事项通知如下。

一、指导思想

从我国国情出发，坚持立足基层，维护公益性质，加强能力建设，提高市、县级医院肿瘤诊断治疗水平，降低肿瘤诊疗费用，减轻患者医药负担，努力为人民群众提供安全、有效、方便、价廉的医疗服务。

二、工作目标

通过开展病理远程会诊试点工作，探索建立国家级、省级、市级病理远程诊断、会诊中心和质控评价系统，为肿瘤规范化治疗提供技术支撑；提高市、县级医院常见肿瘤诊疗的质量和效率，缓解基层病理诊断薄弱问题，有效减轻患者医药费用负担。

三、工作内容

（一）选择国家、省级、试点地区市/县级医院开展肿瘤病理诊断和质控现状调研。

（二）组建专家委员会，制订相关规范性文件和技术方案。

（三）在调研论证的基础上根据各医院的病理诊断能力、水平和病种分布，在全国范围内选择50家医院作为肿瘤病理远程诊断和会诊试点医院。

（四）依托数字化信息技术工具，初步建立国家级肿瘤病理诊断会诊中心和网络平台；结合工作的推进和试点医院的扩大，分区域建立省级、市级肿瘤病理诊断会诊中心和网络平台。

（五）建立健全全国病理远程会诊、质控网络体系，为试点医院提供肿瘤病理学诊断与会诊服务。

四、组织管理

（一）卫生部医疗服务监管司负责试点工作的管理。

（二）成立试点工作管理委员会，下设办公室；办公室设在卫生部医院管理研究所。

（三）组建病理诊断专家委员会，负责远程诊断和会诊业务开展的技术支撑，落实相关的调研检查评价工作。

五、实施步骤

试点工作为期3年（2010年9月-2013年9月）。

（一）试点工作启动阶段（2010年9月-2011年3月）。

项目启动、组建专家委员会、选择10家试点医院开展工作。

（二）试点工作扩大运行阶段（2011年4月-2013年5月）。

扩大试点医院范围，增加40家试点医院开展工作。

（三）试点工作总结阶段（2013年6―9月）。

完成50家试点医院的病理远程会诊、质控体系建设，总结经验在全国医疗机构推广。

各地在试点工作中有何意见和建议，请及时联系我部医疗服务监管司或试点工作管理办公室。

联 系 人：卫生部医疗服务监管司 王乐陈

联系电话：010-68792776

传 真：010-68792790

联 系 人：卫生部医院管理研究所（试点工作管理办公室）

孙纽云

联系电话：010-62326305转209

传 真：010-62326305转219

篇3：远程病理诊断及质控系统功能规范

故障诊断技术作为一门综合性很强的技术,已经在很多工厂中得到了应用。最初手段是,基于现场仪表进行故障定位。这种方法至今在绝大多数工厂中尤其非关键设备中仍然在广泛应用。它不仅需要大量人力来进行定期巡检,而且在进行故障定位时还需要诊断专家必须携大量笨重的专业仪器到现场,十分不方便,缺乏实时性。

随着计算机技术的突飞猛进,虚拟仪器技术迅速崛起,它在故障诊断技术中也带来了翻天覆地的变化。诊断专家不再需要笨重而昂贵的仪器,仅仅有一台计算机和相应的软件就可以进行诊断,诊断技术的成本大幅下降。并且通信手段的发展又给诊断技术带来了新动力,开始由在线监测替代人工巡检,节省了大量的人力物力,工作人员只需要在办公室中就可以实现对设备实时的性能评估或诊断。目前,国内很多企业的关键设备都已经实现了在线监测。

而近年来的网络技术进步,又使得诊断技术走向远程诊断。通过Internet,甚至通过手机,工作人员或是管理者可以随时随地了解设备的运行状况,诊断专家也可以实现远程诊断,不需要回到工厂,实时性进一步提高。这些故障诊断技术的应用发展,已经在很多文章中都有所论述[1,2]。

