医疗废物远程监管系统设计(设计源文件+万字报告+讲解)(支持资料、图片参考_相关定制)_文章底部可以扫码

医疗废物远程监管系统设计(设计源文件+万字报告+讲解)(支持资料、图片参考_相关定制)_文章底部可以扫码 摘 要随着医疗废物所产生的垃圾日益增多医疗方面产出的有害垃圾也越来越多。当前全世界都正在为如何处理医疗垃圾而为难。尽快处理医疗废物可以减少对环境的破坏废弃的医疗垃圾可能会含有有毒物质会对人类产生严重危害也会导致动物死亡。为此设计了一种基于STM32的医疗废物远程监管系统[1]。本设计使用STM32单片机为核心模块而构成的医疗废物远程监管系统系统中采用了气体传感器、红外人体感应器、舵机、蜂鸣器、LED灯和超声波测距模块等技术实现对医疗废物桶内垃圾体积的实时监测。具体而言当医疗废物桶中的垃圾体积发生变化时超声波传感器将实时采集到的数据通过Zigbee无线传感网络传输给上位机。上位机接收到数据后进行相应的处理与分析并提供监管人员所需的各种信息如垃圾桶的填充状态、缓急程度等。同时系统还具备报警功能当垃圾桶的填充程度达到一定阈值时系统将发出警报提醒相关人员进行处理。该系统具有成本低、比较简易、距离短、功耗小、速率低等特点适用于医疗废物管理场景。通过实验与测试验证了系统的可行性和有效性。实验结果表明该系统能够准确地监测医疗废物桶的填充状态并及时将相关信息传输给上位机方便监管人员进行管理与处理[6]。关键词医疗垃圾STM32单片机ZigBee模块ABSTRACTAs the waste produced by medical waste is increasing, more and more medical hazardous waste is produced. Now, the world is struggling with how to deal with medical waste. Disposal of medical waste as soon as possible can reduce the damage to the environment. Waste medical waste may contain toxic substances, which will cause serious harm to human beings, and will also lead to animal death. To this end, a remote supervision system of medical waste based on STM 32 was designed.This design uses STM32 MCU as the core module. The system adopts gas sensor, infrared body sensor, steering gear, buzzer, LED lamp and ultrasonic ranging module and other technologies to realize the real-time monitoring of the waste volume in the medical waste bucket. Specifically, when the volume of garbage in the medical waste bucket changes, the ultrasonic sensor transmits the data collected in real time to the upper computer through the Zigbee wireless sensor network. After receiving the data, the upper computer shall conduct corresponding processing and analysis, and provide various information required by the supervisor, such as the filling state of the trash can, the degree of urgency, etc. At the same time, the system also has the alarm function. When the filling degree of the trash can reaches a certain threshold, the system will issue an alarm to remind the relevant personnel to deal with it. The system has the characteristics of low cost, relatively simple, short distance, small power consumption and low rate, and is suitable for medical waste management scenarios. The feasibility and effectiveness of the system are verified through experiment and testing. The experimental results show that the system can accurately