Мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений

Ксения Ульянцева

Мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений

Объект исследования – мониторинг показателей температуры и влажности, направленный на обеспечение климатического контроля в медицинских помещениях. Целью работы является разработка устройства и программного обеспечения, которое позволит осуществить климат-контроль в помещениях больницы. Основными задачами данной выпускной квалификационной работы являются: 1. Исследование предметной области и проведение анализа рассматриваемой проблемы; 2. Изучение методов и способов решения рассматриваемой проблемы, а также изучение технических аспектов предметной области; 3. Проектирование предложенного технического решения; 4. Разработка программного обеспечения для решения данной проблемы. Область применения: разрабатываемый прибор предназначен для измерения температуры и влажности наружного воздуха в медицинских помещениях и отображения текущих значений данных показателей на экране компьютера.

Биотехнология

Дипломы

Вуз: Юго-Западный государственный университет (ЮЗГУ)

ID: 5f32754ecd3d3e0001b70b09

UUID: d08a18e0-bdec-0138-16ce-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 420

18.5

Ксения Ульянцева

Юго-Западный государственный университет (ЮЗГУ)

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,4 МБ

Поделиться работой

Минобрнауки России Юго-Западный государственный университет Кафедра биомедицинской инженерии е ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА ПО ПРОГРАММЕ БАКАЛАВРИАТА 12.03.04 Биотехнические системы и технологии, (код, наименование ОП ВО: направление подготовки, направленность (профиль)) профиль «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» Мобильное устройство мониторинга температуры для системы (название темы) климатического контроля медицинских помещений Дипломный проект (вид ВКР: дипломная работа или дипломный проект) Автор ВКР Группа ___________________________ К.А. Ульянцева (подпись, дата) (инициалы, фамилия) БМ-51б Руководитель ВКР ___________________________ (подпись, дата) Нормоконтроль ___________________________ (подпись, дата) Р.А. Крупчатников (инициалы, фамилия) О.В. Шаталова (инициалы, фамилия) ВКР допущена к защите: Заведующий кафедрой ___________________________ (подпись, дата) Курск 2019 г. Н.А. Кореневский (инициалы, фамилия)

Минобрнауки России ЮгоЗападный государственный университет Кафедра биомедицинской инженерии УТВЕРЖДАЮ: Заведующий кафедрой ____________________________ (подпись, инициалы, фамилия) «____» ___________ 20___ г. ЗАДАНИЕ НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ ПО ПРОГРАММЕ БАКАЛАВРИАТА Студент Ульянцева К.А. и шифр 15-06-0113 группа БМ-51б (фамилия, инициалы) 1. Тема Мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений утверждена приказом ректора ЮЗГУ от «____» ________ 20___ г. № _____ 2. Срок представления работы к защите «____» ________ 20___ г. 3. Исходные данные (для проектирования, для научного исследования): задание руководителя 4. Содержание работы (по разделам): 4.1. Обозначения и сокращения 4.2. Введение 4.3. Анализ проблемы обеспечения климатического контроля в медицинских помещениях и постановка задач исследования 4.4. Медико-технические требования 4.5. Обоснование структурной схемы устройства 4.6. Выбор элементной базы 4.7. Разработка программного обеспечения и проверка его работоспособности 4.8. Заключение 4.9. Список использованных источников 5. Перечень графического материала: Плакат 1 – Схема электрическая структурная Плакат 2 – Схема электрическая принципиальная Плакат 3 – Алгоритм работы программного обеспечения Плакат 4 – Интерфейсные окна программного обеспечения Руководитель работы (проекта) _________________ Р.А. Крупчатников (подпись, дата) Задание принял к исполнению ________________ (подпись, дата) (инициалы, фамилия) К.А. Ульянцева (инициалы, фамилия)

РЕФЕРАТ Выпускная квалификационная работа изложена на 86 страницах, включает в себя 5 разделов, введение и заключение, 42 рисунка, 7 таблиц, 5 формул и 35 литературных источников. Перечень графического материала: Плакат 1 – Схема электрическая структурная, Плакат 2 – Схема электрическая принципиальная, Плакат 3 – Алгоритм работы программного обеспечения, Плакат 4 – Интерфейсные окна программного обеспечения. Ключевые слова: климатический контроль, мониторинг температуры и влажности, программное обеспечение, устройство мониторинга климатических показателей. Объект исследования – мониторинг показателей температуры и влажности, направленный на обеспечение климатического контроля в медицинских помещениях. Целью работы является разработка устройства и программного обеспечения, которое позволит осуществить климат-контроль в помещениях больницы. Основными задачами данной выпускной квалификационной работы являются: 1. Исследование предметной области и проведение анализа рассматриваемой проблемы; 2. Изучение методов и способов решения рассматриваемой проблемы, а также изучение технических аспектов предметной области; 3. Проектирование предложенного технического решения; 4. Разработка программного обеспечения для решения данной проблемы. Область применения: разрабатываемый прибор предназначен для измерения температуры и влажности наружного воздуха в медицинских помещениях и отображения текущих значений данных показателей на экране компьютера.

ABSTRACT The final qualifying work consists of 5 sections, introduction and conclusion set out on 86 pages. It contains 42 figures, 7 tables and 5 formulas. 35 literary sources were used to write the work. List of graphic material: Poster 1 – Diagram of electrical structural, Poster 2 – Circuit diagram of electrical, Poster 3 – the Algorithm of the software, Poster 4 – Software interface windows. Key words: climate control, monitoring of temperature and humidity, software, monitoring device of climate indicators. The object of the study – monitoring of temperature and humidity, aimed at providing climate control in medical facilities. The aim of the work is to develop a device and software that will allow to carry out climate control in the premises of the hospital. The main objectives of this final qualifying work are: 1. Research of the subject area and analysis of the problem under consideration; 2. The study of methods and methods of solving the problem, as well as the study of technical aspects of the subject area; 3. Design of the proposed technical solution; 4. Development of software to solve this problem. Field of application: the developed device is designed to measure the temperature and humidity of the outdoor air in medical facilities and display the current values of these indicators on the computer screen.

СОДЕРЖАНИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 7 ВВЕДЕНИЕ 8 1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В МЕДИЦИНСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9 1.1 Необходимость создания комфортных условий в помещениях медицинского назначения 1.2 Анализ 9 существующих средств контроля климатических показателей в помещениях 1.3 Обобщение 17 результатов анализа и постановка задач исследования 27 2 МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ 32 3 ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 41 4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 43 4.1 Датчик температуры и влажности 43 4.2 Ethernet-модуль ESP-12E 44 4.3 Дисплей 47 4.4 Блок питания 49 4.5 Блок USB-интерфейса 54 5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОВЕРКА ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ И 57 5.1 Программное обеспечение 57 5.2 Назначение устройства 58 5.3 Проверка работоспособности программы 58 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 82 ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм. Лис. № докум. Подп. Разраб. Ульянцева Пров. Крупчатников Т.контр Н.контр Шаталова Кореневский Утв. Дат Мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений Пояснительная записка Лит. У Лист 5 Листов 86 ЮЗГУ – БМ51б

На отдельных листах: Плакат 1 – Схема электрическая структурная; Плакат 2 – Схема электрическая принципиальная; Плакат 3 – Алгоритм работы программы; Плакат 4 – Интерфейсные окна программного обеспечения. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 6

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ АЦП – Аналого-цифровой преобразователь; ВБИ – внутрибольничная инфекция; ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения; ЛПУ – лечебно-профилактическое учреждение; ПО – программное обеспечение; ПК – персональный компьютер; ПЭВМ – Персональная электронно-вычислительная машина; ЮЗГУ – Юго-Западный государственный университет. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 7

ВВЕДЕНИЕ Микроклимат – это сочетание физических факторов, которые оказывают влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его самочувствие, работоспособность, здоровье и производительность труда. Микроклимат оказывает влияние практически на все процессы, происходящие в живом организме. Под влиянием температурного воздействия в организме начинаются процессы, включающие биофизическую и биохимическую фазы изменений и достигающие уровня сложных физических реакций. При определенном уровне их напряжения в организме могут развиваться патологические процессы. Микроклимат помещений лечебных учреждений определяется сочетанием температуры, влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей и их тепловым излучением. Параметры микроклимата определяют теплообмен организма человека и оказывают существенное влияние на функциональное состояние различных систем организма, самочувствие и здоровье. Оптимизация микроклимата в помещениях больницы способствует благоприятному течению и исходу болезни, т.к. компенсаторные возможности больного ограничены, чувствительность к неблагоприятным факторам окружающей среды повышена. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 8

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В МЕДИЦИНСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Необходимость создания комфортных условий в помещениях медицинского назначения Создание комфортных условий в помещении является важной социальной задачей, так как внутренняя среда оказывает непосредственное влияние на состояние здоровья человека. Понятие температурного комфорта для каждого человека индивидуально [1]. Тепловой комфорт человека зависит не только от надетой на него одежды и степени его подвижности, но и от параметров микроклимата помещения [2]. Микроклимат – совокупность факторов воздушной среды, отражающая влияние на теплообмен организма человека в помещении [3]. Благоприятным является микроклимат, когда количество теплоты, произведенной организмом человека, равно количеству теплоты, отданного человеком в окружающую среду [2]. Выделяют пять основных параметров микроклимата в помещениях [3]: 1) температура воздуха; 2) влажность воздуха; 3) скорость движения воздуха; 4) тепловое (инфракрасное) излучение; 5) температура нагретых поверхностей отопительных приборов. Самым важным фактором комфортности является показатель температуры в помещении. Например, низкие температуры провоцируют отдачу тепла организмом человека, тем самым снижая его защитные функции. Если человек, находясь в помещении, будет постоянно страдать от переохлаждения, то подверженность частым простудным или же Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 9

инфекционным заболеваниям гарантирована. Аналогичная ситуация складывается и с очень высокой температурой в помещении (более 27 ºС). Борясь с жарой, организм выводит соль из организма. Данная ситуация чревата снижением иммунитета, нарушением водно-солевого баланса, который, как известно, регулирует работу многих систем в организме. Вторым по значимости фактором, оказывающим влияние на теплообмен человека, является влажность воздуха. Её физиологическая роль состоит в том, что температура воздуха будет оказывать неблагоприятное воздействие при выраженной степени насыщения воздуха парами воды [2]. В меру влажный воздух (φ=40-60%) создает комфортные условия для работ и отдыха. К примеру, в зимний период он способствует укреплению иммунитета, так как не позволяет пересыхать слизистой и становиться уязвимым для вирусов, в летний период при комфортной влажности легче переносить жару и поддерживать здоровое состояние кожи. Очевидно, что с повышением температуры воздуха происходит увеличение влагосодержания [4]. Из этого следует, что влияние температуры воздуха на организм человека неразрывно связано с показателем влажности в помещении. Неблагоприятное воздействие как высокой, так и низкой влажности оказывает существенное влияние на показатель температуры в помещении. Так, например, большая влажность при температуре воздуха выше 25 ºС способствует перегреванию организма вследствие затруднения отдачи тепла путем испарения воды с поверхности кожи. Даже при отсутствии видимого потоотделения (при 15-20 ºС) человек теряет через кожу около 0,4-0,6л воды в сутки и с выдыхаемым воздухом – 0,3-0,4 л. Из этого следует, что в результате перегревания наблюдается ухудшение самочувствия, ощущения тяжести и духоты. Значительная влажность в сочетании с низкой температурой воздуха способствует охлаждению организма. Это объясняется тем, что теплоемкость водяных паров больше теплоемкости воздуха, поэтому на нагревание Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 10