故障诊断技术的应用已经为企业带来了巨大的经济效益,其应用面也越来越广泛,遇到的问题也将会越来越多。风电行业是近年来国家能源结构调整的重要方向,风电产业也正在经历着跳跃式的发展。但是,风电行业中,机组的安装维护将是十分困难的,不仅要增加人力,还增加了人员伤亡的风险,尤其,在不久的将来,风力发电将进军海上之后,困难程度将是可想而知的。故障诊断技术的应用将使这些问题迎刃而解,并且,在国外已经有所研究[3,4],然而对于风电场中上百个高空作业的风电机组来讲,监测系统的安装本身又将是一个浩大而昂贵的工程。如果是海上风电场,那么现有的有线通讯方式在线监测诊断系统,更要面临如何实现众多机组的信息到监控室的传输问题。海上铺设有线网络基本上是不可能的。为此,一个基于无线数据采集与传输方式的监测诊断系统将是一个很好的选择,虽然某些领域已经有少量的应用[5,6],但是在对于风电产业中,这仍然是个空白。所以,本文提出一个以无线数据传输为基础的,分布式集群化故障诊断与性能监测模式,用以解决风电机组的监测与诊断问题。

2 系统功能要求与整体结构

虽然故障诊断技术发展到今天已经能够通过多种信号途径提取设备的性能特征,定位故障部位,但是由于设备出现异常后,首先反映在设备的振动异常,并且由于振动传感器造价低廉,安装方便,振动信号仍然是目前最容易获取的信号。为此,它也仍然是现代诊断技术中的主流手段,应用最为广泛。本文以振动信号为基础,并在阿尔斯通创为实技术发展有限公司开发的S8100泵群在线监测系统的基础上,提出针对风电机组监测的模型。而由于风电机组齿轮箱工作环境十分恶劣,并且安装在狭小空间,安装困难,要求可靠性要比普通机械高很多,很可能成为风电机组的薄弱环节之一[7],为此,我们以对机组齿轮箱的监测诊断为目的构造整个系统。

整个系统以中心服务器为中心进行运作。它能够采集特征值与波形数据两种数据类型,以分别实现在线性能监测与故障诊断两大基本功能。并且,将特征值和波形数据通过无线传输网络发送到中心服务器的数据库中供人使用查询。中心服务器负责数据的存储与管理,接收并响应客户端的各种请求,为客户端提供数据服务和诊断工具服务。在线监测模块与中心服务器通过无线网络进行通信,接收中心服务器的指令,完成数据采集任务。客户端通过Internet网络对中心服务器进行远程访问,查询机组状态数据,调用所需虚拟诊断工具,判断机组性能,定位故障。总体结构如图1所示。

整体结构可分为在线监测模块、中心服务器、客户端三个部分。其中在线监测模块是机组与系统的接口,考虑到风电机组分布分散,每个在线监测模块负责一台机组的信号采集。众多的在线监测模块,与中心服务器组态成无线网络进行通信。中心服务器又包含数据库服务器、虚拟仪器服务器和数据发布服务器三大功能模块。客户端不能直接在线监测模块中获得所需数据,而是通过Internet网络可以路由到中心服务器,间接的获得所关注机组的信息和服务。客户端采用B/S构架,允许用户通过浏览器便可进行一系列的分析操作。

3 在线监测功能

在线监测功能由安装在现场的在线监测模块实现。它以单片机为中心与机组形成一对一的对应关系,对机组进行不间断地实时监测。机组的振动信号通过安装在关注部位的振动传感器采集获得,先后通过放大电路和滤波电路的调理过程,使得信号适合A/D芯片对其进行后续的模数转换。在线监测功能如图2所示。

对于特征值的采集,完全由单片机控制,单片机按上位机(中心服务器)所要求的时间间隔去控制A/D芯片的工作,读取一段连续的A/D芯片数据,使用该段数据根据上位机要求计算出相应的特征值数据,并将数据转存到数据缓存区(外部寄存器)中。上位机会按照一定的时间间隔向单片机发送数据请求,当单片机接收到请求后,会将存储数据缓存区中的数据读取出来,发送给上位机。为了保障特征值数据的实时性,缓存区中的数据将会被下一个新读取的特征值数据覆盖。

而对于波形数据的采集,由于单片机能力有限,所以不能实时地进行波形采集,要由上位机来触发。当需要采集波形数据时,上位机会像单片机发送请求。单片机接收到请求后,会对A/D芯片发出指令,并连续读取A/D芯片的数据,并将数据存储到波形数据的缓存区中。上位机会定期对单片机发送波形数据的请求,单片机收到请求后对该缓存区访问,并读取数据,发送回上位机。

