本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備管理，具體為一種故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)生診斷治療過程中必不可少的設(shè)備，因此醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行在對(duì)患者進(jìn)行救治的過程中至關(guān)重要。

2、目前，大多數(shù)部門都配置有醫(yī)療設(shè)備，然而，在醫(yī)療設(shè)備的管理過程中，由于設(shè)備檢測(cè)的患者存在不同程度的健康問題，容易導(dǎo)致對(duì)設(shè)備是否出現(xiàn)故障的結(jié)果錯(cuò)判或誤判，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)對(duì)患者的病情誤診，影響患者的治療，而且，由于現(xiàn)有技術(shù)采用傳統(tǒng)的定期維護(hù)方法對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行管理，容易出現(xiàn)設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)不及時(shí)，設(shè)備出現(xiàn)故障宕機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備利用率低下，影響患者的治療進(jìn)度，因此，設(shè)計(jì)提高準(zhǔn)確性和設(shè)備利用率的一種故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)收集模塊、設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊和設(shè)備管控模塊，其特征在于：所述數(shù)據(jù)收集模塊用于收集醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)和患者的診斷數(shù)據(jù)，所述設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊用于檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否異常和根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)設(shè)備的故障率，所述設(shè)備管控模塊用于記錄設(shè)備的歷史維護(hù)數(shù)據(jù)、在設(shè)備故障時(shí)發(fā)出告警和管理設(shè)備的全生命周期及零件維護(hù)周期，所述數(shù)據(jù)收集模塊、設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊和設(shè)備管控模塊相互電連接；

3、所述故障檢測(cè)模塊包括數(shù)據(jù)分析子模塊、病情分析子模塊和故障判斷子模塊，所述數(shù)據(jù)分析子模塊用于分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)是否正常，所述病情分析子模塊用于分析設(shè)備檢測(cè)結(jié)果與醫(yī)生分析結(jié)果是否一致，所述故障判斷子模塊用于根據(jù)分析結(jié)果判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障；

4、所述故障預(yù)測(cè)模塊包括模型訓(xùn)練子模塊、故障率子模塊和結(jié)果評(píng)估子模塊，所述模型訓(xùn)練子模塊用于根據(jù)錄入系統(tǒng)的設(shè)備歷史故障數(shù)據(jù)訓(xùn)練設(shè)備的故障預(yù)測(cè)模型，所述結(jié)果評(píng)估子模塊用于分析影響設(shè)備故障率影響因子，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，所述故障率預(yù)測(cè)子模塊用于根據(jù)故障預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)收集模塊包括歷史綜合數(shù)據(jù)錄入模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和診斷數(shù)據(jù)錄入模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于收集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述歷史綜合數(shù)據(jù)錄入模塊用于將設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，所述診斷數(shù)據(jù)錄入模塊用于將醫(yī)生的診斷數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊包括故障檢測(cè)模塊和故障預(yù)測(cè)模塊，所述故障檢測(cè)模塊用于分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，分析患者的檢測(cè)結(jié)果與醫(yī)生的診斷結(jié)果，進(jìn)而判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，所述故障預(yù)測(cè)模塊用于分析設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)，利用歷史故障數(shù)據(jù)訓(xùn)練故障預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修正，利用故障預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述設(shè)備管控模塊包括周期管理模塊和維護(hù)記錄模塊，所述周期管理模塊用于管理設(shè)備的全生命周期和設(shè)備零件的維護(hù)周期，所述維護(hù)記錄模塊用于記錄設(shè)備的歷史維護(hù)數(shù)據(jù)。

8、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述設(shè)備管控模塊還包括預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊用于根據(jù)設(shè)備的故障檢測(cè)結(jié)果和故障預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)出告警，提醒管理員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。

9、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)的運(yùn)行方法主要包括以下步驟：

10、步驟s1：通過數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)收集設(shè)備在運(yùn)行過程中的綜合數(shù)據(jù)，通過歷史綜合數(shù)據(jù)錄入模塊，將設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，通過診斷數(shù)據(jù)錄入模塊，將醫(yī)生的診斷結(jié)果錄入系統(tǒng)；

11、步驟s2：在數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)后，系統(tǒng)啟動(dòng)故障檢測(cè)模塊，開始分析設(shè)備此時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和患者病情檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障；

12、步驟s3：在檢測(cè)到設(shè)備無故障后，系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)啟動(dòng)故障預(yù)測(cè)模塊，開始分析設(shè)備的歷史故障數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建故障預(yù)測(cè)模型，分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)故障預(yù)測(cè)模型進(jìn)行修正，利用修正后的故障預(yù)測(cè)模型分析設(shè)備的運(yùn)行情況；