холодного сырого воздуха расходуется больше тепла. Такое состояние микроклимата в помещении отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, так как продолжительное пребывание людей в сырых, плохо отапливаемых помещениях понижает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, а также к ревматизму, туберкулезу и заболеваниям почек. Объективно оценить влияние показателя температуры в помещении на организм человека возможно при измерении влажности в помещении, так как между данными показателями существует прямая взаимосвязь. Следует отметить, что для мониторинга температуры в медицинских помещениях необходимо уделять особое внимание пациентам, которые находятся на лечении. Поэтому для комфортного пребывания пациента в палате больницы целесообразнее осуществлять мониторинг температуры совместно с измерением показателем влажности. Одним из нормативных документов, устанавливающих правила оценки параметров микроклимата помещений жилых и общественных зданий, является ГОСТ 30494-2011 [5]. Помещения согласно СНиП 41-01-2003 классифицируются на три группы [6]. К первой группе относятся помещения жилых, общественных и административных зданий. Ко второй группе относятся производственные помещения, различаемые по степени тяжести выполняемой физической работы на: легкой, средней и тяжелой тяжести. К третьей группе относятся помещения лечебно-профилактических (ЛПУ), учебных и дошкольных учреждений. В Российской Федерации существуют разнообразные лечебно- профилактические учреждения (ЛПУ) [7]. К ним относятся: 1) Больничные учреждения (больницы различной мощности); 2) Диспансеры (противотуберкулезный, кожно-венерологический, онкологический, психоневрологический и т.д.); Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 11

3) Амбулаторно-поликлинические учреждения (городские, районные, стоматологические поликлиники, медико-санитарные части, врачебные здравпункты на предприятиях и т.д.); 4) Учреждения охраны материнства и детства (родильные дома, детские консультации, ясли, дома ребенка); 5) Санаторно-курортные учреждения; 6) Учреждения скорой медицинской помощи; 7) Санитарно-противоэпидемические учреждения (центры гигиены и эпидемиологии, противомалярийные станции, дезинфекционные станции и т.д.). Обеспечение микроклимата в зданиях медицинского назначения или ЛПУ является сложной, требующей специальных знаний, опыта и нормативных документов, задачей из-за наличия в одном здании больницы помещений различных классов частоты [8]. Так, например, в помещениях классов чистоты А и Б относительная влажность не должна превышать 60% [2]. Кроме того в помещении больничной палаты круглый год необходимо поддерживать параметры воздуха на уровне теплового комфорта для человека, которые нормируются по температуре и влажности воздуха в зоне обитания людей [9]. Расчетные параметры микроклимата для помещений постоянного пребывания больных должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 31-06-2009 [10, 11]. Отопительные и допустимые показатели микроклимата на рабочих местах персонала должны определяться в соответствии с СанПиН 2.2.4.335916 [10, 12]. К примеру, оптимальными значениями температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в помещениях общего профиля соответственно являются для холодного периода года – 21-22 °С, 30-45%, 0,1 м/с; для теплого периода года – 23-24 °С, 30-35%, 0,15 м/с [10, 13, 14]. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 12

В настоящее время в больничных палатах, как правило, нет средств охлаждения воздуха. Это приводит к тому, что в жаркое лето создает крайне тяжелые условия для людей, находящихся в этих помещениях. Особенно это неблагоприятно отражается на физическом состоянии людей, имеющих различные заболевания сердечно-сосудистой системы [9]. Расчетную температуру воздуха помещений больниц, родильных домов и других лечебных стационаров определяют по СанПиН 2.1.3.2630-10 [15]. Рекомендуемая расчетная температура воздуха помещений лечебных, профилактических, вспомогательных и научно-исследовательских учреждений приведена в таблице 1.1 [2]. Таблица 1.1 – Расчетная температура для различных классов частоты помещений различных ЛПУ Наименование помещения Класс частоты 1 Операционные, послеоперационные палаты, реанимационные залы (палаты), в том числе для ожоговых больных, палаты интенсивной терапии, родовые, манипуляционныетуалетные для новорожденных Послеродовые палаты, палаты для ожоговых больных, палаты для лечения пациентов в асептических условиях, в том числе для иммуннокомпрометированных Послеродовые палаты с совместным пребыванием ребенка, палаты для недоношенных, грудных, травмированных, новорожденных (второй этап выхаживания) 2 А Расчетная температура, °С 3 21-24 Б 21-23 Б 23-27 Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 13

Продолжение таблицы 1.1 1 Шлюзы в боксах и полубоксах инфекционных отделений Рентгенооперационные, в том числе ангиографические Стерилизационные при операционных Палатные секции инфекционного отделения, в том числе туберкулезные Палаты для взрослых больных, помещения для матерей детских отделений Шлюзы перед палатами для новорожденных Процедурные магнитнорезонансной томографии Процедурные и асептические перевязочные, процедурные бронхоскопии Процедурные с применением аминазина Процедурные для лечения нейролептиками 2 В 3 22-24 Б 20-26 Б 20-27 В 20-26 В 20-26 В 22-24 В 20-23 Б 22-26 В 20 В 18 Кроме того немаловажным аспектом при анализе данной проблемы является взаимосвязь распространения внутрибольничных инфекций (ВБИ) и микроклимата в помещении. За последние десятилетия в нашей стране и за рубежом отмечается рост гнойно-воспалительных заболеваний, вызванных инфекциями, которые по определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) принято называть внутрибольничными [16]. В настоящее время ВБИ являются одной из основных причин заболеваемости и смертности госпитализированных больных. Присоединение ВБИ к основному заболеванию нередко сводит на нет результаты лечения, увеличивает послеоперационную летальность и длительность пребывания больного в стационаре. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 14

При анализе заболеваний, вызванных внутрибольничными инфекциями (ВБИ), было выявлено, что их частота и продолжительность находятся в прямой зависимости от состояния воздушной среды помещений больниц [16]. К примеру, низкий уровень влажности приводит к пересыханию слизистой оболочки в носу и горле, которая является естественной защитой против инфекций, передающихся воздушным путем. Поэтому без данной защиты человек намного более уязвим для простуды, гриппа и других вирусов. Так показания нормального уровня относительной влажности для организма человека должны составлять порядка 50% RH. При уровне влажности менее 40% может быть нанесен большой, а зачастую и непоправимый вред здоровью пациента. Одними из первых симптомов чрезмерно сухого воздуха являются воспаленные глаза и сухость в горле. Поскольку глаза особенно чувствительны, то тонкий слой влаги на роговице имеет свойство быстро испаряться. Пересушенный воздух также ведет к образованию избыточной пыли, что пагубно сказывается на здоровье пациентов с заболеваниями легочных путей. Помещения операционных являются одним из самых ответственных звеньев в структуре больничного здания с точки зрения важности хирургического процесса, а также обеспечения особых условий микроклимата, необходимых для удачного его проведения и завершения [16]. В частности, контроль температуры и влажности в помещениях операционных больниц необходим для соблюдения [17]: – комфортных условий для работы персонала, использующего специализированную одежду из плотного материала; – микробиологической чистоты воздуха, так как интенсивность выделения микроорганизмов напрямую зависит от температуры среды; – предотвращения негативных физиологических симптомов, таких как Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 15

высыхание слизистой оболочки у людей. В помещениях операционного блока основными источниками тепловыделения являются люди и освещение. Медицинский персонал, проводящий операцию, одет в специальные защитные костюмы, шапочки и фильтрующие повязки на рот и уши. Поэтому в процессе проведения длительных (до 4–5 ч) операций медицинский персонал испытывает значительные физические нагрузки, которые вызывают усиленное потоотделение, что сопровождается значительными тепло-влажностными нагрузками на помещение операционной [13]. Также в операционных залах и других чистых помещениях очень важно предупредить возникновение разряда статического электричества, которое возникает при относительной влажности воздуха ниже 40%. Это может помешать работе врачей и опасно для жизни пациентов во время операции. Кроме того, из-за возникнувшей искры могут воспламениться газы, используемые анестезиологами. Не менее опасна ситуация из-за нарушения работы электронных приборов в результате разряда, как в операционной, так и в реанимации и в других палатах, где жизнь пациента зависит от работы аппаратуры. При операциях и открытых ранах влага тканей нашего организма быстрее испаряется, следовательно, возникает опасность возникновения экссудации. Так при увлажнении помещения, мы предупреждаем эту ситуацию, а также, в послеоперационный период или при наличии открытых ран, например ожогов, ускоряем их заживление. Этот метод влажного заживления ран получил в последние годы широкую поддержку врачейспециалистов. В свою очередь следует отметить, что при нарушении микроклимата в операционных повышается риск распространения инфекционных заболеваний и появления осложнений в реабилитационный период. Оптимальный уровень влажности в операционной составляет 50 процентов [18]. При снижении этого показателя до значения менее 40 процентов Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 16

повышается риск нанесения непоправимого вреда здоровью пациентов, образования избыточной пыли. Именно поэтому соблюдение оптимального уровня влажности воздуха в операционных, соответствующего требованиям санитарно-гигиенических норм, является такой же важной задачей, как обеспечение здоровых микроклиматических условий в детских садах. В частности, поддержание относительной влажности выше 40% необходимо в родильных залах и в послеродовых палатах, так как новорожденные очень чувствительны к недостаточной влажности в помещении. Особое внимание так же следует уделить помещениям, в которых находятся больные с нарушениями дыхательных путей и легких, так как при недостаточной относительной влажности их состояние значительно ухудшается. В медицинских учреждениях, где находятся больные преклонного возраста чрезвычайно важно увлажнение, поскольку и кожные покровы, и слизистые, и дыхательные пути пожилых людей требуют постоянного дополнительного увлажнения. 1.2 Анализ существующих средств контроля климатических показателей в помещениях Проблема обеспечения качества воздуха в помещениях медицинских учреждений остается одной из наиболее актуальных на протяжении последних десятилетий [19]. Системы управления климатом используется для поддержания и изменения параметров температуры, влажности и циркуляции свежего воздуха внутри помещений. Современные системы управления климатом представляют собой довольно регулирования, осуществляющие сложные системы автоматического поддержание параметров воздуха в Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 17

контролируемых объемах в заданных пределах на основании сигналов, поступающих с датчиков температуры и влажности [20]. В работе [21] описана система контроля температуры и влажности в помещении по средствам беспроводной технологии передачи измерительной информации. Данная система удаленного мониторинга основана на программно-аппаратных средствах платформы Arduino с микроконтроллером Atmega 328P. В качестве датчика температуры и влажности используется сенсорная микросхема SHT21, поскольку она имеет более высокие метрологические характеристики. Передача данных с датчика на ПК реализована с помощью принципа кодоимпульсной модуляции. Передатчик измерительного радиоканала 433 МГц выполнен на типовой схеме и имеет выходную мощность на эквиваленте нагрузки 50 Ом до 15 мВт. Данная система мониторинга климатических условий серверного помещения производит измерения и передает измерительную информацию на пульт системного администратора. Микроконтроллер, в свою очередь, на стороне приема производит обработку полученной информации с последующим выводом на монитор и регистрирующее устройство. В момент фиксирования критического показания температуры или влажности активируется устройство акустического оповещения. Помимо описанной выше системы существует еще один вариант обеспечения климат контроля в помещения. Для реализации данного проекта в работе [22] основными элементами устройства являются микроконтроллер AVR Atmega 8515 и термодатчик DS18B20. Принцип работы данного прибора заключается в следующем: при включении устройства на дисплей выводится информация о подключенных датчиках измерения температуры. Затем показания, которые поступают с датчиков, выводятся на дисплей. После этого происходит сравнение температуры окружающей среды с температурой, которую необходимо поддерживать в помещении. При анализе данного показателя выводится Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 18