4 无线数据传输

如今现场中的在线监测及诊断系统,应用最为广泛的通讯模式是RS 485串口通讯。RS 485接口总线速度快,传送距离远,以差分平衡方式传输信号,具有很强的抗共模干扰能力。该标准虽然规定了最大负载数为32个,并可以通过增大结点输入电阻的办法增多收发器数量[8,9],如果结点数仍然不能满足需求,还可以通过串口扩展的方法来扩展监测分站数量。并且因为RS 485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线。现场的在线监测模块通过RS 485总线连接,再经过串口转换模块,将RS 485标准转换为RS 232标准连接到中心服务器的串口上,实现通讯,这是现场最常用的结构,如图3所示。

但是由于风电场中单个机组容量比较小,数量众多,分布广泛,导致现场工作站数量众多,通讯距离远,分布分散,并且一般都在10 m左右的高空作业,监测诊断系统本身的安装与维护都将是很困难的。为此,我们通过无线通讯网络满足以上诸多要求。同时,考虑到频段的申请问题等,我们选用UM192无线通讯模块,工作原理如图4所示。

该模块采用单片射频集成电路及单片MCU,外围电路少,体积精简,仅为47 mm×26 mm×10 mm,便于安装;使用ISM频段,无须申请频率点,载频位433 MHz,工作频率为429.00~434.90 MHz,最多可提供32个信道,不同的信道仅需在硬件上跳线开关便可实现;通讯距离远,视距情况下,天线放置位置>2 m,可靠传输距离可达1 000 m,并且通过适当的天线配置方案进一步扩大通讯距离;具备较大数据缓存区;提供多种数据接口,包括现在现场应用最为广泛的RS 485和RS 232串口通讯接口;对底层协议透明,用户只需要在接口进行收发数据即可,无需考虑该通讯模块的编程问题;并且该模块已经对抗干扰、误码率等问题进行了足够的考虑。数据通过MUC的处理,转发到射频芯片上,发向接收端[10]。

我们在图3的基础上,添加一级无线网络层,达到无线传输的目的。中心服务器仍然通过485总线与各个无线网络通讯,而我们之前提到过,UM192最多能够32个信道,那么,我们就最多能够组态32个无线网络,以解决大量机组的在线监测问题。各个无线网络采用点对多点的通讯模式,设定挂接在485总线上近服务器端的无线模块为主站,其余挂接在近机组端的在线监测模块均为从站,各个无线网络中的从站都有惟一的地址编码,互不重复。而各个无线网络的主站在485总线上又是以中心服务器为主站的从站。这样就形成了二层网络结构,如图5所示。

中心服务器通过转换后的串口通讯方式挂接到总线上。整个网络通过广播方式进行通讯,中心服务器通过485总线发送广播数据,各个无线网络的接收端收到广播信息后,再向各自的从站发送广播信息。中心服务器采用带地址码的数据帧发送数据或命令,所有无线网络中的从站全部都接收,并将接收到的地址码与本地地址码比较,不同则将数据全部丢掉,不做任何响应;地址码相同,则证明数据是给本地的,从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应,将响应的数据发送回去。这些工作都由上层协议来完成,并可保证在任何一个瞬间,通信网中只有一个电台处于发送状态,以免相互干扰。

5 远程功能

中心服务器包括虚拟仪器(VI)服务器、数据库服务器、数据发布服务器三部分。由无线网络接收到的数据存储于数据服务器中。根据信息论原理,数据中的波动越大所包换的信息量也就越多,而服务器磁盘空间是有限的,为此应当配以适当的数据管理算法,以使得保存的数据中能够包含最大信息量,能够对日后的评估诊断工作提供最大的帮助。

数据发布服务器采用基于网页发布的B/S构架。HTML,HTTP,TCP/IP协议是现今Internet中最普遍应用的协议,可以说,只要有Internet的地方必然会有这些协议,他们组成了Internet的基础。而现代企业中,绝大多数企业都很容易通过宽带或拨号接入Internet,这为诊断与监测系统的远程功能提供了良好基础。基于网页发布的B/S构架,使得用户不需安装任何专用客户端程序,只要在HTML,HTTP,TCP/IP协议之上,便能够在任何接入Internet的地方对中心服务器进行访问。用户不必关心系统本身的升级与修改问题,可以完全专注于故障诊断过程。另一方面,随着故障诊断技术的进一步发展,新的诊断手段不断出现,随之而来的将是新的虚拟仪器工具的出现。这样B/S构架也为将来虚拟仪器数据库的扩充或修改提供了方便,体现了系统良好的扩展性能。