13、步驟s4：當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)通過預(yù)警模塊提醒管理員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，并記錄設(shè)備的維護(hù)數(shù)據(jù)和維護(hù)周期。

14、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s2進(jìn)一步包括以下步驟：

15、步驟s21：當(dāng)上位機(jī)向設(shè)備發(fā)出指令時(shí)，獲取設(shè)備執(zhí)行模塊中的指令，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行模塊中不存在指令時(shí)，則將設(shè)備電路板分割為m×n個(gè)相同的電路模塊，并根據(jù)指令的傳輸順序?qū)㈦娐纺K進(jìn)行標(biāo)記，分別識(shí)別相鄰電路模塊之間的電勢(shì)d1，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的額定電勢(shì)d2進(jìn)行對(duì)比，若電勢(shì)d1與d2的差值大于最小閾值且小于最大閾值時(shí)，則調(diào)取設(shè)備維護(hù)周期，識(shí)別設(shè)備維護(hù)周期小于閾值，標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備為軟件故障，反之則標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障，當(dāng)設(shè)備執(zhí)行模塊中存在指令時(shí)，則調(diào)取設(shè)備的實(shí)際工作時(shí)間和總的運(yùn)行時(shí)間，通過公式計(jì)算設(shè)備的負(fù)載率式中，f表示設(shè)備的負(fù)載率，t表示設(shè)備的實(shí)際工作時(shí)間，t表示設(shè)備的總的運(yùn)行時(shí)間，若設(shè)備的負(fù)載率大于閾值時(shí)，則標(biāo)記設(shè)備過載保護(hù)，反之則標(biāo)記設(shè)備執(zhí)行模塊故障；

16、步驟s22：調(diào)取當(dāng)前設(shè)備的患者檢測(cè)結(jié)果和醫(yī)生錄入系統(tǒng)的診斷結(jié)果，分別提取各設(shè)備檢測(cè)結(jié)果和醫(yī)生診斷結(jié)果的病情特征，將病情特征導(dǎo)入病情知識(shí)圖譜，若在知識(shí)圖譜中各病情特征間均存在直屬關(guān)系，則標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備無故障，若在知識(shí)圖譜中存在一個(gè)病情特征與其他病情特征間無直屬關(guān)系時(shí)，則標(biāo)記該病情特征及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備，反之則系統(tǒng)繼續(xù)檢測(cè)，調(diào)取其他患者的病情特征在知識(shí)圖譜中的關(guān)系，識(shí)別該被標(biāo)記設(shè)備中的標(biāo)記數(shù)量，若標(biāo)記數(shù)量大于系統(tǒng)閾值，則清除當(dāng)前設(shè)備中的所有標(biāo)記，并將設(shè)備標(biāo)記為故障設(shè)備，反之則系統(tǒng)繼續(xù)檢測(cè)。

17、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s3進(jìn)一步包括以下步驟：

18、步驟s31：調(diào)取設(shè)備歷史故障數(shù)據(jù)和設(shè)備故障前的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，識(shí)別歷史故障數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)歷史故障數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、歸一化處理，使數(shù)據(jù)符合模型訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)；

19、步驟s32：調(diào)取處理后的數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，訓(xùn)練故障預(yù)測(cè)模型，分別識(shí)別故障數(shù)據(jù)特征和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征，將故障特征數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并進(jìn)行加權(quán)融合，根據(jù)融合后的特征數(shù)據(jù)對(duì)故障預(yù)測(cè)模型進(jìn)行修正，利用故障預(yù)測(cè)模型對(duì)設(shè)備的故障率進(jìn)行預(yù)測(cè)；

20、步驟s33：調(diào)取設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入故障預(yù)測(cè)模型，調(diào)取設(shè)備對(duì)應(yīng)的故障預(yù)測(cè)模型，將該設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)與故障預(yù)測(cè)模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若故障預(yù)測(cè)模型中存在相似度大于閾值的數(shù)據(jù)，則識(shí)別該故障預(yù)測(cè)模型數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的故障類型，調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)故障概率的影響系數(shù)α，通過公式計(jì)算該設(shè)備故障的第一概率為q1＝α·u×100％，式中，q1表示該設(shè)備故障的第一概率，u表示該設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)與故障預(yù)測(cè)模型中數(shù)據(jù)的相似度，反之則系統(tǒng)繼續(xù)檢測(cè)。

21、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s33進(jìn)一步包括以下步驟：

22、步驟s331：調(diào)取待預(yù)測(cè)目標(biāo)日期的設(shè)備歷史故障記錄，識(shí)別設(shè)備歷史故障頻次，調(diào)取該日期所在月份的總故障頻次及年總故障頻次，計(jì)算該月份故障頻次在年總共故障頻次中的占比，根據(jù)比列計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)獲取對(duì)應(yīng)比列的故障系數(shù)g，計(jì)算該日期在該月份中的故障頻次占比，調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)比例的影響系數(shù)β，調(diào)取該日期距離最近一次維護(hù)日期的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的影響系數(shù)μ；