monitor the filling status of medical waste barrels, and timely transmit relevant information to the upper computer to facilitate the management and treatment of supervisors.Key words: medical waste; STM32 MCU; ZigBee module目 录第1章 绪论 11.1 研究目的及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 主要研究内容 2第2章 系统总体结构 42.1 设计方案 42.2 功能需求分析 42.3 总体方案设计 5第3章 系统的硬件部分设计 63.1 系统总体设计 63.2 系统的主要功能模块设计 73.2.1 单片机型号选择 73.2.2 ZigBee无线模块模组设计 83.2.3 MQ135空气质量传感器模块设计 93.2.4 HC-SR312微型人体感应模块设计 93.2.5 蜂鸣器传感器模块设计 103.2.6 超声波模块设计 11第4章 系统的软件设计 124.1 软件主流程图 124.2 蜂鸣器模块的软件设计 124.3 通信模块的软件设计 144.4 MQ135空气质量检测的软件设计 154.5 超声波测距传感器的软件设计 16第5章 系统测试 185.1 系统实物图 185.2 超声波测距功能模块测试 185.3 人体感应器功能模块测试 195.4 MQ135空气传感器功能模块测试 205.5 蜂鸣器功能模块测试 215.6 通信功能模块测试 225.7 上位机系统模块测试 22第6章 总结与展望 246.1 总结 246.2 展望 24参考文献 25致 谢 26附 录 27第1章 绪论1.1 研究目的及意义随着医疗废物所产生的有害垃圾日益增多医疗方面产出的有害垃圾也越来越多。当前全世界都正在为如何处理医疗垃圾而为难。尽快处理医疗废物可以减少对环境的破坏废弃的医疗垃圾可能会含有有毒物质会对人类产生严重危害也会导致动物死亡[3]。现有的医疗垃圾桶不能很好地检测垃圾桶中含有的垃圾当垃圾塞满时不能及时做出响应影响后续垃圾的投入同时影响周围的环境[4]。该设计可以有效地储存垃圾且带有满测功能在医疗垃圾达到溢满的标准及时向管理人员发送消息减少垃圾与空气的接触从而降低感染率同时为管理人员提高工作效率提高医院整体的垃圾回收处理效率[5]。为此设计了一种基于Zigbee的医疗废物远程监管系统。1.2 国内外研究现状2021年陆蕊坚,尹建鹏,张磊,竺炯四位学者在《脚踏式自动消毒医疗废物垃圾桶的设计‎》一文中提到脚踏式自动消毒医疗废物垃圾桶在对医疗废物表面进行消杀的同时可以有效保护医护人员不被桶内病毒感染,确保医护人员的安全[7]。2018年陈龙凌利钟学洋等三人在《基于WiFi的新型智能垃圾桶设计》一文中写到随着我国科技的进步以及国内医疗水平的提高,医疗垃圾也越来越不容忽视同时伴随技术和信息的发展越来越多的家居开始引进智能化系统和设备现阶段智能垃圾桶主要集中于处理家用垃圾与厨余垃圾可适用于医疗废物处理的智能垃圾桶少之又少[8]。2019年李征徐逸凡二人在《基于STM32智能垃圾桶的设计》书中提到医疗垃圾的污染和传播也会对人们的健康造成了极大的危害。对于医疗垃圾的不正确处理会使其中所含有的大量病原微生物和有害化学物质,以及部分医疗垃圾内含有的放射性和损伤性物质对公共卫生问题造成很大的危害。在垃圾的回收过程中,会对人体皮肤产生不良影响但是我国再回首医疗垃圾方面工作做得并不到位[9]。2018年Qingdao BrightMedical ManufacturinCo. Ltd等人在《Environmentally-Friendly Medical Waste Treatment Apparatus And Method Specific To Medical Institutions in Patent Application Approval Proces》一文章中提到目前已有相关城市在处理医疗废弃物的过程中将高科技应用到回收处理系统中。例如利用高温高压粉碎销毁成套技术是通过铝制车将医院垃圾送入专用压力容器内通过电脑控制对垃圾进行真空、高温、高压蒸气等灭菌处理。除了利用高新技术处理医疗废弃物的系统外利用监测系统提高回收处理的效率回收过程中的实时监测能力也是目前待解决的问题[20]。2022年陆燕,周梦煜在《新型便携式医疗垃圾桶的设计》中提到了换药在医院中常见,而在换药过程中会产生大量医疗垃圾。为了减少医生频繁进出病房和医疗废物与空气接触的时间,设计了一种可直接悬挂于换药车上的便携式医疗垃圾桶[10]。2020年杨帆秦智鹏两位学者在《基于STM32的语音分类垃圾桶设计》提出了一种语音分类垃圾桶。系统通过识别接收的语音信息,驱动电机打开和关闭桶盖,通过压力检测模块检测垃圾桶是否溢满。为日常生活垃圾分类智能化与便捷化提供了有效的方法[11]。2023年Oğuz Abdulhalık;Ertuğrul Ömer Faruk几人在《Determining the fullness of garbage containers by deep learning》提到了由于垃圾收集过程一般是与时间相关的,垃圾桶有溢满与未满两种状态为此,通过在CDCM数据集上应用DenseNet - 169、EfficientNet - B3、MobileNetV3 - Large和VGG19 - Bn深度学习算法对自动分类过程进行了实验,这些数据集包含标记为已满和未满的垃圾桶图像[14]。