[發明專利]一種液位監測系統

在審

• 申請號: 202210615343.3
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115317721A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 常帥兵;庫閣閣;池曉航;李婉迪;周迎迎;陳亞茹
• 申請（專利權）人: 河南工學院
• 主分類號: A61M5/172
• 分類號: A61M5/172;G01F23/00;G01F23/80
• 代理公司: 鄭州銘晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41134
• 代理人: 張鵬

本發明實施例公開了一種液位監測系統，包括液位監測裝置和報警裝置，液位監測裝置包括液位檢測組件、處理器和無線通訊組件；液位檢測組件包括非接觸式液位檢測組件和傾角檢測組件，非接觸式液位檢測組件包括多個設置在待監測容器外壁周側的非接觸式液位傳感器；傾角檢測組件包括水平放置在待監測容器上方的傾角傳感器，傾角傳感器包括加速度計和陀螺儀；處理器用于進行姿態融合獲取待監測容器內液位傾斜角度，并修正所檢測的液位數據。采用本發明的技術方案，可以更加準確地估算出容器發生傾斜時的真實液位數據，再根據修正后的液位數據準確地判斷出液位是否過低，進而通過報警裝置發出提示信息進行報警，及時提示工作人員采取相應措施。

技術領域

本發明涉及液位監控技術領域，尤其涉及一種液位監測系統。

背景技術

通常，在大中小醫院及個人診所中，由于輸液是一個漫長的過程，醫護人員不可能時時刻刻陪伴在患者身邊，同時由于患者一般虛弱乏力、昏昏欲睡，家屬不能時時刻刻陪伴在身邊，一些老年患者，在很可能會出現視力上的問題導致看不清輸液瓶中剩余多少液體，輸液過程中病房分散，不同科室的患者年齡差別較大，護士頻繁巡查導致工作效率低、工作強度大，同時將消耗大部分體力。同時由于輸液藥瓶大小不一、輸液流速又受多種因素支配，因此傳統的輸液完全依靠視覺觀察才能掌握輸液狀態，在輸液瓶內藥物即將輸完時，應當立刻通知醫務人員或患者及時換藥或拔針，避免造成輸液管內進入空氣，甚至造成嚴重后果。

現有技術中的輸液報警裝置，由于其存在一些例如設備復雜、價格昂貴、實用性差等弊端，而且無法準確監測輸液瓶發生傾斜時的液位，據實地查證，大部分醫院和診所并未普遍使用此類裝置，仍舊采用傳統的視覺觀察的方法。

發明內容

本發明提供一種液位監測系統，以解決現有技術中的輸液報警裝置無法在容器發生傾斜時準確檢測液位的問題。

未達上述目的，本發明提供了一種液位監測系統，包括液位監測裝置和報警裝置，液位監測裝置包括液位檢測組件、處理器和無線通訊組件；

液位檢測組件包括非接觸式液位檢測組件和傾角檢測組件，非接觸式液位檢測組件包括多個設置在待監測容器外壁周側的非接觸式液位傳感器，分別用于檢測待監測容器內的液位數據；傾角檢測組件包括水平放置在待監測容器上方的傾角傳感器，傾角傳感器包括加速度計和陀螺儀，分別用于檢測待監測容器發生傾角的第一三軸角度數據和第二三軸角度數據；

處理器分別與非接觸式液位檢測組件和傾角檢測組件通訊連接，用于根據第一三軸角度數據和第二三軸角度數據進行姿態融合，根據融合結果獲取待監測容器內液位傾斜角度，并根據液位傾斜角度修正非接觸式液位檢測組件所檢測的液位數據；處理器還通過無線通訊組件與報警裝置通訊連接，用于根據修正后的液位數據控制報警裝置發出提示信息。

可選地，所述姿態融合包括卡爾曼濾波姿態融合，所述卡爾曼濾波姿態融合包括：

（1）基于傾角和傾角角速度之間的導數關系系統，以真實傾角角度和采用加速度計估算出陀螺儀常值偏差分別作為狀態參量，獲取相應狀態方程和測量方程：

式中，為包含固定偏差的陀螺儀輸出角速度，為加速度計經處理后得到的角速度值，為陀螺儀測量噪聲，為陀螺儀漂移誤差；

（2）獲取系統采樣周期T對應的狀態方程和測量方程：

式中，為k時刻的估算傾角，為加速度在k時刻的角速度；

（3）基于卡爾曼濾波濾波器獲得時刻的最優預測傾角：

其中，為k時刻的預測傾角，根據k-1時刻的最優預測傾角對k時刻的估算傾角進行校正獲得：；

式中，=，，是控制輸入，B是對應的控制輸入增益；

，為卡爾曼增益：；

式中，為H的轉置矩陣，R為系統過程測量誤差的協方差：；為的協方差，；其中，表示的轉置矩陣，是系統過程的噪聲協方差，；和分別是加速度計和陀螺儀測量的協方差。為加速度計和陀螺儀測量誤差。