一种磁共振超导磁体物联网系统
阅读说明：本技术 一种磁共振超导磁体物联网系统 (Magnetic resonance superconducting magnet Internet of things system ) 是由 高德峰 李光超 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及磁共振技术领域,具体地说是一种磁共振超导磁体物联网系统。一种磁共振超导磁体物联网系统,包括超导磁体,其特征在于：超导磁体的信号输出端连接超导磁体监控模块的信号输入端,超导磁体监控模块的信号输出端通过工业网关连接监控平台；所述的监控平台分别与医院设备科及设备厂家连接。同现有技术相比,提供一种磁共振超导磁体物联网系统,对磁体运行状态进行跟踪及数据采集,通过有线或无线网络上传至服务器并进行比较分析,若磁体参数超出阈值,系统自动报警,以短信的形式发送给相关负责人员(设备科长、操作人员、售后工程师等)并生成工单,指派工程师维修并跟踪。(The invention relates to the technical field of magnetic resonance, in particular to a magnetic resonance superconducting magnet internet of things system. A magnetic resonance superconducting magnet thing networking system, includes superconducting magnet, its characterized in that: the signal output end of the superconducting magnet is connected with the signal input end of the superconducting magnet monitoring module, and the signal output end of the superconducting magnet monitoring module is connected with the monitoring platform through the industrial gateway; the monitoring platform is respectively connected with the hospital equipment department and the equipment manufacturer. Compared with the prior art, the magnetic resonance superconducting magnet Internet of things system is provided, the running state of a magnet is tracked, data are acquired, the running state of the magnet is uploaded to a server through a wired or wireless network and compared and analyzed, if the parameter of the magnet exceeds a threshold value, the system automatically gives an alarm, sends the alarm to relevant responsible personnel (equipment managers, operators, after-sales engineers and the like) in a short message mode and generates a work order, and assigns the engineers to maintain and track.)
技术领域
本发明涉及磁共振技术领域，具体地说是一种磁共振超导磁体物联网系统。
背景技术