用户在访问过程中,会通过Internet向中心服务器发送请求。数据发布服务器讲请求解析后,分别向数据库服务器和虚拟仪器(VI)服务器发送请求,请求所需的数据和虚拟仪器(VI)工具。VI工具服务器和数据库服务器分别根据请求提取所需工具和数据,再通过数据发布服务器和Internet反馈到客户端浏览器。通过这样一个链路,将所需的工具和数据下载到客户端浏览器中,从而满足用户的各项需求,完成诊断工作。如图6所示。

整个系统对客户端的惟一要求就是,浏览器能够支持数据发布服务器的数据类型。同时,客户端可以是在多种平台,只要该平台能够接入Internet,并且可以运行浏览器,比如在无线上网的笔记本电脑中。

6 结 语

采用无线通讯模块无须对传统在线监测系统结构进行大规模改动便可满足风电机组在线监测的需求,只需开发合适性能的无线通讯模块便可。这方式也可用于在线监测系统的改造升级,提高其监测范围及监测对象数量。基于此系统的中心服务器,可以进一步进行虚拟仪器工具的开发,不断丰富诊断手段;也可以进一步开发数据管理算法,提高增加数据中的信息量,提高系统效率。数据和虚拟仪器工具的发布途径,可以进一步覆盖能够上网使用浏览器的其他平台,如PDA、手机等,整个系统还可以整合视频、音频和网络会议功能,连接机组现场和多个客户端,实现多个客户端对机组的“会诊”。为此,本文内容有待于进一步的丰富发展。

摘要：由于风电机组分布广泛而发散的特点,以及未来开发海上风电场的趋势,致使在线监测系统的通讯距离远,通讯结点众多,通讯网络难以实现等问题的出现。为此,提出以无线数据传输为基础的在线监测诊断系统。介绍了整个系统的整体结构,支持监测和诊断的数据采集功能,二级网络组态的无线传输方案,并且介绍了该系统以数据库和虚拟仪器库为基础的远程诊断功能的工作模式与实现方案。

关键词：风电机组,在线监测,无线传输,远程诊断,虚拟仪器

参考文献

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篇4：远程病理诊断及质控系统功能规范

关键词 PLC 人机界面 故障诊断 以太环网

中图分类号：TD44 文献标识码：A

1 系统整体结構

矿井主扇风机远程监测及故障诊断系统总体结构，采用三层集散式结构框架，以可编程序控制器PLC为控制核心，将传感器采集到的风机各项参数经过处理，采用西门子以太网模块将各数据与视频信号同时通过千兆以太环网远传给上位监控机，同时现场采用人机界面触摸屏对主扇风机的各项参数实现现场实时显示，同时可实现对主扇风机的现场控制和参数限值调定。

2 下位机数据采集及控制系统

2.1 数据采集系统

现场数据采集与处理系统以西门子可编程序控制器224XP型号PLC作为数据采集与处理的核心，需要进行检测的项目有两台主扇风机的性能参数、电机的电气参数、轴承温度、电机振动。系统对电机绕组及轴承温度的测量使用电机中的PT100热电阻与EDA9018温度采集模块配合实现，由于风机距离控制柜较远（一般为40m左右），所以采用三线制接法：铂电阻一端接I+，另一端两根线分别接到I-端和AGND。

2.2 人机界面触摸屏

人机界面触摸屏是主扇风机监测系统现场数据显示和控制的面板，根据本系统的设计要求和实际需要，分别对两台主扇风机的数据监测实时画面、运行控制画面、和参数设置画面进行了开发，数据监测画面主要实现对两台主扇风机各项检测参数的现场实时显示，方便工作人员在现场对风机的性能进行全面、直观的了解；运行控制画面可实现对风机的启停控制和风门开关控制等；参数设置画面用于现场工作人员根据实际情况对风机各项参数的限值进行设置，保证对风机超限参数的准确报警。

3 上位机远程监测及预警系统

系统在上位机采用组态软件创建主扇风机的远程监测动态画面，其根据风机的结构进行上位机组态虚拟结构绘图，并创建相应的管道开机流动动画，保证现场操作人员对风机运行状态进行有效地区分，避免误操作。风机远程监测的主画面可实现对两大主扇风机各项检测参数以及运行状态的实时显示，同时并行设置视频监控、数据查询、曲线查询、参数设置等多项功能，实现对风机的多角度综合监测。