решение, которое позволяет при необходимости включить кондиционер или же нагревательный элемент. Температура, которую необходимо поддерживать в помещении, задается программно. В целях поддержания требуемого климатического режима в помещении была разработана система локального контроля и мониторинга температуры и влажности [23]. Локальная система разработана под управлением микроконтроллера Arduino UNO, а в качестве датчика температуры и влажности использован DHT22, в виду его малой погрешности и большого диапазона считываемых данных. Для работы с данной системой её необходимо подключить к компьютеру через USB-порт и запустить соответствующую программу. Система осуществляет передачу данных в режиме «online» и вывод обновленных данных на экран с интервалом около двух секунд. При этом данные, собранные после запуска программы, хранятся до тех пор, пока пользователь не закроет ее (возможно хранение данных с записью их в отдельном файле). Для прослеживания изменений предусмотрен просмотр графиков изменения параметров температуры и влажности с течением времени. Кроме того к системе сигнализации, которая позволяет превышении заданных норм. возможно подключение предупредить Также звуковой пользователя возможно при подключение терморегуляторов, осушителей или увлажнителей, которые будут работать автоматически, поддерживая заданные пользователем нормы температуры и влажности. Помимо описанных выше систем контроля климатических показателей существует устройство, позволяющее проводить дистанционный мониторинг окружающей среды на основе технологии беспроводных сенсорных сетей [24]. Данная полезная модель предназначена для непрерывного контроля температуры, влажности, освещенности в атмосфере, жилых и производственных помещений. Устройство содержит, по меньшей мере, один Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 19

метеодатчик (1), блок световой сигнализации (2), систему управления (3), сменный программируемый модуль (4), состоящий из микроконтроллера (5), внешней памяти (6) и приемопередатчика (7), соединенного с блоком интерфейсов (8), который соединен, по меньшей мере, с выходом метеодатчика (1), интерфейсным устройством соединения с персональным компьютером (9), а также блоком электропитания (10) (рисунок 1.1). Сменный программируемый модуль (4) включает в себя приемопередатчик (7), совместимый со стандартом IEEE 802.15.4 для работы в составе беспроводной сенсорной сети. Блок интерфейсов (8) содержит интерфейсы сопряжения I2С (11), SPI (12), UART (13), а также блок световой сигнализации (2) и программируемую систему управления (3), которые соединены с интерфейсным устройством сопряжения (14). Рисунок 1.1 – Блок-схема полезной модели Принцип работы данного устройства заключается в следующем: сигнал с метеодатчика (1), через блок интерфейсов (8) поступает на сменный Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 20

программируемый модуль определенные отрезки интерфейсного блока (4), времени (8) микроконтроллер по считывает (5) которого интерфейсу данные с через сопряжения (14) метеодатчиков (1), обрабатывает и сохраняет их во внешней памяти (6). Приемопередатчик (7) принимает сигналы из беспроводной сенсорной сети и передает их в цифровом виде на микроконтроллер (5), который анализирует полученные данные, считывает из внешней памяти (6) сохраненную информацию и отправляет ее на приемопередатчик (7) для передачи в сеть. В случае, если происходит превышение измеренного значения метеопараметра выше предельно допустимого, то микроконтроллер (5) включает блок световой сигнализации (2) и, не ожидая сигнала запроса из беспроводной сенсорной сети, передает данные на приемопередатчик (5) для передачи в беспроводную сенсорную сеть. Основными преимуществами данного устройства являются низкое энергопотребление и высокое быстродействие, за счет обработки микроконтроллером сигналов, поступающих в реальном масштабе времени с метеодатчиков. Благодаря универсализации и возможности автономной работы устройство позволяет работать с различными типами метеодатчиков без изменения своей структуры и в составе сенсорной сети может осуществлять дистанционный мониторинг в труднодоступных местах. Для автоматизированного контроля параметров окружающей среды разработано энергонезависимое устройство [25]. Данная полезная модель к области контроля параметров окружающей среды, преимущественно, в производственных помещениях. К таким параметрам относятся: метеорологические (температура, влажность воздуха, давление), экологические (химический состав воздуха, в том числе, наличие и концентрация токсичных газов) и производственные (уровень шума, освещенность, вибрационная нагрузка и др.). На рисунке 1.2 представлена блок-схема данного устройства. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 21

Рисунок 1.2 – Блок-схема энергонезависимого устройства Энергонезависимая система автоматизированного контроля содержит метеорологические датчики (1) температуры (KTY81-210), влажности, воздуха (HIH-4000-001), давления (24PCDFA6A), экологические датчики (2), определяющих химический состав воздуха (CDW), датчики измерения показателей производственной среды (3): уровня шума - датчик типа ECM8000, уровня освещенности - датчик типа HSDL-9001, уровень вибрации измеряется датчиком типа MVSO 608.02. Интеграторы (4) на каждый из датчиков (1, 2, 3) и преобразователи сигнала (5) на каждый интегратор выполнены на микропроцессорах ATTINY13A . Блок измерения (6), а также задатчики (7) предельно допустимых значений, блоки сравнения (8), блоки сопряжения (9) выполнены на базе микропроцессоров ATXMEGA128A1. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 22

Блок питания (10) представляет собой источник стабилизированного напряжения LM2575T ADJ. Блок управления режимами (11) выполнен на микропроцессорах ATXMEGA128A1. Блок управления и связи (12) выполнен на базе микросхемы интерфейса ST1480ACDR. Монитор питания (13) представляет собой компаратор, в частности, типа LM339. Дополнительным источником питания (14) служит аккумуляторная батарея. Буфер питания (15) представляет собой электролитический конденсатор большой емкости (2000 мкф). Блок энергонезависимой памяти (16) выполнен на базе микросхемы AT24C08. Блок ввода-вывода (17) выполнен на микросхеме ST1480ACDR. Газоразрядники (18) типа 4DS090H последовательно соединены с супрессорами (19) типа P4SMA18A. Устройство также снабжено блоком сигнализации (22). Реализация отличительных признаков полезной модели обеспечивает важный технический результат: уменьшение до безопасного уровня влияния электромагнитных помех, в том, числе, оказывающих наиболее сильное воздействие на работу устройства. В результате значительно повышается надежность работы устройства: фактически исключаются сбои в работе, предотвращается выход из строя линий подключения датчиков. Существует также портативная метеостанция с программным обеспечением для формирования краткосрочного прогноза с возможностью удаленного использования («NEVA») [26]. Предложенная полезная модель относится к области приборов для индикации состояний погоды путем измерения нескольких переменных величин. Она может быть использована для съема метеорологических данных, краткосрочного прогноза погоды и отправки данных на веб-сервер для их дальнейшего отображения посредством веб-интерфейса. Работа данного устройства заключается в следующем: удаленное снятие, обработка и выдача климатических показателей для контроля погодной ситуации. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 23

Портативная метеостанция NEVA позволяет пользователю при помощи любого устройства, имеющего доступ к Интернету, получить информацию о погоде в помещении. Для работы данное устройство необходимо обеспечить подключение к сети Интернет, либо с использованием Wi-Fi, либо при помощи Ethernet. Для обеспечения надежности получаемой информации в устройстве предусмотрена функция аутентификации и авторизации пользователей. Данная модель оснащена рядом функций, позволяющих определить температуру, влажность воздуха, атмосферное давление, освещенность, часы реального времени, «ощущаемость» температуры, вероятность ночных заморозков, краткосрочный прогноз погоды и веб-интерфейс. Портативная метеостанция NEVA работает в автоматическом режиме сбора, обработки и передачи информации в центр обработки данных (рисунок 1.3). Рисунок 1.3 – Схема взаимодействия элементов устройства Для обеспечения взаимодействия между пользователем и метеостанцией предусмотрен веб-интерфейс. За счет реализации вебинтерфейса удалось достичь большого количества платформ, которые возможно подключить к разработанной полезной модели. Так, например, пользователь может получить метеоинформацию при помощи компьютера, Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 24

мобильного устройства или планшета, открыв веб-браузер и введя IP-адрес метеостанции. В качестве аппаратной основы устройства были выбраны микрокомпьютер Raspberry Pi 2 и микроконтроллер Arduino Nano. Микрокомпьютер применяется для обработки метеоданных, формирования краткосрочного прогноза, передачи данных на веб-сервер и формирования веб-интерфейса. Использование микроконтроллера позволяет обеспечить сбор информации с датчиков и их последующую передачу на микрокомпьютер. Для получения метеоинформации применяются датчики: DHT12 для определения температуры и влажности воздуха, ВМР180 для определения температуры и атмосферного давления, GY-30 BH1750FVI отвечает за определение освещенности, RTC DS1307 - часы реального времени. Для обмена данными применяется интерфейса взаимодействия i2c. Для мониторинга климатических показателей в работе [27] предложено использование измерительного блока параметров окружающей среды. Для передачи сигналов устройство обеспечено беспроволочной электрической связью и может быть использовано для сбора и обработки физических параметров окружающей среды. Измерительный блок состоит из следующих датчиков: давления, температуры, влажности, состава воздуха, освещенности, радиационного излечения, запыленности, а также блок включает в себя микрофон, микроконтроллер Arduino, модуль Zig-Bee, флеш-карту и вторичную батарею. Устройство, в состав которого входит измерительный блок, содержит базовую станцию, мобильный узел, включающий носитель и размещенные на носителе первый измерительный блок и второй измерительный блок. Измерительный блок параметров окружающей среды работает следующим образом. Перед началом работы от компьютера через базовое устройство беспроводною приема и передачи данных на первое и второе устройства Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 25

беспроводного приема и передачи данных направляется команда на начало работы первого и второго измерительных блоков. При этом компьютер задает режим работы и режим передачи данных о параметрах окружающей среды и уровне шума. Режим работы может быть постоянным, когда измеритель параметров окружающей среды и микрофон постоянно регистрируют параметры окружающей среды и уровень шума, и дискретным, когда измеритель параметров окружающей среды и микрофон регистрируют параметры окружающей среды и уровень шума один раз в заданный период времени. Первое и второе устройства беспроводного приема и передачи данных, получив команду на начало работы измерительных блоков и команду на включение в заданном режиме работы, передают указанные команды на первый и второй микроконтроллеры. Во время работы оператора, на котором надета куртка с первым и вторым измерительными блоками, измеритель параметров окружающем среды и микрофон соответственно регистрируют текущие значения параметров окружающей среды и уровня шума в заданном режиме работы. Текущие значения параметров от измерителя в виде аналоговых сигналов поступают на первый микроконтроллер, а текущие значения шума от микрофона в виде аналоговых сигналов поступают на второй микроконтроллер. Микроконтроллеры преобразуют поступающие аналоговые сигналы в цифровые, и дают команду соответственно первой и второй энергонезависимым памятям на запись цифровых сигналов. При этом первая энергонезависимая память вместе с цифровыми сигналами, содержащими данные о параметрах окружающей среды, записывает информацию о времени принятия аналоговых сигналов и о местоположении оператора, на котором надета куртка. Информация о времени принятия аналоговых сигналов может быть получена от часов реальною времени, входящих в состав измерителя 2 Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 26

параметров окружающей среды, либо (в том случае, если измеритель 2 параметров окружающей среды не содержит часов реального времени) получена от компьютера 14, передающего указанную информацию через базовое устройство 13 беспроводного приема и передачи данных на первое устройство 4 беспроводного приема и передачи данных, которое, в свою очередь, передает указанную информацию на первый микроконтроллер 3. Информация о местоположении оператора может быть получена от GPS-приемника, входящего в состав измерителя параметров окружающей среды. В том случае, если измеритель параметров не содержит GPSприемника, местоположение оператора может быть определено первым микроконтроллером по времени прохождения сигнала с известной скоростью от базового устройства до первого устройства беспроводного приема и передачи данных. Имея информацию о скорости и времени прохождения сигнала, первый микроконтроллер, вычисляет расстояние. На основании вычисленных расстояний, первый микроконтроллер определят местоположение оператора. Таким образом, за счет того что микроконтроллер Arduino, модуль ZigВее, флеш-карта и вторичная батарея размешены внутри футляра измерительного блока, а датчик выступает за пределы футляра, заявленный измерительный блок параметров окружающей среды может располагаться в заданных зонах, не мешая при этом оператору выполнять, работу. 1.3 Обобщение результатов анализа и постановка задач исследования Существует актуальная проблема обеспечения индивидуальной температуры и влажности в различных помещениях, особенно в помещениях третьей группы, которые характеризуются повышенным коэффициентом обеспеченности тепловой энергией. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 27

