怎樣利用物聯(lián)網(wǎng)給智慧醫(yī)院建設(shè)能源管理系統(tǒng)

醫(yī)院建筑屬于大型公共建筑，具有全天候開放、能耗高、連續(xù)運(yùn)行等特征。建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，技術(shù)要求較高，一般包括急診部、門診部、住院部、醫(yī)技科室以及后勤保障、行政管理、院內(nèi)生活用房等7大功能區(qū)域。醫(yī)院建筑主要實(shí)現(xiàn)診療與后勤保障兩大功能。后勤保障部門往往根據(jù)醫(yī)院建筑所涉及的建筑結(jié)構(gòu)、水電氣熱暖、信息通訊、樓宇智控、景觀道路、裝飾裝修等公共系統(tǒng)，以及醫(yī)用保障所涉及的氣體系統(tǒng)、物流傳輸系統(tǒng)、機(jī)械停車系統(tǒng)、凈化層流系統(tǒng)、放射防護(hù)系統(tǒng)、醫(yī)療信息化系統(tǒng)、大型醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)等各專業(yè)系統(tǒng)組成不同的運(yùn)行維護(hù)科室、班組，進(jìn)而形成完整的醫(yī)院后勤運(yùn)營保障體系。在醫(yī)院后勤運(yùn)營保障各項(xiàng)工作中，醫(yī)院能源管理是順利、高效實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)診療目標(biāo)的重要前提。以瑞安市人民醫(yī)院為例，分析能源管理現(xiàn)存問題，介紹能源管理系統(tǒng)建設(shè)具體實(shí)踐。

1 醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀

1.1 能耗高，管理基礎(chǔ)弱

根據(jù)國家衛(wèi)生健康委規(guī)劃與信息司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國近2200多所三級醫(yī)院，約230萬張床位，年均能耗達(dá)6650萬噸標(biāo)煤，折算電能約540億度;能源結(jié)構(gòu)圖中電能消耗占比最大，一般在70%左右，甚至更高;能耗水平基本保持15%以上的年增長率，新建分院、大樓等是導(dǎo)致能耗費(fèi)用大幅上升的重要原因之一。和國內(nèi)其他南方地區(qū)醫(yī)院相似，瑞安市人民醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)中電能所占比重達(dá)80%;瑞祥新院區(qū)投入運(yùn)營不到1年，全院能耗費(fèi)用從不到2000萬元升至2700萬元。由于歷史原因，醫(yī)院在能源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、能耗設(shè)備管理、能效水平提升以及用能安全監(jiān)測等方面，信息管理凌亂與信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，也缺乏行之有效的手段;能源數(shù)據(jù)多數(shù)采用人工收集的方式采集，數(shù)據(jù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性以及電子化存儲受到制約;無法實(shí)現(xiàn)國家要求的能耗分類分項(xiàng)計(jì)量;不能進(jìn)行能源、能耗與能效的信息采集與數(shù)據(jù)分析處理，以及以安全用電為主的用能安全管理;難以按照科室、樓層計(jì)量以致不能準(zhǔn)確考核科室能耗成本，影響定額能耗管理及獎懲等控制手段。

1.2 面積大，死角多

醫(yī)院目前新老院區(qū)有歷年形成各類建筑（群）18座，雖然70多位后勤人員辛勤努力，但也難以進(jìn)行全面的巡視檢查，存在一些管理死角，以及空調(diào)供應(yīng)過剩、用能不平衡等能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

1.3 用電多，保障少

目前，國家電網(wǎng)一般只負(fù)責(zé)用電單位電力設(shè)施產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)（變壓器）以外部分，不負(fù)責(zé)低壓側(cè)部分，如配電設(shè)施、電氣設(shè)備、線纜電路等。醫(yī)院低壓側(cè)電力電能質(zhì)量缺乏有效監(jiān)測、警示及應(yīng)急聯(lián)動。

1.4 有標(biāo)準(zhǔn)，難考核

醫(yī)院建有能源管理制度，但缺乏客觀考核指標(biāo)，考核難以量化，節(jié)能與能源管理制度往往流于形式或與實(shí)際情況脫節(jié)。

1.5 信息化程度低

近年來，醫(yī)院信息化建設(shè)尤其是診療信息化建設(shè)發(fā)展很快，后勤運(yùn)營保障體系的信息化建設(shè)卻相對滯后。作為后勤保障工作的重要環(huán)節(jié)，存量能源綜合管理難以匹配快速發(fā)展的診療信息化速度。