2019年Christopher M. Padal Jr;Mary Jean May L. Salado;Noel P. Sobejana几位学者在《SPAMAST Smart Garbage Bin Monitoring System Using Wireless Sensor Network》一文中针对垃圾精准分拣投放难以普及的问题,设计制造了一种比传统垃圾桶更加智能、高效、功能完善的智能垃圾桶[15]。2023年Padma Bhukya;Erukala Suresh Babu二人在《End-to-end communication protocol in IoT-enabled ZigBee network: Investigation and performance analysis》一文提出了一种高效的端到端通信协议可用于支持物联网的ZigBee设备和一个使用6LoWPAN协议的互联网主机的端到端通信协议。这种6LoWPAN将基于ip的基础设施与一组Zigbee设备连接起来这些设备提供端到端通信以将IPv6数据包路由到启用了Zigbee的物联网网络中[16]。2023年Zohourian Alireza;Dadkhah Sajjad;Neto Euclides Carlos Pinto;Mahdikhani Hassan;Danso Priscilla Kyei;Molyneaux Heather;Ghorbani Ali A.几位学者在《IoT Zigbee device security: A comprehensive review》一文中提到了Zigbee的安全性,重点关注其整个演化过程中的漏洞、攻击和想法。还分析了最近关于Zigbee安全的调查,并基于不同的标准进行了比较[17]。2021年Rehman Amjad;Haseeb Khalid;Fati Suliman Mohamed;Lloret Jaime;Peñalver Lourdes几人在《Rehman Amjad;Haseeb Khalid;Fati Suliman Mohamed;Lloret Jaime;Peñalver Lourdes》一文中提出了一种使用ZigBee网络的智能医疗系统(RNM-SC)的安全医疗物联网的可靠网络监管方法。它旨在通过负载均衡的设备来改善具有可管理拥塞的数据系统[18]。1.3 主要研究内容Zigbee是一种新兴的成本低、比较简易、距离短、功耗小、速率低的无线通信技术[12]。它通过无线传感器之间的相互协调以实现双向通信。Zigbee包含了全功能设备(FFD)和简单功能设备(RFD)两种不同类型的设备。FFD设备在网络中可以充当协调器也可以充当路由器也可以充当终端RFD装置只能充当终端的角色无法大规模进行数据传输[19]。利用Zigbee无线传感网络技术在电路设计上采用气体传感器、红外人体感应器、舵机、蜂鸣器、LED灯、超声波测距模块等技术制作一医疗废物远程监管系统。医疗垃圾桶中的体积一定程度可以反应需要处理的缓急程度系统通过超声波传感器采集垃圾桶中垃圾的体积然后把收集的信息通过Zigbee网络传送给上位机由上位机进行处理。方便随时观察医疗废物垃圾桶的各种情况[13]。第2章 系统总体结构2.1 设计方案首先利用Zigbee无线传感网络技术在电路设计上采用气体传感器、超声波测距模块蜂鸣器、舵机、红外人体感应器、LED灯等技术制作一医疗废物远程监管系统。Zigbee把收集的信息上传送给上位机处理。为了方便随时测量医疗垃圾桶内垃圾的体积和气味及时通知回收人员进行处理减少医疗废物溢出的情况和气味过于严重的情况制作了医疗废物远程监管系统设计[2]。实现的功能如下使用Zigbee进行信息交换上位机在电脑端上位机1.接收下位机数据并显示2.接收到下位机发来的溢满警告弹窗提示3.设定溢满阈值4.设定异味阈值下位机1.实时检测垃圾桶溢满状态发送上位机2.实时监测有无人员靠近发送上位机3.实时监测垃圾桶异味状况发送上位机4.垃圾桶未满时开启工作指示灯反之熄灭5.垃圾桶未满时有人员靠近自动开启舵机人员离开舵机关闭6.垃圾桶已满时人员靠近蜂鸣器提示已满不再开启7.垃圾桶已满向上位机发送溢满警告请管理员过来回收8.垃圾桶异味超标向上位机发送溢满警告请管理员过来回收2.2 功能需求分析1该设计需要利用Zigbee无线传感网络技术在电路设计上采用气体传感器、红外人体感应器、舵机、蜂鸣器、LED灯、超声波测距模块等技术制作一医疗废物远程监管系统。2软件平台程序用keil 53画原理图用AD4编程语言用C语言5发送溢满警告用电脑端查看6设计结构框图2.3 总体方案设计第一理论知识准备阶段理解设计课题认真研究课题所涉及到的内容能够较好的掌握有关题目的知识第二找到需要用的模块并且对这些模块进行初步的了解第三制作出整个流程所需要的流程图第四利用软件完成硬件电路部分设计并画出各部分电路图将系统部件通过接口电路集合在一起并画出电路图第五软件设计部分是通过系统的控制过程进行的此外完成的工作还需要画出主流程图第六初步进行仿真测试检查实物功能整理论文。第3章 系统的硬件部分设计3.1系统总体设计为了防止病毒通过医疗废物传播和响应智能制造的发展设计了一款基于STM32单片机的医疗废物远程监管系统设计。该设计使用Zigbee模块实现上位机与下位机的信息交互。而Zigbee是近些年的新型技术它的采购成本较小、工作时的功率也低、制作工序简单。下位机由STM32单片机作为核心由红外人体