摘要：自动门控制系统的开发与应用不仅可省去开关门体力，同时能够采用光电感应、超声波测距、PLC数据分析技术及时间继电器系统等设计实现自动化的门锁系统，实现无障碍自动开关门，无需人员把守，保障少接触、安全系数高、噪声低等，实现手术室自动门智能化、系统化应用。

关键词：自动门；智能控制；自动化；设计；应用

中图分类号：R197.38；TP273   文献标识码：B  DOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2020.07.17

0  引言

自动门的智能化控制是系统集成设计的成果，也是门类设备发展的主要方向。在医院手术室门类控制的过程中，为防止接触手术室门导致的细菌带入，加强对手术室内部环境的洁净化处置力度，自动门的智能控制开发至关重要。在医院手术室自动门的智能化系统设计与应用的过程中，不仅要求区域消毒化处理，同时要保证自动门的控制逻辑性，保障进出医务和患者的安全性，为实现医院自动门的出入无接触，满足医院患者及医护人员的使用需求。

1  手术室自动门智能控制系统总体设计

1.1  手术室自动门智能控制过程及要求

手术室自动门要经过严谨的控制与设计，要求做到洁净整洁、密封性好等，自动门的启闭要平稳化、操作便捷顺畅性、安全可靠化等，不仅要满足自动门控制的气密性，同时要满足智能化的系统控制^[1]。

在自动门智能化总体设计及设计要求中，要满足以下需求：淤要选择质量有保证、使用过程稳定、可靠的自动门控制体系及结构；于要依据使用需求，使用手术室类别及环境等，选择平移式自动门，因为平移自动门更加严谨、严密，在材质的选择上，通常选择使用铝制或者不锈钢材质；盂在使用的功能上，要依据安全防夹安装机制为主，确保行人安全，提高手术医治效率化。

1.2  总体设计方案

针对手术室智能化控制系统，设计流程包括有PLC电气控制系统的选型主要包括PLC控制系统的硬件选型与配置、软件的设计、系统调试运行三部分组成。在PLC电气控制选型的过程中，主要针对电源模块、CPU、接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块进行选型，例如电源模块选择使用型号PS60W120/230VAC/DC，品牌选择SIEMENS；再例如CPU选择型号CPU1516-3PN/DP；接口模块选择使用型号IM155-5PNST等。在软件设计的过程中，应首先按照手术室自动门控制系统的需求进行设计方案的分析，按照主电机的工作方式进行设计。对电机的速度、自动门开关的时间等参数进行分析，并将作业过程中的故障进行反馈，并由PLC电气控制系统发出故障报警信号^[2]。

2  手术室自动门智能控制硬件设计

2.1  结构设计

在此系统的结构类型设计的过程中，主要以定时时间电器的控制、PLC自动化控制系统、马达转动系统，以STC89C52单片机作业功能中的超声波测距为主，实现各系统结构的协调化作业，各系统作业流程如下：时间继电器寅控制通断寅电源寅驱动寅马达插销装置寅控制寅手术室自动门寅距离反馈寅超声波测距装置寅结果对比分析寅是否发出警报信息。结构设计的过程中，需要依据实际需求和结合系统模块功能，并依据现实现象进行全面考虑，对时间继电器系统中的定时功能进行细化，如直流马达的功率、齿轮齿条的结构、单片机作用模块等，有效实现测量数据精确，提升结构设计的有效性、经济性。

2.2  硬件系统的设计

2.2.1  时间继电器

相应时间段内，按照继电器对应芯片结构，如STC15F204EA的芯片为设计核心，从而建立对应静态共阴极数码管结构，带动数码管显示模块进行工作，另外要对输入电路系统中所使用的P28-1光耦数据进行隔离，并输出数据到对应三极管继电器驱动系统。自动门的电流设计控制在50mA的范围内，输入电压控制在3.6~5V^[3]。

对应继电器系统在通电运行后，对应设备装置初始化后，可依次进行数据的读取分析，如EEROM中的动作指令分析，同时可依据用户信息的控制，通过次数的累计及待机状态下的无限指令的执行，促进和保障启动信息后的PC联机状态，并利用PC端向继电器系统发出对应的执行命令。

2.2.2  马达智能控制

首先通过导线连接对应马达电极，并通过各自的引导线，用以连接对应适配器系统，其中在适配器中的正负极中可任意连接马达的两级，并实现马达的正向转动，适配器的正负极与适配器的另一型号两级接法相反，可实现反转的目的，实现对限制回路的方向截止特性的分析。利用二级管可对回路进行有效的限制，同时对应适配器结构在回路的过程中，应防止短路。在适配器系统中，应充分的结合负极系统中的330R电阻使用，不仅有效的实现缓冲电流作用，还能同时应对二极管路系统中的过流烧坏二极管现象，并进行有效处置。