4 风机故障诊断专家系统

4.1 知识库

知识库是整个风机故障诊断专家系统的核心，系统的各项操作都必须以知识库为纽带，故障诊断、维修专家可通过经验知识输入界面将专家经验输入至知识库管理模块，再通过知识库转换程序最终存储在知识库中。知识库中存储大量的风机故障案例以及故障诊断、维修专家的经验，在处理实际问题时，专家系统会从知识库中调用相应的知识，例如对主扇风机电机振动的故障诊断，输入风机的故障征兆，“随转速变化明显”和“高转速时显著增大”两条故障征兆，进行一手推理，知识库则会给出相应的推断结果，并给出其可信度值，随着故障征兆的不断细化，则会最终得出精确的系统故障结果。构建主扇风机故障诊断专家系统的知识库是一个循序渐进的过程，不能一蹴而就，在系统实际的运行工作中，还要经过反复的修改和补充，实现专家系统的不断优化，最终才会得到比较缜密和精确的诊断结果。

4.2. 推理机

推理机实际上是一组计算机程序，根据用户在用户界面（人机接口）输入的主扇风机诊断任务来调用知识库中相关的经验知识和规则，再按照一定的规则进行精确化匹配，从知识库中推导出风机的故障原因及维护方法，再以解释程序为平台，向用户解释故障诊断专家系统的行为，回答用户提出的诊断任务。解释程序作为专家系统的一个重要的子系统，有助于用户对风机故障细节的掌握，及时发现专家系统存在的漏洞和错误并进一步改进、完善专家系统。

5 结语

矿井主扇风机远程监测及故障诊断专家系统实现了对两台主扇风机的远程集中控制、风机各项参数远程监测以及故障诊断、推理，将主扇风机的远程实时监控、超限报警以及故障诊断多系统集成化。运用专家系统开发工具和庞大的数据库系统构建风机的故障诊断专家系统，对风机出现的不同故障进行推理分析，准确的判断主扇风机的故障类型和故障走向，并给出相应的经验处理、维修方案，避免了盲目性维修，大大降低了维修成本，保证了主扇风机的稳定运行和煤矿的安全生产。为矿山的安全、稳定运营提供了有效地保障。

参考文献

[1] 赵洪刚，黄鹤松，薛琳，朱述川. 主扇风机在线特性监测装置的设计.煤矿机械，2010，31（8）：231-234.

[2] 黄加东， 仲大庆. 风机振动故障的状态监测与处理[ J ] . 中国设备工程， 2004（ 5） ： 41- 42.

[3] 李卫军. 大型风机的在线监测[ J] . 中国设备工程， 2003（ 10） ： 29- 30.

篇5：远程病理诊断及质控系统功能规范

1 工作原理及存在问题

1.1 工作原理

一般情况下, 卷接包车间的条烟输送系统由多条条烟输送线组成, 每条条烟输送线包括相应的条烟提升机、高架传送链带及条烟收集机等设备。从包装机出来的条烟经条烟提升机输送到高架传送链带, 再输送到条烟收集机, 最后由装封箱机自动装箱。电控系统采用西门子S7-300 PLC为主站[1], 提升机、收集机等设备采用西门子S7-200 PLC为下游机;主站通过Profibus-DP[2]网络实现与变频器、提升机、收集机等设备的通讯, 用来控制条烟的提升、高架输送、滑道转向、烟条收集排列等, 最终使条烟进入装封箱机。上位机通过CP343-1工业以太网模块连接至S7-300 PLC, 采集产量、设备状态、生产效率等实时数据。在条烟输送线的条烟的提升、高架输送、滑道转向、烟条收集等关键部位, 安装光电、位置、接近检测开关, 检测烟条未到位、挤烟、链条断裂等故障, 各种检测信号传递至PLC处理判断, 当出现故障时PLC驱动声光报警器开始报警。

1.2 存在问题

1.2.1 无法显示故障的具体位置

当高架传送链带出现故障时, 采用声光报警方式予以提醒, 但不能显示故障的具体位置。高架传送链带较长且在高空中层叠安装, 查找故障的具体位置需要花费较长的时间, 且比较危险。当输送线出现故障时, 需要人工拾取条烟、装箱, 还需人工将烟箱运到仓库, 手工粘贴标示条码, 不但增加了员工的工作负担, 而且造成了工作现场的混乱。