核磁共振成像是一种利用磁共振原理进行成像的，最新医学影像新技术，对脑、甲状腺、肝、胆、脾、肾、胰、肾上腺、子宫、卵巢、前列腺等实质器官以及心脏和大血管有绝佳的诊断功能。与其他辅助检查手段相比，核磁共振具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高和图像更清晰等优点，可帮助医生“看见”不易察觉的早期病变，已经成为肿瘤、心脏病及脑血管疾病早期筛查的利器。由于核磁共振是磁场成像，没有放射性，所以对人体无害，是非常安全的。
磁共振成像需要提供较高的磁场，磁场越高图像分变率越高，高场强主要由超导磁体提供。超导磁体是指低温下用具有高转变温度和临界磁场特别高的第二类超导体制成线圈的一种电磁体。超导磁体稳定运行时本身没有焦耳热的损耗，对于需要在较大空间中获得直流强磁场的磁体，这一点尤为突出，可以大量节约能源，且所需的励磁功率很小，也不需要常规磁体那样庞大的供水和净化设备。超导材料可以有很高的电流密度，因此超导磁体体积小，重量轻，而且可以较容易地满足关于高均匀度或高磁场梯度等方面的特殊要求。接通超导开关，使超导磁体工作在持续电流状态，则可以得到极其稳定的磁场。
为维持磁体超导状态，磁体线圈需浸泡在温度为4.2K的超低温液氦中，每台磁体约含液氦1000L-2000L。磁体低温系统之制冷机需24小时不间断运行，以提供冷量，维持液氦零挥发。如果发生停机或磁体参数异常均会造成液氦挥发或磁体失超，从而带来较大损失，因此需对磁体运行状态（温度、压力、液位、压缩机状态等）进行实时监控采集。传统方式为采用人工点检方式，每天查看磁体工作状态并进行手工记录，此方式为被动记录方式，效率低、耗费人力，且无法第一时间发现故障。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种磁共振超导磁体物联网系统，对磁体运行状态进行跟踪及数据采集，通过有线或无线网络上传至服务器并进行比较分析。
为实现上述目的，设计一种磁共振超导磁体物联网系统，包括超导磁体，其特征在于：超导磁体的信号输出端连接超导磁体监控模块的信号输入端，超导磁体监控模块的信号输出端通过工业网关连接监控平台；所述的监控平台分别与医院设备科及设备厂家连接。
所述的监控平台通过无线网络连接移动端。
所述的超导磁体至少设有1台。
所述的移动端为手机、PC端中的一种或多种。
所述的监控平台的工作包括实时监控、数据采集、记录并将参数显示在屏幕上。
所述的监控平台采集的数据包括4K Cold、50K Cold、50K Shield、50K Unisock、50K Bore部位温度及超导磁体的液氦液位数值。
所述的超导磁体监控模块包括压力测量及控制单元、EIS加热单元、压缩机状态测量单元、紧急失超控制单元、网络串口。
所述的压力测量及控制单元对超导磁体压力进行实时测量并进行反馈控制，使超导磁体压力稳定于1950-2150Pa；所述的EIS加热单元每天对超导磁体的EIS开关加热器进行加热以消除感应电流，从而降低外界磁场对磁体的主磁场干扰；所述的压缩机状态测量单元检测压缩机运行状态，若压缩机处于关闭状态指示灯及蜂鸣器开启；所述的紧急失超控制单元用于紧急状态，此时按下开关，磁体失超，磁场消失；所述的网络串口为与通讯接口，用于磁体监控数据上传。
具体工作流程如下：
（1）监控平台通过超导磁体监控模块进行数据的采集；
（2）采集到数据后，根据拟合公式计算实际温度数值；
（3）采集数据时将采集到的数据与前5次采集的数据进行对比，若均在设定合理范围内则认为数据真实有效，否则认为数据无效，进行二次采集；
（4）若数据不在设定合理范围内，监控平台则会根据数据的类别进行警告、报警、故障处理，并将信息发送至医院设备科及设备厂家；
（5）相关人员根据数据异常进行处理。
所述的警告为vbat；报警为4K cold、50k cold、50k unisock、50k shield、50kbore、 liquid_level1、liquid_level2；故障为prh、vin、erdu、Stress。
本发明同现有技术相比，提供一种磁共振超导磁体物联网系统，对磁体运行状态进行跟踪及数据采集，通过有线或无线网络上传至服务器并进行比较分析，若磁体参数超出阈值，系统自动报警，以短信的形式发送给相关负责人员（设备科长、操作人员、售后工程师等）并生成工单，指派工程师维修并跟踪。
附图说明
图1为本发明系统模块连接图。
图2为设备概况一览窗口截图。