Рассмотренные в пункте 1.2 существующие решения обладают рядом достоинств и недостатков (таблица 1.2). Главным отсутствие недостатком универсальной нижеперечисленных устройств программно-аппаратной является платформы для реализации приложений на основе технологии беспроводных сенсорных сетей. Данный недостаток существенно ощутим в тех случаях, когда необходимо реализовать непрерывный контроль климатических показателей. Также одними из наиболее важных недостатков являются сложность в использовании и обеспечение питания устройств. Поэтому для обеспечения бесперебойной работы целесообразнее применять внешнее питание. Таблица 1.2 – Достоинства и недостатки современных устройств климатического контроля в помещениях [21-27] № Устройство Достоинства п/п 1 2 3 1 Система контроля Использование температуры и беспроводной влажности технологии передачи измерительной информации, высокая точность измерения показателей влажности и температуры, более высокая надежность датчика 2 Блок климат Гибкость в настройке контроля помещений устройства, низкая цена, нет необходимости в калибровке датчика ds18b20, простота использования, программное управление кондиционером и нагревательным устройством Недостатки 4 Использование измерительного радиоканала, использование фильтра ПАВ для обеспечения стабильности частоты передачи данных Высокое термическое сопротивление корпуса датчика температуры, невысокая точность измерения, локальное использование устройства Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 28

Продолжение таблицы 1.2 1 3 2 Разработка систем локального контроля и мониторинга температуры и влажности 4 Устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды на основе технологии беспроводных сенсорных сетей 5 Энергонезависимое устройство автоматизированного контроля параметров окружающей среды 3 Малая погрешность при измерении, передача данных в режиме «online», возможность подключения звуковой сигнализации, терморегуляторов, увлажнителей Использование устройства как в автономном, так и в стационарном режиме; возможность работы в составе беспроводной сенсорной сети стандарта IEEE 802.15.4; низкое энергопотребление, высокое быстродействие, компактные габариты, сменный программируемый модуль Контролирование широкого спектра параметров метеорологические, экологические, а также производственные; надежность в работе: фактически исключаются сбои в работе, предотвращается выход из строя линий подключения датчиков 4 Использование USBпорта для подключения системы к компьютеру, невозможно удаленно управлять устройством Питание устройства осуществляется от 2-х батарей типа АА, малый радиус передачи данных, низкая скорость передачи данных Контроль параметров окружающей среды осуществляется, преимущественно, в производственных помещениях Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 29

Продолжение таблицы 1.2 1 6 7 2 Портативная метеостанция с программным обеспечением для формирования краткосрочного прогноза погоды с возможностью удаленного использования («NEVA») 3 Удаленное получение метеоинформации, использование функций аутентификации и авторизации пользователей, применение внешнего питания, работа устройства осуществляется в автоматическом режиме, подключение большого количества платформ к данному устройству, для датчиков реализована функция самодиагностируемости Измерительный блок Измерительный блок параметров может располагаться в окружающей среды заданных зонах, широкий диапазон измерения показателей 4 Подключение к Wi-Fi роутеру при помощи дополнительного кабеля, высокая цена, устройство предусмотрено для формирования прогноза погоды на улице Для передачи сигналов используется беспроводная электрическая связь, большие габаритные размеры, для измерения параметров окружающей среды используется большое количество датчиков Анализ состояния вопроса показывает, что на сегодняшний день отсутствует эффективное решение задачи обеспечения комфортных температурных условий в медицинских помещениях. На решение данных проблем и устранения указанных недостатков направлена разработка «Мобильного устройства мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений». Преимуществами данной разработки являются следующие критерии:  Мобильное устройство работает в автоматическом режиме сбора, обработки и передачи информации в центр обработки данных. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 30

 В системе управления существует возможность оперативно задать критерий во время эксплуатации  Для обеспечения работы устройства применяется внешнее питание Возможность передавать информацию на удаленные устройства при помощи сети Wi-Fi. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 31

2 МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ В ГОСТ Р 15.013-94 устанавливается порядок разработки, проведения испытаний, приемки образцов новых и модернизированных медицинских изделий, а также порядок выдачи разрешений для их серийного производства [28]. 1. Наименование и область применения изделия. 1.1. Наименование и обозначение изделия (полное и сокращенное). Мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений (далее прибор). 1.2. Область применения. Разрабатываемый прибор предназначен для измерения температуры и влажности наружного воздуха в медицинских помещениях и отображения текущих значений данных показателей на экране компьютера. 2. Основание для разработки. 2.1. Учебный план. 3. Исполнители разработки. 3.1. Студентка ЮЗГУ группы БМ-51б Ульянцева К.А. 4. Цель и назначение разработки. 4.1. Основная цель разработки и ожидаемый медицинский, технический, экономический или социальный эффект при использовании изделия. Использование данного прибора позволит создать оптимальный микроклимат в помещениях больницы, способствую благоприятному течению и исходу болезни. 4.2. Непосредственно функциональное назначение изделия в лечебнодиагностическом соответствии с процессе, методикой область использования диагностических (применения) исследований, в лечебных воздействий (с указанием величины воздействия), измерений (с указанием Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 32

измеряемых величин), хирургических вмешательств, вспомогательных операций и т.п. Разрабатываемый прибор служит для измерения температуры и влажности. Данный прибор относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован для измерения температуры и влажности окружающего воздуха в помещениях больницы. 4.3. Возможности разрабатываемого изделия, расширяющие целевое назначение и обеспечивающие преимущества по сравнению с существующими аналогами. Преимуществами данной разработки являются следующие критерии:  Мобильное устройство работает в автоматическом режиме сбора, обработки и передачи информации в центр обработки данных;  В системе управления существует возможность оперативно задать критерий во время эксплуатации;  Для обеспечения работы устройства применяется внешнее питание;  Возможность передавать информацию на удаленные устройства при помощи сети Wi-Fi. 5. Источники разработки 5.1. Патентные исследования 6. Медицинские требования 6.1. Требования к выполнению изделием функциональных задач в лечебно-диагностическом процессе Разрабатываемый прибор должен обеспечивать поддержание климатических условий в палатах больницы для лечения больных. Точность измерения разрабатываемого прибора должна составлять ± 0,5 ºС (показатель температуры) и от 2 до 5% (показатель влажности). 6.2. Физический, медико-биологический, биохимический и т.д. эффекты или явление, на которых основан принцип действия изделия. Существует зависимость сопротивления при измерении температуры. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 33

6.3. Количество каналов, объемов исследования рабочих мест, число обслуживаемых пациентов, пропускная способность или производительность изделия. Количество каналов – 1. 6.4. Требования к средствам установки, контроля и регулирования режимов работы. Устройство должно настраиваться и использоваться техническим и медицинским персоналом. 6.5. Требования к способам и средствам отображения и регистрации медико-биологической информации. Разрабатываемый прибор должен отображать актуальное значение температуры и влажности в помещении на экране дисплея прибора. Отображение значений показателей температуры и влажности на экране компьютера должно осуществляться без перебоя. 6.6. Требования к порядку взаимодействия между персоналом (медицинским, инженерно-техническим) и пациентом в процессе применения изделия. Прибор должен быть простым в эксплуатации для медицинского персонала. 6.8. Специальные медицинские требования, определяемые назначением и принципом действия изделия. Специальные медицинские требования не предъявляются. 7. Технические требования. 7.1. Состав изделия. 7.1.1. Основные составные части изделия. 1. Прибор; 2. Кабель USB-A – USB-micro; 7.1.2. Запасные части и принадлежности. Запасные части и принадлежности не предусмотрены. 7.2. Показатели назначения. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 34

7.2.1. Технические параметры. 1. Погрешность измерения температуры составляет ±0,5 ºС. 2. Диапазон измерения температуры должен варьироваться от -40 до +80 ºС. 3.Погрешность измерения влажности составляет от 2 до 5%. 4. Диапазон измерения влажности должен варьироваться от 0 до 100%. 5. Скорость измерения показателей температуры и влажности – от 0,5 до 1,5 минут. 7.2.2. Метрологические характеристики средств измерения медицинского назначения по ГОСТ 8.009, ГОСТ 8.256, ГОСТ 22261 и стандартам на виды средств измерений. Метрологические характеристики разрабатываемого прибора должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.009, ГОСТ 8.256, ГОСТ 22261, а также стандартам на виды средств измерений. 7.2.3. Характеристики энергопитания. Питания прибора осуществляется за счет встроенного аккумулятора, напряжение питание которого составляет 4,2 В. 7.2.4. Временные характеристики. 7.2.4.1. Требуемое время непрерывной работы. Время непрерывной работы прибора должно составлять не менее 24 часов от одного заряда аккумулятора. 7.2.4.3. Время готовности (подготовки) к работе. Разрабатываемый прибор должен быть готов к работе не более чем через 1 минуту после запуска. 7.3. Условия эксплуатации (использования, транспортирования и хранения). 7.3.1. Требования устойчивости разрабатываемого изделия к воздействующим факторам внешней среды. 7.3.1.1. Требования устойчивости к климатическим и механическим воздействиям при эксплуатации по стандартам на виды изделия. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 35

Прибор должен эксплуатироваться в закрытых помещениях в условиях: – температуры окружающей среды от -40 до +80 С; – относительной влажности от 0 до 100%; – атмосферного давления от 84 до 106,7 кПа; – отсутствия вибраций, тряски, ударов, влияющих на работу прибора. Если прибор находился в условиях высокой влажностью, то перед началом работы необходимо дать ему выдержку в нормальных условиях эксплуатации не менее 2 ч. 7.3.1.3. Требования устойчивости изделия и (или) его составных частей к стерилизации или дезинфекции. Предъявляемые требования к устойчивости прибора и его составных частей к стерилизации должны соответствовать ГОСТ EN 556-1-2011, ГОСТ Р ИСО 14937-2012. 7.3.1.4. Требования устойчивости к климатическим и механическим воздействиям при транспортировании. Условия транспортирования прибора соответствует условиям 5 по ГОСТ 15150 при температуре окружающего воздуха от -30 до +50 °C с соблюдением мер защиты от ударов и вибраций. 7.3.2. Виды транспортных средств, необходимость крепления при транспортировании и защиты от ударов при погрузке и выгрузке. Транспортирование прибора допускается только в упакованном виде закрытом транспорте, в условиях, соответствующих группе 2 ГОСТ 1515069. Погрузку и выгрузку ящиков с приборами следует производить в соответствии с надписями на транспортной таре. После транспортирования необходимо выдержать прибор в транспортной таре не менее 1 часов в нормальных условиях эксплуатации. 7.3.3. Требования к медицинскому и техническому персоналу. Работа с прибором и его ремонт должны осуществляться только медицинским персоналом. Для проведения профилактических и ремонтных Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 36

работ разрабатываемого прибора требуется инженер - специалист в области электроники. 7.3.4. Требования к периодичности и видам контроля технического состояния, обслуживания. Проверка работоспособности и внешний технический осмотр прибора должны проводиться не реже одного раза в год. 7.4. Требования безопасности по стандартам на виды изделий. 7.4.1. Требования к уровням шума, радиации, излучений и т.д. Шумовые характеристики разрабатываемого прибора должны соответствовать требованиям раздела 4 ГОСТ 12.1.003-83, СН 3057-84 и СН 2.2.4/2.1.8.583-96. Уровень радиопомех, создаваемый при работе прибора не должен превышать значений, установленных ГОСТ 23511. 7.4.2. Требования к уровню вредных и опасных воздействий, возникающих при работе изделия. При эксплуатации прибора не должно возникать вредных и опасных воздействий. 7.4.3. Требования безопасности при монтаже, использовании, техническом обслуживании и ремонте (при необходимости). Разрабатываемый прибор при монтаже, использовании, техническом обслуживании и ремонте должен соответствовать общим требованиям безопасности по ГОСТ Р 50267.0-92, ГОСТ Р МЭК 60601-1-1-2007. 7.4.4. Требования электробезопасности (для изделий, имеющих физический или электрический контакт с пациентом по ГОСТ 30324.0). Разрабатываемый прибор по электробезопасности должен соответствовать классу II тип В ГОСТ Р 30324.0- 95 и ГОСТ Р МЭК 60601-11-2007, а также требованиям ГОСТ Р 50267.26-95. 7.4.7. Требования к температуре наружных частей изделия. Температура наружных частей разрабатываемого прибора должна находиться в диапазоне от -40 до +80 °C. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 37

