摘要：隨著醫(yī)療機構(gòu)醫(yī)療技術(shù)的進步和醫(yī)療機構(gòu)功能的不斷完善，醫(yī)療環(huán)境和工作環(huán)境的不斷優(yōu)化，中國醫(yī)療機構(gòu)電氣煤單位的面積能耗逐年增加，醫(yī)療機構(gòu)的能源和環(huán)境質(zhì)量管理仍然存在廣泛的現(xiàn)象，如設(shè)備數(shù)據(jù)不足、賬戶不清、系統(tǒng)執(zhí)行力弱、員工隊伍不平衡等問題。目前，絕大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)尚未開展能源診斷和系統(tǒng)管理，醫(yī)療機構(gòu)的節(jié)能和環(huán)境質(zhì)量管理具有巨大的發(fā)展?jié)摿??；谠品?wù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們主要研究智能醫(yī)院能效管理的云服務(wù)架構(gòu)

1.總體框架

本文設(shè)計了基于云服務(wù)的智慧醫(yī)療機構(gòu)能源效率管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測獲取數(shù)據(jù)，利用信息平臺集成和分析數(shù)據(jù)，確定以能源效率與環(huán)境質(zhì)量綜合表征的智慧醫(yī)療機構(gòu)指標體系，建立能源效率和環(huán)境質(zhì)量管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體設(shè)計提供了云計算服務(wù)模式下的多組織機構(gòu)、多用戶使用的支持，支持跨院區(qū)數(shù)據(jù)采集、存儲和共享等，實現(xiàn)醫(yī)療機構(gòu)能量使用的在線分類、分項、分戶監(jiān)測和計量，實現(xiàn)自動化節(jié)能控制，自動地采集、存儲、分析能耗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)遠程傳輸以及查詢、公示等，使醫(yī)療機構(gòu)的能源管理部門對醫(yī)療機構(gòu)使用的各類能源實現(xiàn)可視化節(jié)能監(jiān)控、管理;對已實施節(jié)能改造的建筑進行節(jié)能效果的量化評估。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖所示。

1.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)的整體組成是通過RS485接口或傳感器從智能儀器（包括水表、電表、空調(diào)機組和環(huán)境探測器等）中收集數(shù)據(jù)，然后通過以太網(wǎng)交換機將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中；授權(quán)用戶通過客戶端連接能效管理服務(wù)器進行數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器租用第三方云服務(wù)，每年支付費用，通過VPN專用通道與醫(yī)療機構(gòu)溝通，確保數(shù)據(jù)安全。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所示。

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

能源效率管理系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及處理、能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)管、查詢和預(yù)測、并針對能耗信息進行維護、能耗數(shù)據(jù)預(yù)警、能耗數(shù)據(jù)公示以及輔助的環(huán)境監(jiān)測和決策支持等，能耗預(yù)測功能將在第三部分進行介紹，其他功能如下：

(1) 數(shù)據(jù)采集處理

實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的并行通信采集，接收、預(yù)處理及存儲水電氣能耗數(shù)據(jù)，并對建筑能耗采集設(shè)備進行集中管理、配置以及狀態(tài)監(jiān)控。對接收到的數(shù)據(jù)包進行校驗分析，使采集時間規(guī)范化，再根據(jù)用能模型拆分計算原始采集數(shù)據(jù)得到分項能耗數(shù)據(jù)，后將兩類數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中。

(2) 能耗監(jiān)管報警

設(shè)置能耗預(yù)警閾值，提供能耗監(jiān)測預(yù)警（能耗監(jiān)察、能耗異常追蹤）、郵件預(yù)警、短信報警、自動生成能耗預(yù)警報告以及預(yù)警記錄查詢等功能。

(3) 能耗查詢

可以查詢建筑能耗數(shù)據(jù)基本信息、能耗動態(tài)值、能耗歷史值等信息，查詢結(jié)果導(dǎo)出格式包含 XLS、doc、PPTX、PDF。

(4) 綜合統(tǒng)計分析

對用能總量進行展示、同時將詳細的用能數(shù)據(jù)分析結(jié)果展現(xiàn)給使用者。展示界面由圖形化界面構(gòu)成，包括柱狀圖、條形圖、儀表盤等呈現(xiàn)方式，從而能夠直觀地分析展示能耗數(shù)據(jù)。此展示界面還可查詢用能項屬性、分組歷史值以及分組實時值等。

(5) 臺賬管理

具有行政區(qū)域、折標系數(shù)、學(xué)生分類、分類建筑、分類能耗信息、分項能耗編碼、學(xué)校信息、建筑附加信息及建筑信息等基礎(chǔ)信息維護。