1.2.2 不具备远程控制功能

一般情况下, 条烟输送系统的电气柜距离装封箱机较远, 当出现挤烟或链带断裂等故障时, 操作工只有跑到电气柜处, 才能按下急停开关, 致使挤坏条烟的数量成倍增长或链带成批损坏;当故障排除后, 操作工必须到电气柜处, 才能启动条烟输送线。不具备远程控制功能, 扩大了故障带来的损失, 设备操控十分不便。

2 改进措施

在处于中间位置的条烟收集机电气柜的上方安装一块西门子MP377触摸屏, 通过软件编程和修改PLC程序, 增加显示故障具体位置和远程控制的功能。当出现故障时, 在触摸屏上显示出该故障点的具体位置, 并加文字说明, 为快速排除故障提供指导和依据。通过触摸屏, 可方便快捷地启停条烟输送系统, 在降低故障造成损失的同时, 便利条烟输送系统的操作。

2.1 网络拓扑结构和设备选型

条烟输送系统一般采用较为复杂的网络控制方式, 网络拓扑结构如图1所示。该系统使用Profibus-DP和Industrial Ethernet网络通讯协议。在条烟收集机电器柜上方安装一台西门子MP 377触摸屏可解决设备故障显示和实现远程控制功能。西门子MP 377触摸屏运行稳定、通用性强, 该屏有MPI、Profibus、Profi Net多种通讯连接方式[2];采用Profi Net接口, 使用工业以太网, 其通讯速率快, 成本低廉, 稳定性高, 抗干扰能力强。

2.2 故障检测的方式

S7-300PLC利用Profibus-DP网络收集各个电机、变频器、各种检测器、编码器、行程开关等的状态、位置和信号, 通过软件编程处理使用工业以太网络送至MP377人机界面触摸屏。触摸屏通过软件组态, 即时显示各个设备的当前状态和信息。 (如图2)

2.3 远程控制的方式

在MP377触摸屏上组态启动、停止“软按钮”, 当按下需要的按钮后触发对应的变量, 通过工业以太网将信号传递至S7-300PLC, 编写控制程序[3], 远程控制相应的输送线启停, 无需再到电器控制柜旁操作。 (如图3)

2.4 编程与组态

统计生产中常见的故障信息, 编写故障信息列表, 对S7-300PLC程序进行修改, 设计故障诊断和远程控制PLC程序, 使其为西门子MP377触摸屏提供软件支持;编写触摸屏程序, 设置离散报警, 实时弹出故障画面。最后对S7-300重新进行组态, 添加西门子MP377触摸屏, 并把网络组态和硬件组态一起下载至电控系统的S7-300PLC中。

软硬件安装完毕后对所有故障点进行模拟测试, 当出现故障后在触摸屏主界面的下方弹出具体的故障信息同时可点击触摸屏, 详细查看故障信息。当条烟输送线运行中突然出现故障时 (如传送链带断裂) , 点击触摸屏上的远程控制按钮, 弹出远程控制画面, 可马上远程停止传送链带的运行, 避免故障损失的扩大。故障排除后通过西门子MP377触摸屏, 就可远程启动条烟输送线, 操作方便快捷。

2.5 故障排除流程对比

改造前装封箱机操作工看到条输送报警灯闪亮后, 开始分头查找故障点, 找到故障点后处理故障, 排除故障后再行走13-27米到条输送电器柜处启动输送线, 然后回到装封箱机处。

安装MP377人机界面触摸屏后, 装封箱机操作工看到条输送报警灯闪亮后, 直接在人机界面上看到故障点的具体位置和排除故障的方法, 排除故障后无需到电器柜处按下启动按钮, 直接在触摸屏上即可启动输送线。

3 应用效果

该项改进, 成本约为1.38万元, 全年共减少停机时间约100小时左右, 直接经济效益35万元。通过增加西门子触摸屏, 编写和修订PLC程序和MP377程序, 成功实现了对条烟输送系统的故障诊断功能, 故障显示信息比原来大大丰富, 实时弹出故障画面, 成为机电修理工维修设备的得力助手, 为快速排除故障提供指导和依据。增加的远程控制功能, 降低了故障造成的损失, 减轻了员工的劳动强度, 提高了条烟输送系统的运行效果。

参考文献

[1]廖常初.S7-300/400应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]王永华.现场总线技术及应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[3]崔坚.西门子S7可编程序控制器:STEP7编程指南[M].北京:机械工业出版社, 2007.