基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與研究

陶長龍

安徽醫(yī)科大學附屬滁州醫(yī)院，滁州市第一人民醫(yī)院

【摘 ? 要】本文從星閃技術(shù)的原理、應(yīng)用場景和星閃技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)，就星閃技術(shù)、醫(yī)用氣體工程及其特點、醫(yī)用氣體工程的數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測、基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程設(shè)計等方面，提出了全新的基于星閃技術(shù)醫(yī)用氣體工程監(jiān)測設(shè)計，供行業(yè)參考。

【關(guān)鍵詞】星閃技術(shù)；醫(yī)用氣體工程；監(jiān)測系統(tǒng)；設(shè)計；研究

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引言

醫(yī)用氣體廣泛應(yīng)用于各醫(yī)療機構(gòu)，如何方便快捷地讓患者使用合格的醫(yī)用氣體是醫(yī)用氣體工程亟需解決的問題[1-2]。星閃技術(shù)的出現(xiàn)，由于其技術(shù)的先進、優(yōu)勢的突出，可以讓醫(yī)用氣體工程設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)得以優(yōu)化[3]。

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星閃技術(shù)

1.1 星閃技術(shù)概述

“星閃技術(shù)”是華為于2019年5月21日在英國倫敦的榮耀20手機發(fā)布會上公布的一種無線短距離通信技術(shù)?；驹硎菍⒁环N數(shù)字信號，例如CDMA或GSM，轉(zhuǎn)換為在星外空間中可以傳播的電磁波。與地面廣播信號不同，星外空間的電磁波可以穿過大氣層，這就意味著信號可以在高空中進行傳播，而且傳播得更加穩(wěn)定和迅速。星閃（NearLink）作為全棧原創(chuàng)的新一代短距通信技術(shù)，具備低時延、高可靠、高同步精度、支持多并發(fā)、高信息安全和低功耗等卓越技術(shù)特性。空口接入層技術(shù)是星閃無線通信系統(tǒng)的核心。根據(jù)星閃接入層的角色不同，星閃設(shè)備分為G（Grant）節(jié)點和T（Terminal）節(jié)點，每個G節(jié)點可以管理一定數(shù)量的T節(jié)點，G節(jié)點以及與其連接的T節(jié)點共同組成一個通信域。為進一步滿足不同場景下的通信需求，星閃技術(shù)提供了SLB（SparkLink Basic，星閃基礎(chǔ)接入技術(shù)）和SLE（SparkLink Low Energy，星閃低功耗接入技術(shù)）兩種無線通信接口。

1.2 星閃系統(tǒng)的技術(shù)特點

1.2.1 低功耗

星閃技術(shù)采用了高效的功耗管理策略，使得設(shè)備在待機或低負載狀態(tài)下可以顯著降低功耗，從而延長設(shè)備的使用壽命。

1.2.2 低時延

星閃技術(shù)的傳輸時延非常低，這使得它非常適合需要實時性的應(yīng)用場景，如在線數(shù)據(jù)傳輸[4]、實時音視頻通信等。

1.2.3 高速率

其傳輸速率遠高于傳統(tǒng)的藍牙和Wi-Fi技術(shù)。可以滿足大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨?，如高清視頻流、大文件傳輸?shù)龋ū?）。

1.2.4 高可靠性

在日常的數(shù)據(jù)或信息傳輸過程中，因星閃技術(shù)具有強大的抗干擾能力，可以在復雜的電磁環(huán)境中保持穩(wěn)定的連接。此外，它還支持多設(shè)備同時連接，提供了更高的靈活性。

1.3 星閃技術(shù)標準的演進

1.3.1 星閃1.0標準

2022年9月完成了基礎(chǔ)通信架構(gòu)的標準化，實現(xiàn)了基礎(chǔ)服務(wù)功能保障，發(fā)布了13項標準，包括音視控和基準定位等。

1.3.2 星閃2.0標準

在2023年3月的產(chǎn)業(yè)峰會上發(fā)布了21項標準，并計劃在2024年底前補充11項標準，涵蓋端到端的競爭力，預計到2024年底將發(fā)布32項團體標準。

1.3.3 星閃3.0標準

預計2025年左右發(fā)布，將實現(xiàn)全場景互聯(lián)互通和短信待機升級。這是星閃技術(shù)持續(xù)演進的重要方向。

1.3.4 產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

目前已經(jīng)有四家公司可以提供星閃消費級和車規(guī)級芯片，到2024年底還有2~3家會提供芯片。在終端產(chǎn)品方面，星閃已經(jīng)覆蓋了Pad、手寫筆、手機、耳機、電競鼠標、筆記本和耳機等。此外在家居、智能辦公、車機、360環(huán)視、數(shù)字車鑰匙都用到星閃技術(shù)。醫(yī)用氣體終端設(shè)備利用星閃技術(shù)也將指日可待。

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醫(yī)用氣體工程

2.1 醫(yī)用氣體工程概述

醫(yī)用氣體工程是指醫(yī)院和醫(yī)療機構(gòu)使用和應(yīng)用的所有醫(yī)療用氣所需的醫(yī)療氣源及其系統(tǒng)工程，主要包括醫(yī)用供氧系統(tǒng)、醫(yī)用負壓吸引系統(tǒng)、醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)、醫(yī)用傳呼對講系統(tǒng)、醫(yī)用設(shè)備帶、醫(yī)用終端裝置、電源及照明系統(tǒng)、輸液吊架系統(tǒng)、醫(yī)用中心供氧管道網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)用負壓吸引管道網(wǎng)絡(luò)和醫(yī)用壓縮空氣管道網(wǎng)絡(luò)等。其中醫(yī)療氣源種類包括壓縮氧氣氧源、壓縮空氣氣源、壓縮二氧化碳、壓縮氮氣、壓縮笑氣、壓縮混合氣體、負壓及負壓廢氣處置排放、麻醉或呼吸廢氣排放系統(tǒng)等；系統(tǒng)工程包括各氣源存儲的壓力容器和加工設(shè)備、減壓或增壓裝置、輸送管道及閥門等附件、終端裝置、壓力和流量監(jiān)測裝置、壓力異常報警裝置等。

