Design of voice alarm system for ventilator
王东峰，王辉林
（山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博 255000）
摘要：跟着人工智能和才智医疗的鼓起，为了满意当时医疗监护设备智能化、人性化的开展需求，提出了以语
音组成为中心的呼吸机智能语音报警技能，将呼吸机的报警内容经过真人语音的办法进行播报。经过实验测验
而且与同类产品进行比照，满意行业规范要求。语音报警信号相较于传统的听觉报警信号，更直观、精确、人
性化，契合才智医疗的开展需求。由此可见，运用语音芯片组成语音报警信号的办法是彻底可行的，该规划也
可应用于其它医疗设备或产品。
关键词：语音组成；呼吸机；语音报警；智能化
0 导言
呼吸机早年对声响报警信号没有特别要求，惯例办法是用蜂鸣器或喇叭宣布单一声响。在2005年呼吸机报警专用规范开端施行，2009年规范又一次更新，即《YY 0709-2009医用电气设备 第1-8部分：安全通用要求并排规范：通用要求 医用电气设备和医用电气体系中报警体系的测验和攻略》。规范中规则听觉报警信号能够用脉冲群来完结，也能够用语音组成的办法来完结。经过脉冲群产生听觉报警信号时，报警内容需求经过指示灯或图形等办法来显现，需求医护人员在听见报警信号的时分，及时调查报警内容，根据报警内容进行处置，别的也简略与其它医疗设备的报警声响混杂，这些都增加了医护人员的作业量。
针对以上问题，规划了呼吸机智能语音报警体系。
体系选用语音组成芯片，将呼吸机报警内容以真人语音的办法进行播报，可确保呼吸机报警信号的精确性高、可靠性好、实时性好。语音报警信号传达的信息精确、直观、便于医护人员和家族及时剖析和处理问题，为患者供给更安全的保证；呼吸机语音报警信号有别于其它医疗设备的报警声响，在病房中，便于医护人员分辩，能够下降医护人员劳动强度，进步作业效率；语音报警愈加智能化、人性化，使报警变得不再单谐和严寒，缩短了人机交互的间隔；跟着技能开展，能够从这方面作为一个切入点将设备融入到大规模的才智医疗体系中。
1 作业原理
呼吸机报警的判定是经过实测值与设定值进行比较得出。实测值经过收集传感器信号得到，设定值经过程序输入，当实测值超出设定值规模时，报警就会产生。
根据表1，操控报警引脚输出对应的电平信号。当语音报警体系查询到报警引脚电平改动时，根据表1，播报语音报警内容。
为了进步报警的可靠性，避免误报警。传感器简略遭到外界影响导致数据呈现误差，在程序中选用管用平均值办法，选取相邻5组数据，核算平均值，可减小误差；当语音报警体系查看到报警引脚电平有改动时，程序要进行判别（消抖），削减搅扰要素。
例如：压力高报警设定值：压力低报警设定值：压力实测值：注：P1、P2、P3、P4、P5为相邻单次压力采样值根据表2就可进行压力报警的检测。
2 规划方案
2.1 体系框图
图1是体系框图，呼吸机操控体系对传感器数据进行管用平均值处理，报警查看。假如有报警产生，查询表1，输出对应的引脚电平。语音报警操控体系查看到引脚电平改动，对信号进行“消抖”
处 理 ， 确 认 为 报 警 信 号后，查询表1，经过串口发送语音报警信息给语音组成芯片，然后播映语音报警信息。
2.2 操控部分
图2为智能语音报警操控部分电路。选用STC12C5410AD单片机，该单片机是宏晶科技出产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗搅扰的新一代8051单片机，指令代码彻底兼容传统8051，可是速度快8~12倍，内部集成专用复位电路，通用全双工异步串行口，也可完结多串口。作业电压为3.8 V~5.5 V。
操控部分的功用是经过查看报警引脚电平改动来接纳呼吸机报警信息，经过串口将报警内容发送给语音组成模块。经过P1端口衔接呼吸机报警信号输出端口，经过P3口发送报警信息内容。单片机选用阻容复位，在电源输入端口加0.1 μf耦合电容。别的，选用的晶振，便于软件中设置串口波特率。
2.2 语音组成部分
图3位语音组成部分电路。语音组成部分选用SYN6288，该芯片是北京语音全国科技有限公司的一款中文语音组成芯片，经过串口接纳待组成的文本数据，完结文本到语音的转化。该芯片硬件接口简略，低功耗，音色清亮圆润、性价比很高。作业电压为。
有6组外接电源，每组电源均运用一个和一个0.1 μF的电容，假如想节约本钱，能够在每组电源上均运用0.1 μF的电容，并对VDDPP和VDDA两组电源各加上一个47 μF电容。喇叭能够直接衔接芯片的BP0，BN0引脚进行声响输出，也能够加功放电路。本规划直接衔接喇叭。芯片需求外接高速晶振，调配22 PF电容。串口通讯时上位机发给SYN6288的串口通讯数据有必要是反相的数据，上位机能够挑选程序代码反向办法或硬件电路反相办法。本规划选用硬件电路反相办法。
3 软件规划
本体系软件规划分为主程序、报警查询程序、语音播报程序，图4为程序流程图。
3.1 主程序
流程如图4所示。先进行定时器、串口、初始化，然后程序循环检测报警信号标志位是否置位，假如报警信号标志方位位，则播报对应语音信息，不然持续查询报警信号标志位是否置位。
3.2 报警查询程序：
流程如图5所示。单片机依照定时器初始化设置的参数进入中止，当检测到报警信号引脚电平改动时，首要检测是否为搅扰，如不是搅扰，则将标志方位位，不然抛弃，持续检测。
3.3 语音播报程序
流程如图6所示。单片机首要发送5个字节（帧头），然后发送组成的语音文本数据，然后数据进行异或校验，最终发送校验字节。
4 体系测验
首要验证在有报警产生时，报警体系功能的精确性和实时性。
以压力上限报警测验为例阐明：测验办法：将压力上限报警阈值别离设置为2 kPa、4 kPa、，阻塞气路，向气路缓慢加正压，当产生声光报警时，用秒表和气流剖析仪测验记载。每个报警阈值测验100次，然后将对应压力值记载并制作曲线，如图5所示如表3：报警精确率A1=精确报警次数/总报警次数报警实时率A2=报警延时小于20 ms的次数/报警总次数阐明：测验中人的反应时间无法操控，会使测验数据存在误差。经过对压力上限报警测验能够看出，呼吸机智能语音报警体系的报警精确率高，报警实时率也满意要求。其它报警参数可采纳相似办法测验。
5 定论
呼吸机智能语音报警体系根据单片机和语音组成芯片来规划，将呼吸机报警信息以真人语音的办法进行播报。该体系的报警精确率高，报警实时率满意运用要求，比脉冲群报警表达信息精确，便于医护人员分辩，契合未来才智医疗的开展趋势。这套智能语音报警体系已在产品中运用，作用杰出。该规划也能够在其它产品中推广应用，语音报警能够表现产品的个性化、优势化，能给运用者留下深入的形象。
参考文献
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本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第4期第58页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