7.5. Требования к надежности. 7.5.1. Класс изделия и (или) его составных частей в зависимости от последствий отказов по ГОСТ 20790. В соответствии с ГОСТ 20790-93 изделие относится к классу Г в зависимости от возможных последствий отказа в процессе использования. 7.5.2. Показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости изделий и (или) их составных частей (каналов, блоков и т.п.) по РД 50-707. В соответствии с РД 50-707-91 разрабатываемый прибор должен отвечать требованиям: – средняя наработка на отказ – не менее 26280 часов; – средний срок службы до списания или до ремонта – не менее 3 лет. 7.5.3. Метод и стадия контроля показателей надежности. Контроль показателей надёжности разрабатываемого прибора проводится в соответствии с ГОСТ 27.301-95 и РД 50-707-91. 7.6. Требования к конструктивному устройству. 7.6.1. Габаритные размеры, масса (объем) изделия. Высота – не более 30 мм. Длина – не более 70 мм. Ширина – не более 60 мм. Масса – не более 0,5 кг. 7.6.3. Требования к материалам, полуфабрикатам и комплектующим изделиям. Материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия, входящие в состав разрабатываемого прибора, должны быть легкодоступны для приобретения. 7.6.4. Требования к покрытиям и средствам защиты от коррозии. Металлические части изделий должны быть изготовлены из коррозионностойких материалов или защищены от коррозии защитными или защитно-декоративными покрытиями в соответствии с ГОСТ 9.032, ГОСТ Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 38

9.301, ГОСТ 9.302. 7.6.5. Требования к параметрическому и конструктивному сопряжению с другими изделиями для работы в комплексе. Разрабатываемый прибор должен сопрягаться в ПЭВМ по беспроводному каналу Wi-Fi. 7.6.7. Требования взаимозаменяемости сменных сборочных единиц и частей. Используемый блок питания в разрабатываемом приборе должен быть взаимозаменяемым. 7.7. Эргономические требования. 7.7.1. Требования, обеспечивающие соответствие изделия антропометрическим возможностям человека. Кнопки управления разрабатываемого прибора должны соответствовать требованиям ГОСТ 21753-76. 7.8. Эстетические требования. По технической эстетике разрабатываемый прибор должен соответствовать требованиям ГОСТ 20.39.108-85. 7.9. Требования патентной чистоты и патентоспособности. 7.9.2. Наличие в разрабатываемом изделии технических решений, защищенных патентами. Устройство должно быть разработано на основе патента на изобретение «Устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды на основе технологии беспроводных сенсорных сетей» (№87259 от 27.09.2009) [24]. 7.10. Требования к маркировке и упаковке. 7.10.1. Требования к качеству маркировки, содержанию, способу и месту нанесения маркировки. На прибор должна быть нанесена маркировка в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50444-92 (ГОСТ 20790-93), ГОСТ Р ИСО 15223-2002, ГОСТ Р 50267.26-95. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 39

7.10.2. Требования к консервации и упаковке изделия, в том числе требования к таре, материалам, применяемым при упаковке, и т.д. Упаковка должна обеспечивать защиту от воздействия механических и климатических факторов во время транспортирования и хранения в соответствии с требованиями ГОСТ 20790-93. 8. Метрологическое обеспечение. 8.1. Прибор должен проходить поверку не менее 1 раза в год. 9. Экономические показатели. 9.1. Источник финансирования. Собственные финансовые средства. 9.2. Ориентировочная стоимость изделия на момент разработки. Ориентировочная стоимость на момент разработки не более 5000 рублей. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 40

3 ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА На рисунке 3.1 представлена структурная схема устройства. Рисунок 3.1 – Структурная схема устройства Первым блоком данного устройства является датчик температуры и влажности (блок 1), в состав которого входит интегральная микросхема DHT22, позволяющая измерять уровень влажности в диапазоне от 0% до 100% и температуру в диапазоне от -40 до +80 градусов. Одним из главных блоков устройства является Wi-Fi модуль (блок 2) ESP-12E, построенный на микросхеме ESP8266 и предназначенный для решения задач обработки и передачи данных. За счет выбора данного модуля отпадает необходимость использования дополнительного процессора в данном устройстве, так как по своей сути Wi-Fi модуль является программируемым микроконтроллером и может осуществлять управление данным устройством. Помимо основной функции – обеспечение климатического контроля в медицинских учреждениях, данное устройство может осуществлять функцию Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 41

автономной портативной метеостанции. По этой причине в устройстве предусмотрен дисплей (блок 3), который позволяет отображать информацию о климатических показателях. Так же дисплей позволяет выводить информацию о возможных ошибках или иной информации, например, о состоянии подключения к сети wi-fi или о состоянии заряда аккумулятора. Для осуществления управления данным устройством используется клавиатура (блок 4). Она осуществляет управления подключением к сети wifi и ввод (вывод) устройства в режим ожидания. В качестве блока питания (блок 6) использован li-ion аккумулятор. В блок входит аккумулятор, схема управления зарядкой аккумулятора и понижающий стабилизатор питания. Для загрузки сетевых или иных настроек для данного устройства применяется блок USB-интерфейса (блок 5). Так же одним из назначений блока является обеспечение зарядки аккумулятора. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 42

4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 4.1 Датчик температуры и влажности Для разработки данного прибора был использован датчик температуры и влажности DHT22. DHT22 является довольно известным датчиком для определения относительной влажности и температуры, состоит из емкостного датчика влажности и термистора. Также, он содержит в себе АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры. На выходе АЦП полученные данные представлены в цифровом коде, что позволяет упростить схему данного устройства. Этот цифровой датчик основан на протоколе, который для связи использует один провод/шину с открытым коллектором, поэтому обязательна подтяжка резистором 5-10кОм к плюсу питания. На рисунке 4.1 представлен внешний вид датчика температуры и влажности DHT22. Рисунок 4.1 – Вешний вид датчика DHT22 Основные технические характеристики датчика представлены в таблице 4.1 [29]. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 43

Таблица 4.1 – Технические характеристики датчика Параметр Значение Напряжение питания от 3,0 до 5,5В Потребляемый ток от 0,05 до 2,5 мА Диапазон измерения температуры от -40 до +80 С Точность измерения показателя температуры ±0.5°C Диапазон измерения влажности от 0 до 100% Точность измерения показателя влажности от 2 до 5% Частота измерений 0,5 Гц На рисунке 4.2 представлена схема включения датчика DHT22. Рисунок 4.2 – Схема включения датчика температуры и влажности Схема включения датчика является достаточно простой, позволяющей подключить датчик к Wi-Fi модулю всего тремя проводами. Использование подтягивающего резистора R1 является необходимым, и согласно технической документации [29] расчет данного резистора не требуется и выбирается номиналом R3=4,7 кОм. 4.2 Ethernet-модуль ESP-12E В качестве Wi-Fi модуля в разрабатываемом приборе был выбран ESP12E. Данный модуль позволяет производить обмен данными с помощью Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 44

беспроводного соединения Wi-Fi. Внешний вид модуля приведен на рисунке 4.3. При этом модуль можно использовать как для «общения» с устройствами в локальной сети через протокол «TCP» или «UDP», так и взаимодействовать с удаленными устройствами (с серверами в частности) с помощью протокола «HTTP». Рисунок 4.3 – Внешний вид ESP-12E модуля В данном разрабатываемом приборе, модуль используется как основной процессор устройства (точнее как микроконтроллер). Характеристики модуля приведены в таблице 4.2 [30]. В программе процессора модуля предполагается реализация простого графического интерфейса для взаимодействия с пользователем (вывод показателей текущей температуры и влажности). Таблица 4.2 - Технические характеристики ESP-12E модуля Категории Параметры Значения 1 2 3 Wi-Fi параметры Wi-Fi протоколы 802.11 b/g/n Частотный 2,4ГГц–2,5ГГц (2400М–2483,5М) диапазон Характеристики Периферийные UART/HSPI/I2C/I2S/инфракрасный аппаратной части шины интерфейс удаленного управления Рабочее напряжение Рабочий ток 3,0 – 3,6 В около 80 мА Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 45

Продолжение таблицы 4.2 1 2 Характеристики Wi-Fi режим программного обеспечения 3 станция, программная точка доступа, программная точка доступа + станция Безопасность WPA/WPA2 Шифрование WEP/TKIP/AES Обновление загрузка через UART / OTA (через прошивки сеть) / загрузка и запись прошивки через хост Разработка ПО поддержка Cloud Server Development / SDK для разработки пользовательских прошивок Сетевые IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP протоколы Пользовательская Набор AT команд, Cloud Server, настройка приложение Android/iOS Разрабатываемое устройство работает по алгоритму «клиент» (STA). При этом первый режим работы устройства подразумевает подключение к удаленному серверу по протоколу «TCP» в локальной сети. На рисунке 4.4 представлена схема включения Wi-Fi модуля. Данная схема включения является достаточно несложной. Резисторы R9-14 являются подтягивающими и подключаются согласно технической документации [30], номиналы которых составляют R(9,11-14) = 10 кОм, R10=470 Ом. К ESP-12E модулю подключена клавиатура, состоящая из 2-х кнопок. Кнопка SB1 необходима для вывода на экран значения заряда аккумулятора, кнопка SB2 предназначена для вывода на экран дисплея текущих климатических показаний, так как основное время работы экран находится в Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 46

режиме ожидания для экономии энергии (при этом измерение показателей температуры и влажности происходит непрерывно 1 раз в 5 секунд по умолчанию или за время, заданное пользователем). Резисторы R4, R5, подключенные к кнопкам SB1, SB2, являются подтягивающими, номиналы которых составляет 10кОм. Конденсаторы C3 и C4 используются для уменьшения «дребезга» контактов кнопок. Их номиналы выбраны 100 нФ опытным путем. Рисунок 4.4 – Схема включения ESP-12E К выводам wi-fi модуля Tx_GPIO, Rx_GPIO подключается блок USBинтерфейса. Модуль OLED-дисплей подключается к выводам SDA_GPIO, SCL_GPIO. Датчик температуры и влажности DHT22 подключается к выводу D_GPIO. Блок контроля зарядки аккумулятора подключается к выводу V_BAT. 4.3 Дисплей Для вывода информации о текущем показании состояния температуры и влажности и вывода значения заряда аккумулятора используется OLED 0.91″ 128х32 дисплей. Для экономии энергии основное время дисплей Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 47

выключен. При нажатии на кнопку SB2 (рисунок 4.4) дисплей включается, после чего на него выводится информаци о текущем показании состояния температуры и влажности, а при нажатии на кнопку SB1 на экран выводится значение заряда аккумулятора. Внешний вид дисплея представлен на рисунке 4.5. Рисунок 4.5 – Внешний вид OLED 0.91″ 128х32 Электрические параметры OLED- дисплея преведены в таблице 4.3 [31]. Таблица 4.3 – Технические характеристики OLED-дисплея Параметр Напряжение питания Максимальный ток потребления Размер Значение от 3 до 5В 20мА 0,91 дюйма Встроенный контроллер SSD1306 Расширение 128х32 Интерфейс I2C На рисунке 4.6 представлена схема включения OLED-дисплея. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 48

Рисунок 4.6 - Схема включения OLED-дисплея К выводам датчика DHT22 SDA_GPIO, SCL_GPIO подключается wi-fi модуль ESP-12E. Данный дисплей получает информацию по I2C интерфейсу. 4.4 Блок питания В качестве источника питания в устройстве используется литийионный аккумулятор. Основными преимуществами данного аккумулятора являются: широкий диапазон рабочих температур (от -20 до +50 °С), выдача более высокого напряжения (по сравнению с аккумуляторами типов NiCd и NiMH), высокая плотность накапливаемой энергии и разрядных токов. Основными недостатками данного аккумулятора являются: низкая устойчивость к избыточному заряду и полному разряду. Несмотря на то, что умные Li-Ion батареи оснащаются встроенными системами автоматического отключения, они также требуют систему управления зарядкой аккумулятора. В качестве такой системы используется интегральная микросхема NCP1835. Внешний вид микросхемы NCP1835 представлен на рисунке 4.7. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 49