2 能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

瑞安市人民醫(yī)院后勤建設(shè)始終跟隨現(xiàn)代醫(yī)院模式變革的發(fā)展趨勢，以保障醫(yī)院診療活動無障礙完美實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，從醫(yī)院管理體系化出發(fā)，總結(jié)醫(yī)院從信息化到數(shù)字化、智能化的發(fā)展規(guī)律，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，采用平臺建設(shè)+服務(wù)運(yùn)營模式，從能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)入手，將醫(yī)院后勤一體化綜合運(yùn)營保障體系建設(shè)的創(chuàng)新理念付諸實(shí)施，已投入使用的醫(yī)院能源管理系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。

醫(yī)院能源包括電、水、氣、熱、油等，用能環(huán)境相對復(fù)雜，不同功能區(qū)域需求不盡相同，且耗能設(shè)備種類多樣，建筑能源相關(guān)的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)與管理工作量很大。醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可以在保證絕對的安全性、一定的舒適性以及必要的便利性前提下，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化、能耗降低、能效提升三重目標(biāo)。

醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括重點(diǎn)覆蓋與典型覆蓋相結(jié)合并逐漸達(dá)到基本覆蓋的智能終端、先進(jìn)的通訊傳輸模塊以及覆蓋全院的能源管理平臺等。該系統(tǒng)以覆蓋各能源點(diǎn)的低壓側(cè)智能終端等智慧端口為支撐并完成數(shù)據(jù)采集，按序梯次構(gòu)成醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)。

2.1 感知層

低壓側(cè)智慧端口與端點(diǎn)應(yīng)用，保證了醫(yī)院能源消耗與能源質(zhì)量、能源安全數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性、準(zhǔn)確性與全面性。低壓側(cè)智慧終端采用了邊緣計(jì)算與節(jié)點(diǎn)終結(jié)的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)剩余電流、三相不平衡和缺相告警等功能。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

以485總線、網(wǎng)絡(luò)線和電力線載波等有線傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合Lora、4G等無線傳輸技術(shù)，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件，構(gòu)建覆蓋全院的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)級數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。異常數(shù)據(jù)包過濾、數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)計(jì)極大降低了云平臺在數(shù)據(jù)采集與前處理過程中對系統(tǒng)資源的占用。

2.3 應(yīng)用層

醫(yī)院能源管理系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析與處理功能于一體。數(shù)據(jù)采集傳輸是能源大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)的分析與處理，提煉數(shù)據(jù)的價(jià)值并形成有效管理手段是能源管理的核心。通過對醫(yī)院能源大數(shù)據(jù)分析，精確提示醫(yī)院存量能源使用過程中在能耗與能效方面的可優(yōu)化空間，形成存量能耗曲線，與優(yōu)化后的節(jié)能曲線相比較，得出客觀可靠的效益分析報(bào)告，提高能效，降低能耗;根據(jù)醫(yī)院用能結(jié)構(gòu)與負(fù)荷曲線形成醫(yī)院綜合能源站建設(shè)依據(jù)，通過高效清潔能源與新能源利用，改善醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)。

3 智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)

3.1 能源管理系統(tǒng)功能

智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)將醫(yī)療行業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式，充分結(jié)合醫(yī)療衛(wèi)生主管部門與住建部關(guān)于綠色醫(yī)院用能標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、用電安全相關(guān)指標(biāo)以及其他用能指標(biāo)，并與國家能源政策與用能模式改革有機(jī)結(jié)合?？鐚W(xué)科、跨行業(yè)的科技與專業(yè)協(xié)作與新技術(shù)應(yīng)用，奠定了未來“萬物互聯(lián)”的智能化醫(yī)院后勤管理新模式。智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)目前包含能耗管理子系統(tǒng)、安全用電管理子系統(tǒng)以及若干與醫(yī)院能源、能耗、能效相關(guān)子系統(tǒng)，如智能照明管理子系統(tǒng)、中央空調(diào)運(yùn)行優(yōu)化管理子系統(tǒng)等。

3.1.1能耗管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過能源分類分項(xiàng)計(jì)量與智慧端口應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)：（1）按照分類、分項(xiàng)原則，進(jìn)行醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)分析與能源賬單分析。（2）通過分類分項(xiàng)能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測、趨勢跟蹤與對比，總結(jié)醫(yī)院用能規(guī)律，提供用能負(fù)荷錯峰管理依據(jù)，縮短異常能耗發(fā)現(xiàn)、定位與處理時(shí)間，減少能源浪費(fèi)。（3）按照醫(yī)院管理中信息、物資、設(shè)備、人員、資金等五大范疇，空間上七大功能區(qū)域以及流程與診療需要相適應(yīng)的思路，在醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建設(shè)中，創(chuàng)新性應(yīng)用醫(yī)院能耗八大率概念，將床位數(shù)、住院率、總收入、人員比、設(shè)備量、投資額、均攤數(shù)以及建筑面積等與能源管理相結(jié)合，形成獨(dú)具特色的醫(yī)院能源管理考核指標(biāo)。（4）利用科室排名、定額管理、超額告警等管理工具提升能源管理水平。