图3为超导磁体实时运行状态截图。
图4为告警信息汇总截图。
图5为工单进度汇总截图。
图6为报警短信截图。
参见图1，1为超导磁体，2为超导磁体监控模块，3为工业网关，4为监控平台，5为医院设备科，6为设备厂家，7为移动端。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1至图6所示，超导磁体1的信号输出端连接超导磁体监控模块2的信号输入端，超导磁体监控模块2的信号输出端通过工业网关3连接监控平台4；所述的监控平台4分别与医院设备科5及设备厂家6连接。
监控平台4通过无线网络连接移动端7。
超导磁体1至少设有1台。
移动端7为手机、PC端中的一种或多种。
监控平台4的工作包括实时监控、数据采集、记录并将参数显示在屏幕上。
监控平台4采集的数据包括4K Cold、50K Cold、50K Shield、50K Unisock、50KBore部位温度及超导磁体1的液氦液位数值。
超导磁体监控模块2包括压力测量及控制单元、EIS加热单元、压缩机状态测量单元、紧急失超控制单元、网络串口。
压力测量及控制单元对超导磁体1压力进行实时测量并进行反馈控制，使超导磁体1压力稳定于1950-2150Pa；EIS加热单元每天对超导磁体1的EIS开关加热器进行加热以消除感应电流，从而降低外界磁场对磁体的主磁场干扰；压缩机状态测量单元检测压缩机运行状态，若压缩机处于关闭状态指示灯及蜂鸣器开启；紧急失超控制单元用于紧急状态，此时按下开关，磁体失超，磁场消失；网络串口为与通讯接口，用于磁体监控数据上传。
具体工作流程如下：
（1）监控平台通过超导磁体监控模块进行数据的采集；
（2）采集到数据后，根据拟合公式计算实际温度数值；
（3）采集数据时将采集到的数据与前5次采集的数据进行对比，若均在设定合理范围内则认为数据真实有效，否则认为数据无效，进行二次采集；
（4）若数据不在设定合理范围内，监控平台则会根据数据的类别进行警告、报警、故障处理，并将信息发送至医院设备科及设备厂家；
（5）相关人员根据数据异常进行处理。
警告为vbat；报警为4K cold、50k cold、50k unisock、50k shield、50k bore、liquid_level1、liquid_level2；故障为prh、vin、erdu、Stress。
本发明提供一种超导磁体物联网系统，包括超导磁体监控系统、工业网关、平台监控、移动端监控等部分组成。
监控平台4对超导磁体1运行状态进行实时监控、数据采集、记录并将关键参数显示于屏幕，其主要采集记录4K Cold、50K Cold、50K Shield、50K Unisock、50K Bore等部位温度及磁体液氦液位等数值。超导磁体1的线圈工作于4.2K的极低温度下，其数据采集难点主要为低温状态磁体温度、压力及液氦液位采集的准确有效性；本发明对超导磁体1所用的温度计按温度区间进行标定，拟合公式，并编写相关程序，采集时根据拟合公式计算实际温度数值；磁体压力采集使用磁共振专用压力传感器，从而避免强磁场对传感器干扰；磁体液位采集使用辰光自制超导液位计测量液位，测量液位时监控系统输出电流精度为0.2mA，从而实现液氦液位测量准确性。超导磁体出现故障时其所有参数均为一个连续变化过程，根据此特点采集数据时将采集到的数据与前5次采集的数据进行对比，若均在设定合理范围内则认为数据真实有效，否则认为数据无效，进行二次采集。为避免磁场或电位差对磁体干扰，超导磁体压力传感器，温度传感器，液位计安装时与磁体保持很好的绝缘，同时磁体内采集的信号传输经过滤波版滤波，滤波版与超导磁体监控共地。
当以上参数超出阈值时磁体监控系统报警，指示灯及蜂鸣器开启，以便设备操作或管理人员及时处理。磁体监控还配有压力测量及控制单元、EIS加热单元、压缩机状态测量单元、紧急失超控制单元、网络串口等。压力测量及控制单元对磁体压力进行实时测量并进行反馈控制，使磁体压力稳定于1950-2150Pa。EIS加热单元每天对磁体EIS开关加热器进行加热以消除感应电流，从而降低外界磁场对磁体的主磁场干扰。压缩机状态测量单元检测压缩机运行状态（开/关），若压缩机处于关闭状态指示灯及蜂鸣器开启。紧急失超控制单元用于紧急状态，此时按下开关，磁体失超，磁场消失。网络串口为与通讯接口，用于磁体监控数据上传。
工业网关3与超导磁体1监控系统进行通信，对其12个参数进行采集，通过移动网络或光纤将数据传输至平台监控及移动端监控。12个参数如表所示。本报警将所采集之十二个参数报警信号进行分警告、报警、故障三类，其中警告为vbat、报警为4K cold、50kcold、50k unisock、50k shield、50k bore、 liquid_level1、liquid_level2故障为：prh、vin、erdu、Stress。如表1所示，为报警系统采集参数表。
表1
序号
参数名称
代号
1
4K冷头温度
4K cold
2
50K 冷头温度
50k cold
3
50K 颈管温度
50k unisock
4
50K外屏温度
50k shield
5
50K内屏温度
50k bore
6
通道1液位
liquid_level1
7
通道2液位
liquid_level2
8
磁体压力
prh
9
电池端电压
vbat
10
开关电源端电压
vin
11
紧急失超单元状态
erdu
12
压缩机状态
Stress
监控平台4监控将工业网关3传回数据进行存储，具有以下几个功能：
一、数据看板：该内容是主要是数据信息整体情况看板，可了解客户情况，设备概况，设备告警概况、设备历史状态信息和设备历史告警信息。
二、信息管理：信息管理包含客户信息管理、设备信息管理、参数信息管理。客户信息管理为平台客户下的用户信息管理窗口，用于管理旗下客户，了解客户状况，设备数量、信息等情况，可对用户进行修改、删除（仅逻辑删除）操作。设备信息管理为平台的客户设备信息管理窗口，用于管理旗下客户设备，可增加、修改、删除、导出客户的设备信息，可对设备信息进行查询，定位客户设备的位置。参数信息管理为平台的客户设备上报的参数信息管理窗口，用于管理旗下客户设备上报的参数，可增加、修改、删除、导出客户的设备参数信息，可根据设置的查询信息对设备上报参数信息进行查询。
三、告警管理：告警管理包含告警规则、告警管理、工单管理。告警规则为设备告警规则信息设置管理窗口，用于设置设备上报告警的规则，可增加、修改、删除、导出客户的设备信息，可根据设置的查询信息对设备上报参数信息进行查询。告警管理为设备告警信息管理窗口，用于管理设备的告警信息，可查询、导出告警信息，也可以对未设置自动生成工单的告警进行手动派单。工单管理为设备工单信息管理窗口，用于管理设备的工单信息，可查询、导出工单信息，工单处理人可手动接单，工单处理完成后需要上次工单处理报告将处理过程上传。所有权限人可以看到工单处理人接单的情况和工单处理的可报告。
四、运行统计：运行统计包含设备运行状态、设备指标趋势、设备历史数据三项。设备运行状态为设备运行状态查看窗口，用于查看设备的运行状态，可查询、导出设备状态信息，点击查看按钮可以查看单个设备的实时设备数据。设备指标趋势为设备指标趋势查看窗口，用于查看设备的指标趋势，可查询、导出设备指标趋势信息，单个设备同时可以自动生成指标趋势图。设备历史数据为设备历史运行数据查看窗口，用于查看设备的历史的状态，可查询、导出设备历史状态信息。
五、系统管理：系统管理含角色管理、用户管理、配置管理。角色管理为用户角色管理窗口，主要是为相关人员配置相对应的角色，比如设备科长、操作人员、售后工程师等角色具有的权限。用户管理为用户信息管理窗口，主要是为用户开通账号并控制账号的启用和停用和修改。
掌上数据查看：掌上数据查看通过编制的微信小程序进行查看操作，包含数据看板、实时状态查看、告警管理、工单汇总。同PC端类似，主要是数据信息整体情况看板；每台设备实时状态查看，对所采集12个参数进行显示；告警情况看板，对所有设备运行状态进行显示；工单跟踪看板，显示工单汇总概况及状态统计。
综上超导磁体物联网系统实现了磁共振超导磁体、磁体监控、平台端、移动端互联互通，只需一台电脑或一部手机可在任何时间、任意地点查看每一台超导磁体的实时运行数据，并实现了故障短信报警及工单进度跟踪功能。极大的方便了设备操作人员、设备管理人员无需每天到现场对设备进行点检，避免了非工作时间或节假日故障错过第一维修时间而带来的更大的损失。设备厂家售后人员可根据超导磁体参数趋势进行预判做到防患于未然，发生故障时进行远程诊断，做出预案生成工单，即提升了工作效率，又提高了处理问题及时性。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。