(6) 節(jié)能項目管理

針對已經(jīng)或?qū)⒁M行的節(jié)能改造項目進行項目建檔、根據(jù)項目進行節(jié)能量/費用計算模型建立，并自動計算實際節(jié)能量，可作為與合同能源管理公司的效益分析依據(jù)。

(7) 能耗公示

能耗公示模塊包括采集、修改、審核、公示以及自定義欄目管理，能夠?qū)崿F(xiàn)基于醫(yī)療機構(gòu)地圖的能耗監(jiān)督 、以及能耗數(shù)據(jù)分析及查詢等功能。

(8) 輔助能源審計

包含能源審計數(shù)據(jù)錄入、審計輔助計算以及報告自動生成及導(dǎo)出功能，導(dǎo)出格式包括PDF、Word等。

(9) 環(huán)境監(jiān)測

主要包括對自然光、溫度、濕度、聲音、氣體、醫(yī)療廢物等的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集功能，在系統(tǒng)平臺中支持多角度查詢，形成多種形式的統(tǒng)計分析報表。

(10) 決策支持

采用云計算、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和B I工具開發(fā)決策支持系統(tǒng)，分析能源、環(huán)境和醫(yī)療工作量之間的動態(tài)關(guān)系 ，能靈活設(shè)定相關(guān)考核指標進行預(yù)測，尋找三者之間發(fā)展的平衡點，為醫(yī)療機構(gòu)決策支持提供重要依據(jù)。

2.能源管理平臺4acrelEMS-MED

2.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》和《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、根據(jù)醫(yī)院用戶需求和能源管理部門要求，收集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測電力質(zhì)量、智能電力相關(guān)指標等能源指標，結(jié)合國家能源政策和能源模式改革。可協(xié)助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備的運行管理，幫助醫(yī)院管理實時掌握醫(yī)院能耗，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供良好的技術(shù)平臺。

2.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)基于云平臺建立了“監(jiān)控、維護"綜合能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運行維護訂單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計，幫助醫(yī)院物流管理部門了解醫(yī)院能源運行，注意消防和電氣安全，及時預(yù)警異常情況，提高運行維護效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電站運維云平臺、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、智能消防平臺、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明疏散指示系統(tǒng)、充電樁管理系統(tǒng)、電力質(zhì)量控制解決方案、醫(yī)療隔離電源解決方案、

2.3平臺拓撲圖

2.4平臺子系統(tǒng)

(1)醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器等重要設(shè)備的監(jiān)控、測量、記錄、報警功能，與保護設(shè)備、遠程控制中心等設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)的運行狀況和可能的隱患，快速消除故障，提高醫(yī)院供電的可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開關(guān)站和10/0.4kV變電站，保護和監(jiān)控高壓電路配置的微機保護裝置和多功能儀表，并為0.4kV出線配置多功能計量儀表，測控出線電路的電氣參數(shù)和能耗。同時，柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置等重要醫(yī)院設(shè)備，UPS、監(jiān)測隔離電源系統(tǒng)的狀態(tài)。

(2)醫(yī)院變電所運維云平臺解決方案解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，然后定期將數(shù)據(jù)推送到云平臺。平臺收集的數(shù)據(jù)包括變電站電路電氣參數(shù)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息。10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出報警信號。平臺通過手機APP將運維任務(wù)發(fā)送到指ding人員手機，通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，立即發(fā)現(xiàn)運行缺陷并消除缺陷。

(3)醫(yī)院配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線電纜溫度監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安全監(jiān)控、照明、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)備的聯(lián)動控制。實現(xiàn)電力環(huán)境數(shù)據(jù)檢測和設(shè)備控制，優(yōu)化電力環(huán)境，避免運行環(huán)境失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，確保維護人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電電力環(huán)境的分布式遠程管理。

(4)醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案解決方案

實時測量各種建筑能耗設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析采集數(shù)據(jù)。合理確定各部門建筑能耗經(jīng)濟指標和績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費，提高人員積極節(jié)能意識。

①　構(gòu)建醫(yī)院智能能源管理系統(tǒng)的基本框架，實時監(jiān)控各用能環(huán)節(jié)；

②　碳排放數(shù)據(jù)：通過系統(tǒng)實現(xiàn)建筑單位人均能耗分析（包括水、電、能），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)；