Рисунок 4.7 – Внешний вид микросхемы NCP1835 Так как схема разрабатываемого прибора рассчитана на 3,3 В, а напряжение подаваемое аккумулятором равно 3,7 В, то необходимо использовать стабилизирующий понижающий преобразователь. Основными параметрами выбора стабилизатора является: 1. Выходное напряжение питания; 2. Минимальное падение напряжения на стабилизаторе; 3. Максимальный выходной ток. Первый параметр – выходное напряжение стабилизатора должно соответствовать напряжению питания прибора, а именно 3,3 В. Второй параметр – минимальное падение напряжения на стабилизаторе должно составлять не более 0,2 В. Выбор такого значения обоснован разницей между входным (номинальным напряжением аккумулятора, равным 3,7 В) и выходным напряжениями стабилизатора (или напряжение питания прибора, равное 3,3 В), а также допустимым запасом напряжения в 0,2 В. Третий параметр – максимальный выходной ток стабилизатора должен быть больше, чем максимальное потребление тока разрабатываемого прибора. Для выбора стабилизатора необходимо рассчитать последний параметр по формуле: Imax  I wf  Iд  Iol  Iсв  Iст , (4.1) где Iwf – максимальный ток потребления ESP-12Е, равное 80 мА; Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 50

Iд – максимальный ток потребления датчика DHT22, равный 2,5 мА; Iol – максимальный ток потребления OLED-дисплея, равный 20 мА; Iсв – максимальный ток потребления светодиодного индикатора питания, равный 10 мА; Iст – максимальный ток потребления стабилизатора напряжения, равный 35 мкА. Рассчитанное по формуле (4.1) максимально возможное потребление тока равно I max  112,535 мА. При анализе характеристик существующих стабилизаторов был выбран стабилизатор XC6210B332PR. Внешний вид данного стабилизатора представлен на рисунке 4.8. Рисунок 4.8 – Внешний вид стабилизатора XC6210B332PR Основные технические характеристики данного стабилизатора приведены в таблице 4.4 [32]. Таблица 4.4 – Основные технические характеристики стабилизатора XC6210B332PR Параметр Значение 1 2 Диапазон входных напряжений Выходное напряжение от 1,5 до 6 В 3,3 В Ток потребления 35 мкА Максимальный выходной ток 700 мА Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 51

Продолжение таблицы 4.4 1 2 Падение напряжения 50 мВ Диапазон рабочих температур от -40 до 85 ºС На рисунке 4.9 приведена принципиальная схема блока питания, в состав которой входят микросхемы XC6210B332PR и NCP1835. Рисунок 4.9 – Схема включения Li-Ion аккумулятора со стабилизатором Согласно технической документации [33] к микросхеме NCP1835 подключаются резисторы R1, R2, R6, конденсаторы C1, C2, C5, С6 и светодиоды HL1, HL2. Расчет данных конденсаторов C1, C5, C6 и резисторов R1, R2 не требуется. Расчет конденсатора C2 рассчитывается по формуле: T  14*С2 , (4.2) где T – время продолжительности зарядки аккумулятора. В случае, когда аккумулятор подключен к зарядке, но при этом он уже долгое время заряжен на 100%, чтобы не перегружать схему и защитить аккумулятор от возможных перезарядок, в микросхеме предусмотрен таймер, который размыкает источник питания от аккумулятора. Время T для таймера задается конденсатором С2. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 52

Продолжительность зарядки аккумулятора была выбрана T=210 мин (3,5 часа). Выразив из формулы (4.2), получаем емкость конденсатора 15 нФ. Резистор R6 рассчитывается по следующей формуле: 0,8  105 , I R6 где I – ток зарядки аккумулятора, равный 1А. Выразив из формулы R6, получено значение сопротивления резистора, равное 80 кОм. Резисторы R1 и R2 последовательно соединенные со светодиодами L1154GT, ток потребления которых составляет 10мА, а напряжение питания 2,2В. Значение номиналов резисторов рассчитывается по формуле: R1  Uобщ  Uсв , Iсв (4.3) где Uобщ – напряжение на выводе модуля, равное 5В; Uсв – напряжение светодиода, равное 2,2В; Iсв – ток потребления светодиода, равный 10мА. Согласно расчету по формуле (4.3), значение резистора R1=R2=280 Ом. На практике данные светодиоды светят достаточно ярко. Чтобы снизить ток и, соответственно, понизить яркость (так как светодиоды выполняют функцию индикаторов процесса зарядки аккумулятора). Сопротивление резисторов были выбраны R1=R2=330 Ом. К входу АЦП ESP-12E подключается дилитель напряжения на резисторах R7 и R8 для контроля напряжения на выходе аккумулятора. Данный контроль необходим для определения оставшегося заряда аккумулятора. В связи с тем, что Wi-Fi модуль питается от 3,3 В, то Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 53

максимальное напряжение на АЦП, к которому можно подать напряжение, составляет 3,3 В, но при полной зарядке аккумулятора его выходное напряжение составляет 4,2 В. Чтобы снизить диапазон измерений, используется делитель напряжения. Расчет данных резисторов производится по формуле: U вых  R8  U вх , R 7  R8 (4.4) где Uвых – выходное напряжение, равное 3,3 В; Uвх – максимальное напряжение, выдаваемое аккумулятором при полном его заряде, равное 4,2 В. Пусть сопротивление R7 равно 10 кОм. Следовательно, выразив параметр R8 из формулы (4.4), получаем значение сопротивления R8=36 кОм. Согласно технической документации [32] к микросхеме XC6210B332PR подключаются конденсаторы C7 и C8. Расчет данных конденсаторов не требуется. Светодиод HL3 рассчитывается аналогично светодиодам HL1, HL2 при напряжении питания 3,3 В. Согласно расчету по формуле (4.3) значение резистора равно R15=110 Ом, но, как и в случае, с предыдущими светодиодами, было принято решение повысить сопротивление резистора до 270 Ом. 4.5 Блок USB-интерфейса В схеме устройства предусмотрен USB интерфейс для загрузки сетевых или иных настроек. Так же одним из назначений блока является обеспечение зарядки аккумулятора (раздел 3). Для реализации данного интерфейса в Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 54

схеме используется микросхема преобразователя «USB/UART» серии «CH340G», характеристики которой приведены в таблице 4.5 [34]. Таблица 4.5 – Основные технические характеристики CH340G Параметр Значение Поддерживаемые интерфейсы на входе USB Поддерживаемые интерфейсы на RS232, RS422, RS485 выходе Скорости передачи данных, бод От 50.75 до 2000000 Тактовая частота, МГц 12 Напряжение питания, В 5 Максимальный потребляемый ток, мА 30 Внешний вид данной микросхемы представлен на рисунке 4.10. Рисунок 4.10 – Внешний вид микросхемы CH340G Согласно технической документации [34] схема включения микросхемы CH340G должна соответствовать рисунку 4.11. Как можно заметить, схема включения микросхемы довольно простая, она не требует дополнительной обвязки и, соответственно, не требует расчетов. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 55

Рисунок 4.11 – Схема включения микросхемы CH340G Но стоит обратить внимание на вывод TXD микросхемы DD2. Так как питание преобразователя составляет 5 В, соответственно и логический уровень 1-цы на данном выводе также составляет 5 В. Но уровень логической 1-цы ESP-12E составляет 3.3В. То есть, если на вывод ESP-модуля подать напряжение 5 В, то он может выйти из строя. Поэтому для согласования вывода TXD с выводом RX ESP-модуля используется делитель напряжения на резисторах R16 и R17, номиналы которых рассчитаны по формуле: U вых  U вх  R3 R3  R2 (4.5) где Uвых – требуемое выходное напряжение, равное 3.3 В; Uвх – входное напряжение, равное 5 В. Пусть резистор R16 имеет сопротивление 1 кОм. Выразив из формулы (4.5) сопротивление резистора R17 и подставив известные значения, получается 2 кОм. В случае с выводом RXD, вывод TX ESP-модуля подключен напрямую, так как, согласно технической документации [34], минимальный порог напряжения, считающийся логической 1-цей для микросхемы «СН340G» имеет значение 2,5 В. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 56

5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПРОВЕРКА ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ 5.1 Программное обеспечение При создании устройства, основанного на сборе и передаче информации через Wi-Fi модуль, основную роль играет программное обеспечение, при разработке которого необходимо учитывать множество факторов, влияющих на его работу. Правильно разработанная программа должна гарантировать корректную работоспособность устройства в различных ситуация, а также, что является основной целью, безопасность пользователей и персонала, обслуживающего конкретную систему. Интерфейс имеет большое значение для данной программной системы и является неотъемлемой ее составляющей, ориентированной на конечного пользователя, т.е. медицинский персонал. Основными задачами при разработке программного обеспечения (ПО) являются: 1) Безопасность пользователей. Эта задача требует особого внимания ввиду того, что некорректная работа системы может привести к порче имущества; 2) Оптимизация кода. Этот аспект необходимо тщательно рассматривать при расширении задач системы управления, так как он напрямую влияет на скорость отработки системы; 3) Корректность работы системы в экстремальных ситуациях, таких как пожар, перебои в электропитании. Использование в работе в качестве главного управляющего устройства Wi-Fi модуль ESP-12E, разработанного компанией Ai-thinker, позволяет использовать различные языки программирования для написания программного обеспечения системы управления. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 57

Для реализации данного проекта было выбрано ПО QT Creator. Основными преимуществами данной среды является [35]: 1) Удобный набор библиотек классов; 2) Хорошо продуманный, логичный и стройный набор классов, предоставляющий программисту очень высокий уровень абстракции; 3) Упрощение разработки приложения с помощью фреймворка Qt на различных платформах. 5.2 Назначение устройства Данное мобильное предназначено для устройство измерения мониторинга показателей температуры окружающей среды в медицинском помещении на основе технологии беспроводных сенсорных сетей, в частности для непрерывного контроля температуры и влажности в помещении. Поскольку простое измерение температуры воздуха не достаточно объективно оценивает состояние микроклимата в палате больницы, было принято решение влажности. проводить Измерение дополнительные данных показателей измерения позволит показателя осуществить климатический контроль в палате пациентов. Так же использование данного устройства позволяет дистанционно получать информацию о состоянии микроклимата в палате, способствуя благоприятному течению и исходу болезни пациентов. 5.3 Проверка работоспособности программы Принцип работы ПО представлен с помощью алгоритма (рисунок 5.15.5). Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 58

Начало 1 Инициализация 2 Цикл основного потока нет 3 Нажата кнопка «устройство»? да 4 ошибки 5 Вывод окна настроек Задание настроек да нет 7 Вывод сообщения нет 6 Нажата кнопка «отмена»? да 8 Закрытие окна настроек нет 9 Нажата кнопка «программа»? да 10 2 Вывод окна настроек 1 Рисунок 5.1 – Блок-схема алгоритма программы Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 59

2 1 11 Настройка произведена? отмена да 12 Сохранение 13 Закрытие окна настроек нет 14 Нажата кнопка «запуск сервера»? да 15 Запуск сервера нет 16 Появилось новое соединение? да 17 Запуск нового сокета 18 Создание нового виджета «устройства» в главном окне 19 Инициализация 20 Запуск таймера 5 3 4 Рисунок 5.2 – Продолжение блок-схемы алгоритма программы Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 60

4 21 Цикл потока сокета нет 22 Получены новые данные от устройства? да 23 Чтение и передача информации в главный поток 24 Передача ответного сообщения устройству 25 Сброс и перезапуск таймера нет 26 Ошибки при взаимодействии? да 27 Передача ошибок в главный поток нет Прерывание таймера? 28 да 29 Запрос данных от устройства 7 6 Рисунок 5.3 – Продолжение блок-схемы алгоритма программы Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 61

