Prototyp innowacyjnego, centralnego systemu monitoringu źródeł gazów medycznych

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_261/67

wyślij Jakub Michalik , Marcin Hojny AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania

Pobierz Artykuł

Streszczenie

W artykule przedstawiono założenia projektu i implementację systemu monitoringu instalacji gazów medycznych, ze szczególnym uwzględnieniem ich źródeł. System koncentruje się na monitorowaniu kluczowych elementów infrastruktury, takich jak stacja sprężonego powietrza medycznego i technicznego, stacja pomp próżniowych. Głównym celem było stworzenie scentralizowanego systemu monitoringu z intuicyjnym interfejsem użytkownika, stanowiącego pierwszy etap w kierunku implementacji kompleksowego rozwiązania chmurowego na skalę krajową oraz kolekcjonowania danych na potrzeby późniejszego wykorzystania w trenowaniu algorytmów predykcyjnych AI. Opracowany prototyp integruje urządzenia różnych producentów, wykorzystując protokoły komunikacyjne RS-485 MODBUS oraz analogowe czujniki ciśnienia. System wykorzystuje infrastrukturę chmurową jako centrum danych, transmisję MQTT oraz bazę danych przystosowaną do gromadzenia znacznych ilości danych – szeregów czasowych. Wdrożony prototyp umożliwia szybką analizę danych, stałą obserwację, powiadamianie oraz podejmowanie natychmiastowych działań w przypadku awarii. Stanowi on fundamentalny krok w kierunku stworzenia ogólnokrajowego systemu monitoringu instalacji gazów medycznych, co może znacząco przyczynić się do podniesienia standardów opieki zdrowotnej i bezpieczeństwa w obiektach szpitalnych.

Słowa kluczowe

gazy medyczne, instalacje gazów medycznych, IoT, IoT w medycynie, monitoring, smart hospital, systemy alarmowe gazów medycznych

An Innovative Prototype of a Central Monitoring System for Medical Gas Supply Sources

Abstract

The article presents the assumptions of the project and the implementation of a monitoring system for medical gas installations, with particular emphasis on their source systems. The system focuses on monitoring key elements of the infrastructure, such as medical and technical compressed air stations and vacuum pump stations. The primary objective was to develop a centralized monitoring system with an intuitive user interface, constituting the first stage toward the implementation of a comprehensive nationwide cloud-based solution, as well as the collection of data for future use in training predictive AI algorithms. The developed prototype integrates devices from multiple manufacturers, utilizing RS-485 MODBUS communication protocols and analog pressure sensors. The system employs cloud infrastructure as a data center, MQTT-based data transmission, and a database designed for the storage of large volumes of time-series data. The implemented prototype enables rapid data analysis, continuous monitoring, alerting, and immediate response in the event of system failures. It represents a fundamental step toward the creation of a nationwide monitoring system for medical gas installations, which may significantly contribute to improving healthcare standards and safety in hospital facilities.

Keywords

hospital IoT, IoT, medical gas alarms, medical gas monitoring system, medical gas pipelines system, medical gases, monitoring system, smart hospital

Bibliografia

  1. Malein W., Beecroft C., Medical gases, “Anaesthesia & Intensive Care Medicine”, Vol. 22, No. 12, 2021, 769–773, DOI: 10.1016/j.mpaic.2021.10.010.
  2. Koca Y.B., Control and Monitoring Systems for Hospital Medical Gases, [In:] 8th International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium (IDAP), 2024, DOI: 10.1109/IDAP64064.2024.10710782.
  3. Aref M.H., Shaarawi A.M., Badr M.T., Centralized Medical Gas Monitoring Solution For Medical Piping Gases In The Hospitals, “Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology”, Vol. 4, No. 8, 2017, 7824–7828.
  4. Soni N., Maheshwari D.G., Overview of regulatory requirements for medical gases and pharmaceutical gases, “International Journal of Research in Pharmacy and Phar maceutical Sciences”, Vol. 2, No. 6, 2017, 61–64.
  5. Lakshmi N., Vasantha G., Sushma L., Naidu M., Vishnu V., Wesly E., Nataraj K., Raju K.V., An Overview of Regulatory Guidelines for Medical Gases, “Asian Journal of Pharmaceutics”, Vol. 17, No. 3, 2023, 355–366, DOI: 10.22377/ajp.v17i03.4974.
  6. Sarangi S., Babbar S., Taneja D., Safety of the medical gas pipeline system, “Journal of Anaesthesiology, Clinical Pharmacology”, Vol. 34, No. 1, 2018, 99–102, DOI: 10.4103/joacp.JOACP_274_16.
  7. Petty W.C., AANA journal course: update for nurse anesthetists – medical gases, hospital pipelines, and medical gas cylinders: how safe are they?, “AANA Journal”, Vol. 63, No. 4, 1995, 307–324.
  8. Siddharth V., Jamwal T., Khare A., Khanna P., Madaan N., Sharma D.K., Third-party audit of Medical Gas Pipeline System (MGPS) in healthcare facilities: An important tool for quality improvement in provisioning of medical gas services, “Indian Journal of Anaesthesia”, Vol. 69, No. 7, 2025, 718–721, DOI: 10.4103/ija.ija_1255_24.
  9. Varpio L., Kuziemsky C., MacDonald C., King W.J., The Helpful or Hindering Effects of In-Hospital Patient Monitor Alarms on Nurses, “CIN: Computers, Informatics, Nursing”, Vol. 30, No. 4, 2012, 210–217, DOI: 10.1097/ncn.0b013e31823eb581.
  10. Schmid F., Goepfert M.S., Franz F., Laule D., Reiter B., Goetz A.E., Reuter D.A., Reduction of clinically irrelevant alarms in patient monitoring by adaptive time delays, “Journal of Clinical Monitoring and Computing”, Vol. 31, No. 1, 2015, 213–219, DOI: 10.1007/s10877-015-9808-2.
  11. Gómez-Chaparro M., García-Sanz-Calcedo J., Armenta Márquez L., Analytical Determination of Medical Gases Consumption and Their Impact on Hospital Sustainability, “Sustainability”, Vol. 10, No. 8, 2018, DOI:10.3390/su10082948.
  12. Wijaya N.H., Nurokhim, Untara B., Centralization of Medical Gas Pressure Monitoring Based on ATMega328, 1st International Conference on Information Technology, Advanced Mechanical and Electrical Engineering (ICITA MEE), Yogyakarta, Indonesia: IEEE, 2020, 204–208, DOI: 10.1109/ICITAMEE50454.2020.9398487.
  13. Mahapatra C., Integration of IoT into medical gas monitoring management systems contributes to enhancing safety and operational efficiency, “Medical Gas Research”, Vol. 15, No. 2, 2025, 216–217, DOI: 10.4103/mgr.MEDGASRES-D-24-00132.
  14. Nugraha N.A.B., Mashoedah, Oxygen Availability Control and Monitoring System in Hospitals using IoT, “Journal of Physics: Conference Series”, Vol. 2111, 2021, DOI: 10.1088/1742-6596/2111/1/012016.
  15. Yugapriya M., Kovilpillai J.J.A., Jayanthy S., Medical Gas Pressure Level Monitoring System using Machine Learning Algorithms, International Conference on Sustainable Computing and Smart Systems (ICSCSS), Coimbatore, India: IEEE, 2023, 207–214, DOI: 10.1109/ICSCSS57650.2023.10169503.