23、獲取系統(tǒng)中該設(shè)備的使用頻次，根據(jù)該設(shè)備的使用頻次構(gòu)架線形圖，計(jì)算線形圖的斜率k，若k大于系統(tǒng)設(shè)定閾值，則根據(jù)k值調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的增長(zhǎng)系數(shù)η，通過公式計(jì)算目標(biāo)日期的人數(shù)m＝m·η，式中，m表示目標(biāo)日期的人數(shù)，m表示當(dāng)前日期的人數(shù)，根據(jù)預(yù)測(cè)的目標(biāo)日期人數(shù)調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)一個(gè)人數(shù)對(duì)設(shè)備故障概率的影響系數(shù)ω，通過公式計(jì)算該設(shè)備故障的第二概率為q2＝g·β·μ·ω×100％，式中，q2表示該設(shè)備故障的第二概率；

24、步驟s332：調(diào)取設(shè)備故障的第一概率和第二概率，當(dāng)設(shè)備故障的第一概率和第二概率均小于最小閾值時(shí)，則將第一概率和第二概率的平均數(shù)作為該設(shè)備的故障率，當(dāng)設(shè)備故障的第一概率與第二概率的差值小于第一閾值時(shí)，則將第一概率和第二概率的平均數(shù)作為該設(shè)備的故障率，當(dāng)設(shè)備故障的第一概率與第二概率的差值大于第一閾值且小于第二閾值時(shí)，則根據(jù)差值調(diào)取第一方案中對(duì)應(yīng)的加權(quán)融合系數(shù)進(jìn)行加權(quán)融合，得到故障率q3，將q3作為該設(shè)備的故障率，當(dāng)設(shè)備故障的第一概率與第二概率的差值大于第二閾值時(shí)，則對(duì)比第一概率和第二概率，選取較大的作為該設(shè)備的故障率q4。

25、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s4中調(diào)取各個(gè)設(shè)備的故障率，若設(shè)備的預(yù)測(cè)故障率大于系統(tǒng)閾值，則通過預(yù)警模塊發(fā)出告警，通知管理員派遣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，反之則繼續(xù)檢測(cè)，在技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)時(shí)，獲取技術(shù)人員更換或維護(hù)零部件信息，根據(jù)零部件信息檢索維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，在維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中將對(duì)應(yīng)的信息進(jìn)行更新，當(dāng)零部件到維護(hù)周期時(shí)，系統(tǒng)提前通過預(yù)警模塊發(fā)出告警提醒技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明，通過檢測(cè)設(shè)備對(duì)指令的執(zhí)行情況，分析設(shè)備電路模塊間的電勢(shì)和設(shè)備的負(fù)載率，能夠準(zhǔn)確判斷設(shè)備未響應(yīng)的原因，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷設(shè)備的故障，使設(shè)備故障檢測(cè)更準(zhǔn)確，使管理員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并進(jìn)行維修，極大地提高了設(shè)備的利用率，通過分析各設(shè)備檢測(cè)的患者病情特征在知識(shí)圖譜中的關(guān)系，能夠準(zhǔn)確判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障，及時(shí)通知管理人員進(jìn)行維修，避免設(shè)備出現(xiàn)檢測(cè)故障而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成患者病情誤診，導(dǎo)致患者治療延誤，極大地提高了設(shè)備故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，通過故障預(yù)測(cè)模型分析設(shè)備的故障趨勢(shì)，并計(jì)算設(shè)備的故障概率，能夠快速預(yù)測(cè)設(shè)備是否會(huì)出現(xiàn)故障，進(jìn)而能夠提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，避免設(shè)備出現(xiàn)故障宕機(jī)，極大地提高了設(shè)備的利用率，通過分析設(shè)備的故障評(píng)率及維護(hù)周期及對(duì)故障概率的影響，結(jié)合設(shè)備使用頻次對(duì)設(shè)備故障概率的影響，使設(shè)備的故障概率預(yù)測(cè)的更加準(zhǔn)確，避免設(shè)備在使用時(shí)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致患者無法及時(shí)得到治療，進(jìn)一步提高故障預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和設(shè)備的利用率，通過分析兩種方法預(yù)測(cè)的故障概率，并進(jìn)行加權(quán)融合，能夠避免不同影響因素的突變導(dǎo)致設(shè)備故障率發(fā)生巨變，降低設(shè)備故障預(yù)測(cè)的誤差，使系統(tǒng)預(yù)測(cè)的故障概率更加準(zhǔn)確，極大地提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。