隨著(zhù)我國醫藥體制的改革，醫院建設處于快速發(fā)展時(shí)期，相比較其他建筑，醫院能源系統具有能耗組成復雜、能源形式多樣等特點(diǎn)，數據表明，我國醫院建筑能耗是一般公共建筑的1.6~2倍。降低醫院能耗，提高能源使用效率，對醫院節能減排尤為重要。在此情況下，醫院智慧能源管理系統作為有效的節能措施，在創(chuàng )建節能環(huán)保醫院大環(huán)境下顯得更為重要。

1醫院能源管理現狀分析

醫院能源管理狀況進(jìn)行分析可知，醫院在能源管理中還存在以下問(wèn)題 ：

醫院用能設備數量與能源種類(lèi)較多，對設備異常無(wú)法及時(shí)預警，造成醫院用能安全隱患 ；醫院能源需求復雜，不同的功能區能源需求不同，同時(shí)醫院能源管理缺少精細化的管控 ；醫院能源管理人員專(zhuān)業(yè)水平支撐不足，對醫院的能源使用情況無(wú)法進(jìn)行科學(xué)、合理的監督以及指導，容易造成能源浪費。

綜上所述，醫院在能源系統管理過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，具有相當大的改進(jìn)空間，通過(guò)本文的研究，提出適合醫院發(fā)展的智慧能源管理系統，提升醫院能源管理水平。

2 醫院智慧能源管理系統架構研究

2.1總體架構

醫院智慧能源管理系統采用分層部署的組織架構，根據部署地點(diǎn)的不同劃分為三層結構 ：管理平臺層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層和數據采集層，如圖1所示。通過(guò)分層的架構設計保證了系統穩定性與可靠性，同時(shí)各層布置方式可靈活配置，使得系統對不同能源的適用性更高。

2.2數據采集層

數據采集層是智慧能源管理系統的基礎層，是管理平臺對能源系統控制的依據。數據采集層包含各類(lèi)終端設備，應具有高速率、高精度采集特點(diǎn) ；具備遠傳、自診斷及自恢復的能力 ；支持通用的通信協(xié)議。

2.3網(wǎng)絡(luò )傳輸層

網(wǎng)絡(luò )傳輸層是智慧能源管理系統的連接層。網(wǎng)絡(luò )傳輸層將數據采集層的各類(lèi)裝置有機結合在一起，將數據傳輸至管理平臺 ；管理平臺通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對現場(chǎng)執行器下發(fā)指令，實(shí)現對能源系統的自動(dòng)化控制。

2.4管理平臺層

管理平臺層是智慧能源管理系統的大腦，其通過(guò)設定的控制策略，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸層對數據采集層進(jìn)行智能化管控，使得用能系統能夠自主、高效運行； 同時(shí)建立預警機制，保障醫院能源系統安全。

3 系統功能研究

3.1能源設備設施管理

設立醫院設備臺賬，對設備使用年限及狀態(tài)進(jìn)行全過(guò)程跟蹤，保證設備使用安全 ；對醫院能源和設備設施進(jìn)行能耗、工況的監測，提出節能改造方向 ；對設備設施的事故進(jìn)行記錄分析，提出預防方案，避免類(lèi)似事故再發(fā)生。

3.2子系統智能控制

將不同的能源系統接至后臺，根據每個(gè)子系統運行特性建立對應的控制邏輯關(guān)系，實(shí)現子系統智能化供給。如對照明系統進(jìn)行場(chǎng)景控制，實(shí)現照明的精細化用能管理和智能化節能控制；對配電系統進(jìn)行分類(lèi)分項計量與監控，保證用電安全。

3.3運行數據分析

通過(guò)對醫院能源系統的數據統計、分析和對比，建立能耗曲線(xiàn)，挖掘可優(yōu)化空間 ；制定單位能耗指標，指導醫院能耗考核制度的建立 ；建立能耗公示及能耗審計機制，加強醫院節能管理工作 ；通過(guò)系統分析，淘汰高污染、低效的能源系統，改善醫院能源利用。

3.4運維作業(yè)管理

建立運維作業(yè)管理流程，利用其數據處理與分析能力，對系統實(shí)現全面監控 ；制定運維計劃，對設備進(jìn)行自動(dòng)化巡檢，減少管理人員重復工作 ；通過(guò)累計的運維記錄，提供專(zhuān)業(yè)的解決方案與保障措施。

本文以江蘇某醫院為例，通過(guò)已建設的醫院智慧能源管理系統，選取門(mén)診樓與住院樓為研究對象，通過(guò)能源管理系統對醫院建筑用電量進(jìn)行采集、分析，挖掘醫院在日常管理過(guò)程中能耗方面存在的問(wèn)題與改進(jìn)的方向。