2.3  智能感应设计

2.3.1  光电开关模块

红外线光电开关选择使用的是接近可见光的近红外线，由于红外线属于一种电磁射线，同时其主要特征与无线、X射线等同。人类肉眼可见光波为380~780nm，对应可发射波长为780mm~1mm，此波长范围内围红外线。

光电开关及光电感应器，从定义上看，其是光电接近开关的简称，当存在物体遮挡红外光线时，同步回路选择通关，并检测是否有遮挡物体存在，物体的选择上不限于金属，其对产生的所有具备反射光线的物体均可实现检测。依据检测方式的不通过，光电开关的分类主要包含：漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽氏光电开关、光纤式光电开关等。

2.3.2  超声波测距

对应的手术室自动门控制系统中，主要分为软件和硬件系统两部分，其中硬件系统主要包含有4位对应数码管结构3个，HC-SR04超声波模块、单片机最小系统等。电路系统结构中，主要包含有超声波传感器、蜂鸣器发生电路系统、PLC单片机处理系统，通过软件系统中的读写能力，实现超声波的测距系统控制，在系统中，主要以实现自动化控制为主，完善手术门的自动化应用。单片机是超声波测距系统中最为核心的结构部件，以单片机系统应用为主，将HC-SR04单元作为数据采集主体，如果超声波测出的距离小于程序设定的最小距离值时，主控芯片系统则将所测得的数据与程序设定的数据进行对比处理，则可实现对蜂鸣器报警系统的控制，系统总体设计如图1所示。
 
在图1系统结构中，可通过自动门的门控系统，实现智能反馈机制中的相关联装置的应用，其中主要以STC89C52单片机为工作处理器核心，HC-SR04为辅助器件，它是一种相对新颖化、智能化、可视化的超声波探测装置，配合光电开头，不仅能够通过非接触的方式测出前方或者后方的障碍，同时能够依据用户和环境的需求，设置对应安全报警数值，实现自动门控制系统中有关装置的相互协调及应用，进而达到智能化、合理化处置，同时可对手术室的自动门控制系统结构进行安全保障，促进手术室自动门智能控制系统的精确运行及管理。

此外，手术室自动门智能化系统中还具备抗干扰性能，在继电器断开后产生的反电动势干扰系统，并利用电路板中的IC对抗电源的干扰，噪声对单片机I/O串口的影响以及电路系统中的数字型号与模拟信号的相互干扰等。应做好相应抗干扰的设计策略：在继电器线圈回路系统中可增加相应触点两极系统，同时针对触点两端的使用系统，构建串联电路的电阻。

3  智能控制程序设计

①探究自动门智能化控制工艺设计的条件、标准及控制方式，确定I/O设备。依据自动门控制系统总体功能要求，确定输入、输出及软件设计方案，同时也包含开关、指示灯及接触器等；②选择合适的PLC，确定PLC型号的输入及输出点，编辑IO分配表格及接线图，并按照梯形图形式进行程序设计。按照程序的输入进行PLC软件测试，促进系统更加完善；③对PLC软件进行有效的软件测试，反复测试，找出软件设计的缺陷，及时修改，直到设备流程符合使用需求为止。

4  手术室自动门智能控制的应用

可在医院大门安装智能自动门系统，因为医院大门是病患必须接触的结构系统，因此为减少病毒感染几率，应撤下卷帘，采取自动门的设计形式，减少交叉感染的概率^[4]。

医用密闭自动门的应用。此类自动门系统主要的设计参数包含有X、茁、酌射线，防静电、保温及传热阻值等系统结构部件，防止非控制力开门、规定最小的锁紧力等。

5  结束语

通过对医院手术室自动门智能控制系统的研究，对手术室自动门的开与关状态的研发有了更加深入的了解，由于相关研究系统的应用层次性较为单一，因此在日后的医院自动门智能化控制系统的研究中，应充分的结合系统结构及实际需求，加装更加高级的装置，并匹配有效的自动门控制系统软件，以保障医院手术室自动门控制系统应用功能的不断完善。

参考文献

［1］于洋，葛斌，苏晓鹭.基于单片机技术的自动门智能控制系统［J］.计算机系统应用，2015（4）：17-20.

［2］杨微.基于PLC的自动快速门控制系统设计研究［J］.科学技术创新，2017（16）：34-34.

［3］王厚勇，张文佳，辛磊磊，等.机器人与自动化技术在生产线智能化改造中的应用［J］.汽车工艺师，2017（3）：24-27.

［4］朱振国.基于ARM平台的电梯门动态安全性能测试仪的研究［J］.科技与创新，2018（14）：78-79.

〔编辑 毕来金〕