③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位區(qū)域能耗比較，方便能耗評估；

④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同區(qū)域能耗比較，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤　能耗評價管理：根據(jù)能耗定額標準約束值、標準值和指導(dǎo)值，分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各部門能耗比較，實現(xiàn)能耗排名，增強醫(yī)院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　綜合分析、統(tǒng)計、打印、查詢能耗使用數(shù)據(jù)，根據(jù)能耗監(jiān)控管理系統(tǒng)的需要選擇不同樣式的報表打印。為能耗運行管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能耗，報警智能能能源儀器故障，提高系統(tǒng)信息化和自動化水平。

(5)醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流密集，科室多，照明用電約占醫(yī)院電能消耗的15%。因此，合理使用照明控制系統(tǒng)，在提高醫(yī)生和患者體驗的同時，大大利用自然光，通過感應(yīng)控制實現(xiàn)人來燈、人走燈或保持地面強度照明，盡量解決照明用電問題。

ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光感應(yīng)控制和紅外感應(yīng)控制，可有效避免公共區(qū)域照明浪費，幫助醫(yī)院管理照明。

配電箱內(nèi)的模塊主要包括總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接頭輸入模塊等。這些模塊安裝在35毫米的標準導(dǎo)軌上。

安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要包括照明傳感器、紅外傳感器和智能面板。有些人可以設(shè)置紅外感應(yīng)控制燈，人們離開后關(guān)閉燈，智能面板和其他手動控制設(shè)備，可以實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制的結(jié)合。

(6)醫(yī)院智能消防平臺解決方案

基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，智能消防云平臺連接分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智能煙霧探測器、智能消防水等設(shè)備形成網(wǎng)絡(luò)，智能感知、識別、定位，實時動態(tài)收集消防信息，通過云平臺數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格管理、實施多責任監(jiān)督等目標。實現(xiàn)無人值守智能消防，實現(xiàn)智能消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火災(zāi)報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺上運行，用戶、安全人員、監(jiān)管單位可以通過平臺直觀地看到各種消防設(shè)備和傳感器的運行，在細節(jié)、火災(zāi)等緊急和非緊急情況下，在幾秒鐘內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、電子郵件提醒和應(yīng)用推送，可以快速通知相關(guān)人員。

(7)醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案解決方案

電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)測主機、電氣火災(zāi)監(jiān)測單元、剩余電流電氣火災(zāi)探測器和溫度電氣火災(zāi)探測器組成，通過現(xiàn)場總線形成完整的電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成到企業(yè)消防控制室監(jiān)控系統(tǒng)。

醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由建筑物設(shè)置，收集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)建筑電氣安全預(yù)警。現(xiàn)場傳感器監(jiān)控配電系統(tǒng)電路漏電電流和電纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，重點關(guān)注門診樓、住院樓、醫(yī)療技術(shù)樓等區(qū)域漏電或電纜發(fā)熱。

(8)醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院的消防安全非常重要，消防設(shè)備很多。消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控消防設(shè)備的工作電源是否正常，確保消防設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時能夠正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，建筑物設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)。區(qū)域分機通過二總線接收多個傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。

(9)醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院有大量的防火門。由于有些地區(qū)經(jīng)常有人走動，經(jīng)常打開和關(guān)閉防火門。防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用是監(jiān)控防火門的開關(guān)狀態(tài)，火災(zāi)發(fā)生后自動關(guān)閉防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)利用消防二總線連接具有通信功能的監(jiān)控模塊，監(jiān)控和控制防火門的狀態(tài)。當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器可發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位，保存故障報警信息。發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開的防火門，防止煙霧擴散到安全區(qū)域。

(10)醫(yī)院消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人員流動性強，密度高，消防復(fù)雜。一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)急照明和疏散路徑指示，引導(dǎo)人們快速找到疏散出口，一鍵選擇疏散應(yīng)急預(yù)案，提高逃生概率。

3.相關(guān)平臺部署硬件選型清單

4.結(jié)語

作為建筑節(jié)能的領(lǐng)域，我國醫(yī)院目前存在能耗使用較高，能源管理粗放的問題，節(jié)能潛力巨大。本文通過對醫(yī)療機構(gòu)能源消耗進行分類和綜合分析，采用RS485接口與傳感器等技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能獲取，對能耗數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠程實時采集，同時進行建筑能耗在線監(jiān)測及動態(tài)分析預(yù)測。在保證用能可靠性及病人和醫(yī)務(wù)人員舒適度的前提下，通過能耗分析和管理，降低了醫(yī)療機構(gòu)建筑的能耗，為構(gòu)建綠色智慧醫(yī)療機構(gòu)提供了技術(shù)及平臺支撐，有效推進了醫(yī)療機構(gòu)綠色節(jié)能建設(shè)發(fā)展。

參考文獻

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