3 6 7 да 30 Есть ответ от устройства? нет 31 Передача ошибки времени ожидания в главный поток 32 Пока нет команды завершения 33 Завершение соединения 34 Получены новые данные от сокета? нет да 35 Обработка данных да 36 Отклонение или ошибка? нет 9 8 10 Рисунок 5.4 – Продолжение блок-схемы алгоритма программы Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 62

3 8 9 да 37 10 Ошибки сокетов? нет 38 Вывод сообщения нет 39 Нажата кнопка «остановка сервера»? 40 да Остановка сервера 41 Остановка потоков сокетов 42 Удаление всех виджетов 43 Пока не закрыта программа 44 Закрытие программы Конец Рисунок 5.5 – Продолжение блок-схемы алгоритма программы Для того чтобы начать работу с программой необходимо ее запустить на ПК (блок 1). Первоначальный вид пользовательского интерфейса представлен на рисунке 5.6. Данный графический интерфейс прост в использовании и не создает перед пользователем преграду, которую он должен будет преодолеть, чтобы приступить к работе. Основная цветовая палитра программы представлена в Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 63

сером цвете, так как нейтральные цвета не оказывают негативного влияние на глаз человека. После запуска программы пользователь может начать работу с ПО (блок 2). Рисунок 5.6 – Вид пользовательского интерфейса Для того чтобы начать использование данной программы, необходимо задать некоторые настройки. Для осуществления настроек устройства (блок 3) пользователю необходимо нажать на кнопку «Настройки – Устройство» в окне программы (рисунок 5.7). Рисунок 5.7 – Настройка устройства Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 64

При нажатии на кнопку «Устройство» (блок 4) выводится окно, в котором пользователь может задать настройку устройства и непосредственно настройку самой программы (рисунок 5.8). Рисунок 5.8 – Конфигурация устройства Конфигурация устройства предусматривает настройку COM-порта и сети (блок 5). Для того чтобы осуществить подключение устройства к программе необходимо выбрать порт. После этого задается имя сети, к которой будут подключено устройство. Это необходимо для осуществления передачи данных между устройством и компьютером. В целях обеспечения передачи информации нужно указать пароль. Затем задается IP-адрес компьютера в локальной сети. Далее необходимо указать порт сервера, к которому будут подключаться устройства по локальной сети. Затем необходимо ввести дополнительные настройки, которые обеспечат идентификацию подключенного устройства. Потом определяем интервал между опросами, т.е. периодичность, с которой устройство обновляет данные в системе. Если все настройки устройства были удачно загружены, то данное окно, после нажатия кнопки «Загрузить», автоматически закроется (блок 8). Пример удачной настройки устройства представлен на рисунке 5.9. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 65

Рисунок 5.9 – Пример конфигурации В случае нажатия кнопки «Отмена» (блок 6) настройки не будут заданы, так как окно настроек устройства закроется без сохранения введенных настроек (блок 8). В случае неудачной настройки прибора возникает сообщение об ошибке (блок 7). Система оповещения срабатывает сразу после нажатия пользователем кнопки «Загрузить». Прочитав сообщение об ошибке, пользователь может либо исправить допущенные ошибки при настройке, либо нажать кнопку «Отмена». В данном примере пользователь забыл ввести пароль сети и не указал имя устройства (рисунок 5.10). Информация, которую будет передавать устройство, может не дойти до пользователя, соответственно данное устройство будет работать некорректно. Поэтому необходимо вводить пароль, чтобы не произошла утеря информации. В случае, когда не заполнено поле «Имя устройства», пользователь не сможет понять, какое из множества подключенных устройств дало сбой или же предупредило о возникновении критической ситуации в палате пациентов. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 66

Рисунок 5.10 – Пример неверных настроек Так же существуют другие виды ошибок, например, при неверном вводе IP-адреса или же порта сервера программа оповестит пользователя об ошибке. Так как программой предусмотрено ограничение по формату, то при вводе неверного формата данных будет невозможно осуществить передачу информации между устройством и компьютером. Таким образом, такая система оповещения позволяет правильно сконфигурировать устройство, не пропустив ни одно незаполненное поле. Помимо выше перечисленных ошибок связанных с настройкой устройства, дополнительно программа оповещает пользователя о неисправности работы COM-порта (рисунок 5.11). Существует множество различных ошибок, имеющих непосредственное значение при работе COMпорта. Например, в случае обрыва соединения с устройством или же при неверной передаче данных пользователю программа присылает оповещение. Работа COM-порта является значимой для пользователя, так как именно полученные данные от устройства позволяют проанализировать состояние того или иного медицинского помещения. Получение неточных сведений о состоянии показателя температуры или влажности не позволит создать комфортные условия для пациентов. Соответственно устройство не будет выполнять поставленную ему задачу, связанную с мониторингом Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 67

климатических показателей для обеспечения климатического контроля в помещении. Рисунок 5.11 – Пример обрыва связи с прибором по COM-порту После того как были установлены настройки устройства, необходимо перейти к настройке программы (блок 9). Для этого необходимо нажать на кнопку «Настройки – Программа» (рисунок 5.12). Рисунок 5.12 – Настройка программы При нажатии на кнопку выводится окно настроек (блок 10). Внешний вид данного окна представлен на рисунке 5.13. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 68

Рисунок 5.13 – Конфигурация программы Настройка программы предусматривает настройку порта сервера, т.е. настройку порта, к которому будут подключаться устройства по локальной сети. Также можно выбрать диапазон допустимых температур. Это необходимо для оповещения пользователя (медицинского работника) в ситуации, при которой показатель температуры устройства выходит за пределы нормальных значений, необходимых для обеспечения температурного контроля в палате пациентов. Далее можно установить диапазон допустимой влажности в палате больницы. Данное действие аналогично предыдущему, т.е. при выходе из установленного диапазона, программа оповестит пользователя о данном нарушении. Когда все необходимые настройки будут произведены (блок 11), пользователь должен нажать кнопку «Ок». Данное действие позволит сохранить введенные настройки (блок 12). После этого произойдет автоматическое закрытие данного окна (блок 13). Если пользователем будет нажата кнопка «Отмена», произойдет закрытие окна настроек без сохранения изменений (блок 13). В данной ситуации параметры настройки программы останутся по умолчанию (рисунок 5.13). После того настройки программы пользователь может перейти к запуску сервера. Это позволит установить соединение между компьютером и Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 69

устройством по локальной сети. Для этого необходимо нажать на кнопку «Меню – Запуск сервера» (рисунок 5.14). Рисунок 5.14 – Запуск сервера Если данная кнопка будет нажата (блок 14), то произойдет запуск сервера (блок 15). Автоматически внизу главного графического окна программы будет установлен статус сервера и будет выведено общее количество подключенных устройств (рисунок 5.15). Рисунок 5.15 – Внешний вид главного окна после запуска сервера Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 70

В случае если кнопка «Запуск сервера» не будет нажата, устройство не сможет передать информацию ПК о состоянии микроклимата в помещении. Для демонстрации работы данного программного обеспечения была написана небольшая программа, позволяющая имитировать работу устройства (рисунок 5.16). Также с помощью данного имитатора устройства появилась возможность протестировать разработанное ПО, написанное для ПК. Рисунок 5.16 – Имитатор устройства Данная программа предусматривает передачу по локальной сети значений параметров температуры, влажности и заряд аккумулятора, так как основное назначение устройства будет заключаться в мониторинге климатических показателей и, соответственно, передачи этих параметров на ПК. Также устройство должно иметь свое имя, чтобы пользователь смог правильно идентифицировать данное устройство. Это позволит избежать ошибок принятия одного устройства, например, установленного в палате №1, за другое, которое установлено в палате №2. Кроме того в данной форме предусмотрено задание сети, по которой будет осуществляться обмен данными. Дополнительно устанавливается интервал опроса устройства, например, по истечении 5 секунд устройство должно прислать актуальные значения климатических показателей и уровень заряда аккумулятора. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 71

Поскольку при разработке ПО необходимо предусмотреть все возможные варианты работы программы, то было принято решение смоделировать ситуацию «зависания» устройства. С этой целью была добавлена кнопка в программе имитатора. Рассмотрим различные варианты работы взаимодействия ПО и имитатора устройства. При возникновении события подключения нового устройства к программе (блок 16) происходит запуск нового сокета (блок 17), который позволит создать поток для передачи данных от устройства к ПК. Это необходимо для предотвращения зависания устройств и осуществления независимой работы каждого устройства. Например, в ситуации, когда одно устройство каким-либо образом вышло из строя, обмен данными между другими устройствами и компьютером продолжится без перебоя. Это удалось создать благодаря организации многопоточного сервера. После запуска нового сокета создается новый виджет «устройства», т.е. создается новый элемент интерфейса в главном окне программы (блок 18), и программа присылает сообщение пользователю. Отображение данного элемента в окне программы и вывод сообщения оператору представлен на рисунке 5.17. Рисунок 5.17 – Создание нового виджета Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 72

При подключении устройства в окне главной программы слева и справа создаются виджеты (рисунок 5.18). Для того чтобы идентифицировать подключенное устройство, в окне «Список устройств» создается элемент, с помощью которого можно определить в каком помещении установлено данное устройство. Справа в окне «Состояние» пользователь может увидеть информацию, полученную от устройства. Например, данные о состоянии температуры, влажности и заряде аккумулятора. Кроме этого в данном окне оператор может узнать о состоянии обмена между устройством и ПК. На рисунке 5.18 все показатели подсвечены зеленым цветом, это говорит о том, что климат в помещении благоприятный и нет повода для беспокойства, т.е. показатели температуры и влажности не выходят за пределы установленных пользователем значений. Рисунок 5.18 – Отображение нового виджета в окне программы После запуска нового сокета (блок 17) происходит его инициализация (блок 19). Далее выполняется автоматический запуск таймера (блок 20), интервал времени отправления данных от устройства ПК. При получении новых данных от устройства (блок 22) осуществляется их чтение и передача в главный поток, т.е. отображение полученной информации в программе Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 73

компьютера (блок 23). После этого программа отправляет ответное сообщение устройству (блок 24), тем самым сигнализирует о том, что данные были успешно получены ПК. Затем совершается сброс и перезапуск таймера (блок 25). При возникновении ошибки при взаимодействии устройства и ПК (блок 26) осуществляется передача ошибок в главный поток (блок 27). Пример сетевой ошибки взаимодействия представлен на рисунке 5.19. Рисунок 5.19 – Сетевая ошибка Не получив информацию об актуальных данных от устройства (блок 28), ПК начинает отправлять запрос устройству (блок 29). Если по истечении 2-х минут ожидания не были получены данные от устройства (блок 30), то программа присылает сообщение оператору об ошибке (блок 31). В главном окне программы информация о состоянии обмена подсвечивается красным цветом. Так как устройство вышло из строя, то пользователь может удалить его из списка виджетов, тем самым завершить обмен между устройством и ПК (блок 33). При возникновении ситуации зависания устройства (рисунок 5.20), по истечении 2-х минут ожидания данных ПК, программа оправляет запрос Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 74

устройству. Как и в случае возникновения сетевой ошибки, программа оповещает пользователя (рисунок 5.21). Передача актуальных данных ПК устройством через 5с Запрос данных ПК от устройства по истечении двух минут Рисунок 5.20 – Имитация зависания устройства Рисунок 5.21 – Ошибка при зависании устройства Если программой были получены новые данные от сокета (блок 34), происходит обработка полученной информации от устройства (блок 35). В случае если полученные данные отклонились от установленных значений или произошла какая-либо ошибка (блок 36), а также, если Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 75

