秦慧亮

(汾市中心医院医学装备科，山西 临汾 041000)

1 手术层流室的功能与工作原理

手术层流室是采用空气洁净技术对微生物污染物采取不同程度的控制，以达到控制空间环境中空气洁净度适于各类手术之要求，并提供适宜的温、湿度，创建一个清新、洁净、舒适、细菌数低的手术空间环境。

手术层流室主要是利用新风机系统进行过滤悬浮颗粒工作，新风在风机的驱动下经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器使空气过滤满足洁净手术室悬浮颗粒的要求；通过紫外线灯进行杀菌工作，使空气满足洁净手术室细菌浓度要求；通过电加热器、空调或表冷器、加湿器进行温湿度调节工作，使空气满足洁净手术室温湿度要求；通过电动风阀确保洁净手术室充足的空气风量以及标准的压差要求。

2 传统人工操作存在的主要问题

传统手术室的操作对于新风机、紫外线灯、电加热器、空调、加湿器、电动风阀等都是通过具体的人工调解和控制，利用人工对手术层流室各项指标数据进行调节和监控，容易造成以下问题：

（1）百级、千级、万级手术室和负压感染手术室共用新风系统及温湿度控制系统，可能造成交叉感染，同时，各级手术室温湿度受新风系统影响很大，各手术室不能独立调节温湿度，目前，整套系统属于空调水系统，新风机组及自洁机组在夏季及冬季主要依靠中央空调制冷或制热，依赖性很强，而目前中央空调老旧，运行不稳定，再则层流位于顶层末端，水循环不畅导致温度不合适（正常水温要求为7 度，现在为14 度），直接影响手术室内温湿度，尤其是到了过度季节中央空调停机检修不工作，导致手术室内温湿度无法满足特殊手术要求。

（2）容易造成过滤耗材、电资源的极大浪费。在正常情况下，所有手术间在早7：00 ～晚11：00 都属于手术准备状态，所有的风机组、消毒系统、温湿度调控系统都处于工作状态，新风系统与自洁风机补风的连接方式采用后补方式，新风不经过自洁机组内的初中效过滤直接被送到手术室高效过滤器的前面，高效过滤器使用寿命大大降低，尤其是冬天北方雾霾天气严重，空气质量较差，过滤耗材更换频率更大。同时，如果个别自洁风机停止工作后，新风风道内的压力也会随之改变，可导致其他手术室压力不正常，所以工作人员只能等所有手术室都没有手术了，才能将所有风机同时关机，不能自主选择没有手术的手术室随时关停，如此造成电资源的极大浪费。

（3）无法实时掌握各手术间具体的数据指标情况。标准手术室属于Ⅰ类环境，平均菌数（cfu）要求在空气静态下小于或等于10cfu/m3，温度区间21 ～25℃，最佳（21 ～22℃），湿度区间30%～60%（最佳50%），利用人工进行监管和调控，存在无法及时协调配合的问题，比如设定好室内温度，但是，空调和电加热器随着工作时间，会持续改变手术间的温度，虽然仪器设定了标准功率和温度，但是，对手术间的实际温度变化无法及时了解。人工巡查过程中查看空调只能看空调工作状态，查看具体手术室只能了解所查看手术室温湿度情况，有手术的情况下，对数据进行了解不全面，对于全体手术间的运行情况掌握不充分。例如，我院有13 个手术室，10 组风机系统，4 组为新风机组，6 组为自洁机组，传统情况下，对手术间的监控只能逐个进行登记，了解具体信息，无法对手术室安排手术情况、各类数据实际情况有全面的掌握。

3 物联网改造方案和手机终端智能化操作的探索

3.1 层流手术室空调机组改造的方案和设想

（1）理论上需要将百级、千级及负压手术室的自洁机组的新风系统独立，但是，由于是旧系统，改造难度大，所以建议将原有的2 号自洁机组改造为新风机组，专门为6 号机组（11、12、13 手术室自洁风机）提供新风，如此可以解决3 个问题，一是将11、12、13（此3 个手术室相对比较独立）三个手术室均作为正负压切换手术室；二是特殊情况下可以为手术室提供全新风；三是原有的8 号新风机组只需要控制8 个（1、2、3、6、7、8、9、10）手术室的温湿度及压力，负荷减轻，更节能。

（2）改造新风补给方式，将原有的后补方式改造为前补方式，并且风道上加配电动风阀，加强全过程实时监控。同时，新风系统内加配除湿系统，确保湿度稳定在40%～60%。再则改造层流水系统，将2 号楼上的热泵型空调水系统通过加配管道和层流水系统连接在一起，如此在春秋过渡季节（中央空调停止运行时）可以为层流提供合适的水温，以确保过渡季节手术室内温湿度正常。

（3）对风机及整个风道系统进行一次彻底的清洗。风道狭窄，清洗工作异常艰难，部分风道使用机器人打扫，部分风道由人工将每节风道拆下清洗。

3.2 PLC 在手术间智能控制工作原理

为了加强对手术层流室的全面电子化控制，探索运用PLC（Programmable Logic Controller）技术把手术间的温湿度传感器、压差传感器、风机启动控制台等信息建立内部逻辑运算指令，把定时、开关、调控等信息通过与手机终端建立联系来对其进行远程查看和控制。中央控制系统PLC 根据温湿度及压差的变化，动态调节电加热，加湿器，风阀，空调等，从而使手术室温湿度，压差处于一个动态的稳定状态，满足洁净手术室各级别的要求。

3.3 层流手术室手机终端智能化操作具体实施

（1）硬件设施：新购维纶触摸屏2 个，型号为TK8071iP；新购电子压差器13 个，具有显示及485 通讯功能；西门子s7-200 一个（利用报废设备配件）；原来的2 个西门子PLC；1 台数控云物联网盒子；自做485 及PPI 通讯线。

（2）软件：西门子PLC V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9 编程软件；维纶触摸屏组态软件EasyBuilder；数控云盒子编程软件SuKConfig；数控云盒子组态网络平台。

（3）组态思路：组态一路：云盒子的485 端口作为主站，PLC1 端口0、PLC2 端口0 以及13 个压差器作为从站，从站号分别为：PLC1 端口0 站号为10，PLC2 端口0 站号为11，13 个 压 差 器 站 号 为：1、2、3、4、5、6、7、8、9、16、17、18、19。通讯协议为modbus rtu，自制485 通讯线，连接方式为手牵手方式。

组态二路：云盒子的WAN 口和维纶屏1 的网口组态，压差值显示在触摸屏1 上。通讯协议为TCP/IP 协议，连接方式为通过路由器连接。

组态三路：触摸屏1 的232com 口作为主站，PLC1 和PLC2 的端口1 作为从站，站号为：触摸屏1 主站号为0，PLC1 端口1 从站号为2，PLC2 端口1 从站号为3。通讯方式为西门子的S7-200PPI 协议，自制485 通讯线，连接方式为手牵手方式。

组态四路：触摸屏2 的232com 口作为主站，PLC3 的端口0 作为从站（PLC3 用来控制新风9 号机及新风10 号机），通讯协议为西门子s7-200-200 的PPI 协议，连接方式为485 通讯。

4 物联网改造及手机终端智能化操作的优点

（1）在空调机房实现对所有手术室各项数据的实时监控。可以通过触摸屏1 和2 来监控并调节PLC1、PLC2、PLC3的数据，从而达到控制各手术室的温湿度显示以及压差的监控。我院现有层流手术室13 间，其中1 间为百级，3 间为千级，9 间为万级，层流机房现共有10 台风机机组，通过改造，实现了对各手术间各项数据的动态实时监控。

（2）实现手机的远程监控及调节功能。维纶屏2 监视并控制PLC3，从而控制新风9 和10 号机组。维纶屏1 一是监视并控制PLC1、PLC2，从而控制新风7 号、8 号机组以及洁净1 ～6 号机组；二是显示13 个手术室的压差。手机客户端APP 程序通过数控云盒子监视并控制PLC1、PLC2、PLC3，从而控制10 个机组；再则实时显示13 个手术室的压差，以及实时显示报警信息、动静态曲线分析等。

（3）可以大大节约用电成本。以我们医院为例，10 台风机组系统总功率为250kW/s，工作一天总用电量为4000kWs，如果采用对手术室的全面监控，对于空置手术间进行及时关停，至少每天可以节约用电量20%～35%，为医院节约成本1000 元左右。

（4）此技术可以实现多人共同控制并大范围推广。我们安装的云盒子系统，只需要安装在网络信号可以覆盖的区域即可，并且在线注册人员可以多达500 人，层流室维护工程师和手术室工作人员均可以登陆操作界面，对手术室各个手术间的情况进行了解和远程控制。

此系统安装成本较低，可以根据全国各地医疗手术场所实际情况，进行科学合理化的编程和设计，充分满足多样化需求。