4 醫院智慧能源管理系統實(shí)踐

通過(guò)對門(mén)診樓設備組成情況進(jìn)行分析，可知門(mén)診樓含有空調機房、網(wǎng)絡(luò )機房以及中央空調系統占整棟建筑的能耗較大，對空調系統進(jìn)行智能化節能改造具有很大的經(jīng)濟效益，是醫院進(jìn)行節能改造的重點(diǎn)方向?？梢?jiàn)，醫院建設智慧能源管理系統，有助于醫院發(fā)現能源系統薄弱環(huán)節，為調整優(yōu)化管理方向及重點(diǎn)措施提供依據，支撐高質(zhì)量創(chuàng )建節約型醫院。

5 AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價(jià)標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術(shù)導則》等行業(yè)規范、根據醫院用戶(hù)需求以及能源管理部門(mén)要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進(jìn)行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實(shí)時(shí)掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術(shù)平臺。

5.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維"一體化的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務(wù)等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門(mén)全面了解醫院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，電氣火災監控系統，消防設備電源監控系統，防火門(mén)監控系統，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質(zhì)量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

5.4.1醫院電力監控解決方案

電力監控系統實(shí)現對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進(jìn)行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開(kāi)閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況。同時(shí)對醫院重要設備如柴油發(fā)電機、無(wú)功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態(tài)進(jìn)行監測。

5.4.2醫院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到工作人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

5.4.3醫院配電房綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實(shí)現開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測溫監測、環(huán)境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。

5.4.4醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)節能的意識。

①　搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

②　排碳數據化：通過(guò)系統可實(shí)現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實(shí)現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實(shí)現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個(gè)科室能耗對比，實(shí)現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據采集數據進(jìn)行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統信息化、自動(dòng)化水平。

5.4.5醫院智能照明控制系統解決方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過(guò)感應控制做到人來(lái)燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統可以實(shí)現場(chǎng)景控制、時(shí)間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線(xiàn)電源、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現場(chǎng)的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過(guò)可以設定紅外感應控制亮燈，人離開(kāi)后在設定的時(shí)間內熄燈，智能面板等手動(dòng)控制設備，可實(shí)現自動(dòng)控制、現場(chǎng)控制和值班室遠程控制相結合。

5.4.6醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。

5.4.7醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動(dòng)報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業(yè)消控室監控系統。

??醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實(shí)現對建筑電氣安全預警?，F場(chǎng)設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，異常時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報警信號，關(guān)注門(mén)診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發(fā)熱等問(wèn)題。

5.4.8醫院消防設備電源監控系統解決方案

醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控系統主要功能就是用于監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線(xiàn)，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區域分機通過(guò)二總線(xiàn)接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現對消防設備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視。

5.4.9醫院防火門(mén)監控系統解決方案

醫院防火門(mén)數量比較多，由于部分區域經(jīng)常有人走動(dòng)，常開(kāi)常閉防火門(mén)數量都不少，防火門(mén)監控系統的作用就是監測防火門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動(dòng)關(guān)閉常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧擴散。防火門(mén)監控系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，用于監測和控制防火門(mén)狀態(tài)，當防火門(mén)發(fā)生異常位置信號時(shí)，防火門(mén)監控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災時(shí)，關(guān)閉事故區域所有常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧向安全區域擴散。

5.4.10醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動(dòng)性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯(lián)動(dòng)，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

5.4.11醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會(huì )產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會(huì )引起繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計量出現混亂。對于醫院的精密化驗設備可能會(huì )產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統，從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。

5.4.12醫院充電樁系統解決方案

醫院停車(chē)場(chǎng)有電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，解決物業(yè)、用電管理部門(mén)的充電樁使用、監控問(wèn)題。電動(dòng)自行車(chē)充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動(dòng)汽車(chē)支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實(shí)時(shí)遠程完成啟動(dòng)充電、強制停止、單價(jià)設置等控制指令，用戶(hù)可通過(guò)APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；能夠遠程控制，提供財務(wù)報表和數據分析等功能。

5.4.13醫院醫療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場(chǎng)所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時(shí)《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》GB50333-2002中規定：2類(lèi)醫療場(chǎng)所在維持患者生命，外科手術(shù)和其他位于患者周?chē)碾姎庋b置均應采用醫用IT系統。如：搶救室（門(mén)診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類(lèi)場(chǎng)所的供電需求而開(kāi)發(fā)設計的，能夠很好的滿(mǎn)足各類(lèi)手術(shù)室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準。

6 結束語(yǔ)

針對醫院能源管理中存在的問(wèn)題，本文提出了一種適合醫院的智慧能源管理系統。首先對于智慧能源管理系統，提出了分層部署的研究思路，同時(shí)對系統內各個(gè)組成部分進(jìn)行了功能的研究，探討適合醫院發(fā)展的能源管理系統，*后通過(guò)對智慧能源管理系統在江蘇某醫院的實(shí)際應用，對能源管理系統在醫院能源管理過(guò)程中的優(yōu)勢與實(shí)現效果進(jìn)行了分析，為后續醫院智慧能源管理系統的發(fā)展提供參考。

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