3.1.2 安全用電管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供電能質(zhì)量、安全警示與應(yīng)急聯(lián)動功能，提高用電管理水平，促進(jìn)醫(yī)院采取有效手段改善電能質(zhì)量、排查用電安全隱患，減少甚至杜絕因電能質(zhì)量與安全用電隱患導(dǎo)致的設(shè)備效能降低、壽命削減以及電氣火災(zāi)事故等。

3.1.3智能照明管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)與新型高效LED節(jié)能燈相結(jié)合，提升照明質(zhì)量，降低維護(hù)成本，提高綜合效益，提升管理水平。瑞安市人民醫(yī)院智能照明管理子系統(tǒng)針對不同應(yīng)用場景設(shè)計(jì)了不同的智能照明管理策略，在改善現(xiàn)有照度基礎(chǔ)上，能夠合理管理燈具開關(guān)時(shí)間，減少能源浪費(fèi)，降低燈具開關(guān)人力管理成本。門診、住院、急診等不同功能區(qū)域的照明控制策略設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮了自然光照、建筑采光、工作時(shí)間、人流量24小時(shí)分布特征等因素。門診照明以時(shí)間管理為主;住院照明以時(shí)間管理為主，輔以感應(yīng)控制;急診照明則以光照度感應(yīng)控制為主。

3.1.4中央空調(diào)管理子系統(tǒng)。通過對中央空調(diào)系統(tǒng)的智能化改造，根據(jù)室內(nèi)外溫度、峰谷平電價(jià)、設(shè)備運(yùn)行效率以及供回水溫度等關(guān)鍵因子，通過模糊算法計(jì)算最優(yōu)冷熱生產(chǎn)與供應(yīng)策略，按需供冷，提高綜合節(jié)能率。

3.2 能源管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.2.1 節(jié)能增效的基礎(chǔ)。通過能源大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院異常用能、低效用能、能源損耗、能源浪費(fèi)等環(huán)節(jié)，形成針對性節(jié)能整改建議，達(dá)到提升能效、節(jié)能減排的效果。

3.2.2 安全用電。及時(shí)發(fā)現(xiàn)過壓、過負(fù)荷、諧波、缺相、漏電、三相不平衡、線溫過高以及功率因數(shù)低等電能質(zhì)量與安全隱患，及時(shí)預(yù)警，為醫(yī)院提供優(yōu)質(zhì)安全的用電環(huán)境。

3.2.3 分布式供能基礎(chǔ)。清潔能源與新能源應(yīng)用是醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要途徑，冷熱電三聯(lián)供等分布式供能模式在大型公共建筑應(yīng)用逐漸增多并成為重要供能方式。醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)積累的能源大數(shù)據(jù)為醫(yī)院綜合能源站建設(shè)提供精準(zhǔn)的能耗負(fù)荷分析。準(zhǔn)確的用戶負(fù)荷基線是決定分布式供能項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素，為醫(yī)院分布式供能奠定基礎(chǔ)。醫(yī)院分布式綜合能源站的建設(shè)還可以取代柴油機(jī)作為應(yīng)急發(fā)電/儲備電站，為醫(yī)院提供更高效的用能保障，減少因柴油機(jī)維護(hù)帶來的高額運(yùn)行成本與柴油管理帶來的安全隱患。

能源管理系統(tǒng)建設(shè)、綜合供能與節(jié)能改造、安全用電服務(wù)等提供了現(xiàn)代能源整合服務(wù)模式下醫(yī)院后勤管理的新思路。

4 結(jié)語

基于能源物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)建設(shè)可以優(yōu)化醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)、降低能耗、提升能效，進(jìn)而提升醫(yī)院用能管理水平，可以改善大型綜合性醫(yī)院在現(xiàn)有能源供應(yīng)緊張、價(jià)格大幅上漲的大環(huán)境下的能源費(fèi)用支出持續(xù)上升狀況，加強(qiáng)用能安全、改善醫(yī)療環(huán)境，在能源費(fèi)用降低的同時(shí)促進(jìn)醫(yī)院利潤增長。

在能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，發(fā)展醫(yī)院建筑物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，對醫(yī)院各類基礎(chǔ)設(shè)施資源管理系統(tǒng)及其空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)基于BIM的資產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)維全生命周期管理，使運(yùn)維管理更加及時(shí)、有效、直觀和智能，為醫(yī)院的資源規(guī)劃及科學(xué)調(diào)度提供可靠依據(jù)?；卺t(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)、建筑物聯(lián)網(wǎng)以及設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院后勤一體化綜合運(yùn)營保障體系建設(shè)是未來醫(yī)院后勤管理的發(fā)展方向。

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