произошла ошибка при обмене данными между устройством и ПК (блок 37), программа оповестит об этом пользователя (блок 38). Для рассмотрения различного рода ошибок было принято решение подключить три имитатора устройств к ПО (рисунок 5.22). Рисунок 5.22 – Имитаторы подключенных к программе устройств Рассмотрим случай, когда пользователь находится в окне устройства ID-1376, а ошибка отклонения какого-либо из климатических показателей возникла в окне устройства ID-1964 (рисунок 5.23). При возникновении такой ситуации программа оповестит пользователя при помощи сообщения об ошибке. Данная система оповещения позволяет привлечь внимание оператора. Например, если к программе подключено порядка 20 устройств, пользователь может не сразу заметить, какое устройство сигнализирует об отклонении показателей от нормы. Также в списке устройств с целью привлечения внимания виджет устройства, передавший критические климатические показатели, окрашивается в красный цвет. Это позволяет наглядно показать пользователю данный виджет, и тем самым сокращает время поиска устройства в списке. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 76

Рисунок 5.23 – Оповещение об отклонении показателей Перейдя в окно виджета устройства с ID-1964, можно увидеть информацию о состоянии микроклимата в помещении, в котором установлено устройство (рисунок 5.24). Как и в предыдущем случае, состояние критического показателя подсвечивается красным цветом. Рисунок 5.24 – Отклонение показателя температуры Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 77

Контроль уровня заряда аккумулятора также считается значимым. Поэтому при снижении заряда аккумулятора до 19% программа оповещает об этом пользователя (рисунок 5.25). Рисунок 5.25 – Предупреждение пользователя о низком заряде аккумулятора В данной ситуации значение заряда не является критичным, так как устройство продолжает работать и передает информацию. В связи с этим было принято решение подсвечивать уровень заряда аккумулятора от 19 до 5% желтым цветом, чтобы дать время пользователю поставить устройство на подзарядку. А уровень заряда, который находится ниже 4%, подсвечивается красным цветом, так как наступает критическая ситуация, которая может привести к прекращению передачи информации от устройства к ПК. Так как в данном случае значения показателя температуры находится в критическом состоянии, а показатель уровня заряда в пределах допустимого значения, приоритет при подсвечивании виджета устройства был отдан красному цвету. В ситуации, при которой только заряд аккумулятора предупреждает пользователя о приближении уровня заряда к критическому значению, в списке подключенных устройств данный виджет подсвечивается желтым Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 78

цветом, с целью привлечения внимания, и программа присылает пользователю оповещение (рисунок 5.26). Рисунок 5.26 – Сообщение о низком уровне заряда аккумулятора Для прекращения работы данной программы необходимо нажать кнопку «Меню – Отключить сервер» (рисунок 5.27). Рисунок 5.27 – Отключение сервера Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 79

При возникновении события, связанного с нажатием кнопки данной кнопки (блок 39), происходит остановка сервера (блок 40) и остановка потоков сокета (блок 41). Также осуществляется удаление всех виджетов (блок 42). После осуществления отключения сервера окно главной программы примет первоначальный вид (рисунок 5.6). Для завершения работы данной программы пользователь должен нажать на кнопку закрытия программы (блок 44). Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе выполнения данной работы было спроектировано мобильное устройство мониторинга температуры для системы климатического контроля медицинских помещений. Данный прибор предназначен для измерения температуры и влажности наружного воздуха в медицинских помещениях и отображения ее текущего значения на экране компьютера. Основными преимуществами данной разработки являются следующие критерии: 1. Мобильное устройство работает в автоматическом режиме сбора, обработки и передачи информации в центр обработки данных. 2. В системе управления существует возможность оперативно задать критерий во время эксплуатации 3. Для обеспечения работы устройства применяется внешнее питание 4. Возможность передавать информацию на удаленные устройства при помощи сети Wi-Fi. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 81

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Брух, C.B. Влияние особенностей метаболизма на воздушный баланс человека / C.B. Брух // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2005. – № 5. – С.5660. 2. Борисоглебская, А.П. Лечебно-профилактические учреждения. Общие требования к проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / А.П. Борисоглебская. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2008. – 144с. 3. Березин, И.И. Микроклимат учебных комнат, помещений жилых и общественных зданий, лечебно-профилактических организаций: учебное пособие/ И.И. Березин, В.В. Сучков, Л.Ф. Талипова, А.К. Сергеев. – Самара: ОФОРТ, 2016. – 98с. 4. Малинин, В.Н. Влагосодержание атмосферы и парниковый эффект / В.Н. Малинин // Общество. Среда. Развитие. – 2014. – №3(32). – С.139-145 5. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – Взамен ГОСТ 30494-96; введ. 2013-01-01. – М.: Стандартинформ, 2013. – 15с. 6. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – Взамен СНиП 2.04.05-91; введ. 2004-01-01. – М.: Государственный комитет Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (ГОССТРОЙ РОССИИ), 2004. – 60с. 7. Архангельский, В.И. Гигиена с основами экологии человека: учебник / В.И. Архангельский и др.; под ред. П.И. Мельниченко. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 752 с. 8. Борисоглебская, А.П. Технологии создания микроклимата в медицинских учреждениях / А.П. Борисоглебская // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2017. – №5. – С.4-15. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 82

9. Кокорин, О.Я. Микроклимат в медицинских учреждениях / О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2012. – №8 (128). – С.86-89. 10. Знаменский, А.В. Госпитальная гигиена. Санитарно- эпидемиологические требования к устройству и эксплуатации лечебнопрофилактических учреждений: учебное пособие / А.В. Знаменский; под ред. проф. Ю.В. Лизунов. – СПб: ООО «Издательство Фолиант», 2004. – 240с. 11. СНиП 31-06-2009. Общественные здания и сооружения. – Взамен СНиП 2.08.02-89; введ. 2010-01-01. – М.: Министерство регионального развития Российской Федерации (МИНРЕГИОН РОССИИ), 2009. – 46с. 12. СанПиН 2.2.4.3359-16. Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах. – Введ. 2017-01-01. – М.: Норматика, 2017. – 52с. 13. Кокорин, О.Я. Энергосберегающая система кондиционирования воздуха для помещений операционного блока / О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас // Холодильная техника. – 2014. – №2. – С.9-11. 14. Кокорин, О.Я. Энергосберегающие системы в больницах / О.Я. Кокорин, Н.В. Товарас // Сантехника, отопление, кондиционирование. – 2011. – №7 (115). – С.74-77. 15. СанПиН 2.1.3.2630-10. Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность. – Введ. 201005-18. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. – 255с. 16. Борисоглебская, А.П. Операционные залы больниц. Контроль воздушных потоков / А.П. Борисоглебская // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2009. – №8. – С.44-53. 17. Борисоглебская, А.П. Контроль температуры и влажности в операционных / А.П. Борисоглебская // АВОК: Вентиляция, отопление, Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 83

кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2007. – №5. – С.52-57. 18. Панфилова, С.В. Организация операционного блока / С.В. Панфилова // Российский ветеринарный журнал. Мелкие домашние и дикие животные. – 2006. – №3. – С.40-42. 19. Наголкин, А.В. Современные направления обеззараживания воздуха в медицинских организациях / А.В. Наголкин, Е.В. Володина, М.Ф. Загидуллов, В.Г. Акимкин, А.П. Борисоглебская, А.С. Сафатов, В.В. Кузин, В.А. Дмитриева // Медицинский алфавит. – 2015. – Т.2, №14. – С.41-46. 20. Жердев, Р.Ю. Системы климат-контроля на базе методов экстраполирующего термомониторинга / Р.Ю. Жердев, Р.В. Кунц, Л.И. Сучкова, А.Г. Якунин // Ползуновсий альманах. – 2010. – №2. – С.30-32. 21. Кабанов, А.А. Система контроля температуры и влажности / А.А. Кабанов // МНСК-2018: Информационные технологии; Новосибирский нац. исслед. гос. ун-т. – Новосибирск, 2018. – С.57. 22. Черных, А.А. Блок климат контроля помещений / А.А. Черных // Современные техника и технологии: сборник докладов XX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; Нац. исслед. Томский политехнич. ун-т. – Томск, 2014. – С.277-278. 23. Самохвалова, С.Г. Разработка систем локального и удаленного контроля и мониторинга температуры и влажности / С.Г. Самохвалова, С.В. Худяков // Альманах современной науки и образования. – 2017. – №3 (117). – С.85-90. 24. Пат. 87259 Российская Федерация, МПК 7 G01N 27/12. Устройство для дистанционного мониторинга окружающей среды на основе технологии беспроводных сенсорных сетей / Восков Л.С., Ефремов С.Г., Комаров М.М.; патентообладатель ООО «ВЕК-21». - №2009122300/22; заявл. 11.06.2009; опубл. 27.09.2009; Бюл. №27. – 7с. 25. Пат. 143253 Российская Федерация, МПК 7 G01W 1/00. Энергонезависимое устройство автоматизированного контроля параметров Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 84

окружающей среды / Виноградов С.А., Виноградов А.С., Бакалов С.П., Клюзко В.А., Орлов И.Г., Тулупов А.А., Моисеев Р.Н.; патентообладатели Виноградов С.А., Виноградов А.А.. - №2013159210/28; заявл. 30.12.2013; опубл. 20.07.2014; Бюл. №20. – 14с. 26. Пат. 181710 Российская Федерация, МПК 7 G01W 1/02. Портативная метеостанция с программным обеспечением для формирования краткосрочного прогноза погоды с возможностью удаленного использования («NEVA») / Гринченко Н.Н., Геращенко Е.С., Потапова В.Ю., Тарасов А.С.; патентообладатель ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет». - №2018106176; заявл. 19.02.2018; опубл. 26.07.2018; Бюл. №21. – 9с. 27. Пат. 141212 Российская Федерация, МПК 7 G08C 17/02. Измерительный блок параметров окружающей среды / Седляров О.И., Куранов В.В., Халитов К.А.; патентообладатель Седляров О.И.. – №2013151696; заявл. 21.11.2013; опубл. 27.05.2014; Бюл. №15. – 16с. 28. ГОСТ Р 15.013-94. Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия. – Введ. 1995-01-01. – М.: ГОССТАНДАРТ РОССИИ, 1995. – 28с. 29. Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22 // MicroPi. – MicroPi, 2019. – URL: https://micro-pi.ru/dht11-и-dht12-датчики-температурыи-влажности (дата обращения: 16.05.2019). 30. ESP-12E WiFi модуль (ESP8266) // Radio Prog. – 2008-2019 RadioProg.ru. – URL: https://radioprog.ru/shop/merch/33 (дата обращения 17.05.2019). 31. Display OLED de 128*32 pixeles controllable por I2C // MCI: electronics. – MCI Electronics, 2019. – URL: https://www.mcielectronics.cl/ shop/product/display-oled-de-128-32-pixeles-controlable-por-i2c-25948 (дата обращения 16.05.2019). 32. Torex Semiconductor XC6210B332PR-G // Mouser electronics. – Texas: Copyright, 2019 Mouser Electronics, Inc. – URL: Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 85

https://ru.mouser.com/ProductDetail/Torex-Semiconductor/XC6210B332PRG?qs=%2Fha2pyFadugU1uZmWcgpiVAj1orEkQnCIifpM4RTu8yg3e%2FeH8Q3 Kg%3D%3D (дата обращения 18.05.2019). 33. NCP1835 Integrated Li-Ion Charger // ON Semiconductor. – Phoenix: Semiconductor Components Industries LLC, https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP1835-D.PDF 2009. (дата – URL: обращения 18.05.2019). 34. Микросхема CH340G – преобразователь интерфейса USB в UART (мост USB-UART). Характеристики, условия эксплуатации, типовые схемы включения // MY Practic. – Новочеркасск: 2015-2019 Оборудование технологии разработки. – URL: http://mypractic.ru/downloads/pdf/CH340G.pdf (дата обращения 19.05.2019). 35. Алексеев, Е.Р. Программирование на языке С++ в среде Qt Creator / Е.Р. Алексеев, Г.Г. Злобин, Д.А. Костюк, О.В. Чеснокова, А.С. Чмыхало. – М.: ALT Linux, 2015. – 448 с. Лист ЮЗГУ. 120340.014 ПЗ Изм Лист №докум Подп Дата 86

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв