57、基于Zynq SoC的WiFi网络实现ICU环境状态监测与控制

基于Zynq SoC的WiFi网络实现ICU环境状态监测与控制

1 引言

重症监护室（ICU）是帮助严重威胁生命患者的特殊医疗设施，由训练有素、经验丰富的医生、内科医生和呼吸治疗师操作，专门护理危重症患者。在当前新冠疫情的大背景下，对ICU的数量和质量都有了更高的要求。

在ICU中，除了对患者进行治疗和使用监测设备外，维持环境参数也至关重要。在印度，印度重症监护医学协会（ISCCM）为ICU的设计制定了相应的规则和条例。根据环境要求，ICU使用的暖通空调系统（HVAC）应能实现完美的空调调节，可控制温度、湿度和气流变化。建议将整个空气过滤至99%的效率，直至5微米。在封闭患者模块的重症监护单元中，每个模块的温度应可调节，温度范围为16至25°C。此外，ICU应具备自动备用电源，在停电时自动启动，同时电压稳定也是必需的。

为了实现更具可重构性和更高准确性的ICU监测与控制，本文提出了一种基于Zynq架构的FPGA开发板，结合WiFi网络的ICU环境状态监测与控制系统。Zynq架构是FPGA和微控制器架构在单个IC上的结合，其中FPGA采用Artix 7 FPGA，微控制器为ARM9双核。复杂的硬件部分加载在Artix 7 FPGA中，应用程序软件由ARM9处理器控制，因此分别使用术语PS（处理系统）和PL（可编程逻辑）来表示ARM9和Artix 7 FPGA。

2 相关技术背景

2.1 可重构设备的优势

使用可重构设备的片上系统在中小型企业中得到了广泛应用。与专用集成电路（ASIC）相比，现场可编程门阵列（FPGA）具有低非经常性工程成本（NRE）、较短的上市时间和设计可重构的灵活性等优点。