2.2 醫(yī)用氣體工程特點

2.2.1 站房系統(tǒng)多且分散

例如液氧站房（含氧氣匯流排等備用氧源）需要按照消防要求設(shè)置，離主道路和建筑物有安全距離；醫(yī)用壓縮空氣系統(tǒng)和醫(yī)用負壓吸引系統(tǒng)不能在同一位置的同一空間等。

2.2.2 病區(qū)間距離

病區(qū)間距離為同一幢樓的上下層或前后樓層，同一院區(qū)病區(qū)間距離≤100米。

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醫(yī)用氣體工程的數(shù)據(jù)監(jiān)測與傳輸

3.1 技術(shù)規(guī)范對監(jiān)測系統(tǒng)的要求

GB50751-2012《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》、WS435-2013《醫(yī)院醫(yī)用氣體系統(tǒng)運行管理》對醫(yī)用氣體工程的數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測提出嚴格要求。

3.2 傳統(tǒng)壓力和流量監(jiān)測裝置安裝布置特點

壓力和流量監(jiān)測裝置采集器布置地點為氣源容器出口位置、系統(tǒng)主管道位置[5]、分支到各使用區(qū)域位置、終端使用點位置。這些位置分散，布點容易集中，采集數(shù)據(jù)難度大（圖1）。

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基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

4.1 利用星閃的傳輸距離特點

無線傳輸，在≤600m的范圍內(nèi)，連接速率＞900 Mbps（20Mhz頻寬），可以有效傳輸監(jiān)測的氧氣、空氣、二氧化碳、氮氣、笑氣、混合氣的流量、流速、純度、壓力、音視頻等。

4.2 利用星閃的傳輸連接數(shù)特點

無線傳輸，在≤600m的范圍內(nèi)，連接數(shù)為256個（SLE）、4096個（SLB），可以方便快速將醫(yī)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)里的各終端數(shù)據(jù)匯總到醫(yī)用氣體監(jiān)測平臺。

4.3 基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計架構(gòu)

圖2為基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程監(jiān)測統(tǒng)計系統(tǒng)軟件設(shè)計架構(gòu)。

4.4 基于星閃技術(shù)的醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)勢

4.4.1 技術(shù)優(yōu)勢

星閃技術(shù)基于高性能的無線通信技術(shù)，采用創(chuàng)新的信號處理和傳輸協(xié)議，實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸、低時延以及高可靠性。其核心技術(shù)包括多路復用、高效編碼以及智能調(diào)度等，這些技術(shù)協(xié)同工作使得星閃技術(shù)在醫(yī)用氣體工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸具有顯著的優(yōu)勢。該系統(tǒng)可以不用布數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)線路[6]，可以實現(xiàn)點對點和點對面的數(shù)據(jù)傳輸，即使有一臺星閃采集終端損壞，系統(tǒng)可以跳過這一節(jié)點繼續(xù)形成完整網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)無損傳輸，大大提高系統(tǒng)的安全性。同時由于系統(tǒng)的獨立布置使系統(tǒng)干凈整潔，便于管理。

4.4.2 設(shè)計優(yōu)勢

星閃技術(shù)為無線通訊技術(shù)，采集終端之間不用布線、采集終端和系統(tǒng)平臺之間不用布線，醫(yī)用氣體工程設(shè)計人員不必為CAD設(shè)計圖紙煩惱，不用考慮采集終端的強弱電走向和其他系統(tǒng)的交叉問題，節(jié)約大量設(shè)計時間。

4.4.3 施工優(yōu)勢

星閃技術(shù)為無線通訊技術(shù)，采集終端之間不用布線、采集終端和系統(tǒng)平臺之間不用布線，使施工環(huán)節(jié)優(yōu)化，省時省力。

4.4.4 成本優(yōu)勢

星閃技術(shù)為無線通訊技術(shù)，采集終端之間不用布線、采集終端和系統(tǒng)平臺之間不用布線，可以節(jié)約大量綜合布線的資金和人力成本。

4.4.5 管理優(yōu)勢

星閃技術(shù)為無線通訊技術(shù)，采集終端之間不用布線、采集終端和系統(tǒng)平臺之間不用布線，使用的是點對點協(xié)議，可以在平臺直接管理每一個終端設(shè)備，并且可以發(fā)現(xiàn)任一設(shè)備故障，從而節(jié)約大量管理成本，實現(xiàn)真正的醫(yī)院6S管理。

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結(jié)語

傳統(tǒng)醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、施工、使用、管理均較復雜，若將星閃技術(shù)運用到醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)中，可使醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計簡單化，施工便捷化，應(yīng)用方便化，能耗低耗化和管理輕松化。將星閃技術(shù)運用到醫(yī)用氣體工程監(jiān)測系統(tǒng)難點在于星閃技術(shù)氣體終端目前市場處于開發(fā)階段，產(chǎn)品選擇性較小。希望通過本文的探討能激發(fā)醫(yī)用氣體工程同仁積極使用新技術(shù)，挖掘醫(yī)用氣體工程新質(zhì)生產(chǎn)力，讓醫(yī)用氣體行業(yè)越來越好。

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