【實際案例】綜合醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)的建設

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：通過先進的“綠色管理”方法，在醫(yī)院向患者與醫(yī)務人員提供舒適安全的醫(yī)療環(huán)境前提下，對醫(yī)院建筑所有能耗設備進行監(jiān)控，對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、對比，為醫(yī)院的管理工作提供基礎數(shù)據(jù)支撐。制定合理科學的醫(yī)院能耗管理方法，降低醫(yī)院不必要的能耗浪費使醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：綠色醫(yī)院；綠色管理；能源管理；能源計量

0 引言

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)的建設，將致力于實現(xiàn)醫(yī)院建筑的綠色管理，降低運營成本，提高市場競爭力，為落實建設美麗中國的科學發(fā)展觀作出貢獻。

在《綠色醫(yī)院建筑評價標準》中，“綠色醫(yī)院”評價體系由1規(guī)劃、2建筑、3設備及系統(tǒng)、4環(huán)境與環(huán)境保護、5運行管理5類指標組成。本文將結(jié)合某院的實際情況，圍繞“綠色醫(yī)院”建設的第5類評價指標，探討利用當今先進的信息化技術，實現(xiàn)醫(yī)院能源的“綠色管理”，切實推動我院“綠色醫(yī)院”建設。

近年來，隨著綠色醫(yī)院評估和建設工作的推進，節(jié)能管理已成為綠色醫(yī)院高運行重要的衡量指標之一，通過先進的“綠色管理”方法，在醫(yī)院向患者與醫(yī)務人員提供舒適安全的醫(yī)療環(huán)境前提下，對醫(yī)院建筑所有能耗設備進行監(jiān)控，對能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、對比，為醫(yī)院的管理工作提供基礎數(shù)據(jù)支撐，制定合理科學的醫(yī)院能耗管理方法，降低醫(yī)院不必要的能耗浪費，使醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展。

1 醫(yī)院能耗現(xiàn)狀分析

某醫(yī)院總建筑面積約88000 m2，包括病房樓，門、急診大樓，影像樓，實驗室，鍋爐房群等。面對較大的醫(yī)院建筑面積，科室及病房眾多的情況，醫(yī)院能耗主要來源于電力消耗、冷熱水消耗、空調(diào)能熱量消耗及天*氣消耗。目前醫(yī)院沒有有的技術手段和方法對各種能源消耗進行分項計量和監(jiān)管，在進行能耗管理時更缺乏有力的基礎數(shù)據(jù)來支撐做出正確的能耗利用統(tǒng)計分析。縱觀現(xiàn)今全國范圍內(nèi)，目前大多已經(jīng)投入運行的醫(yī)院建筑存在能源輸配管道不合理、計量器具投入不足和能源數(shù)據(jù)信息缺乏，往往都受到以往建造成本控制以及能源管理理念落后的影響。

醫(yī)院的主要能耗構(gòu)成和占比如圖1所示。

從圖1可見醫(yī)院相關設備系統(tǒng)的能耗情況：

（1）制冷空調(diào)設備是醫(yī)院主要的用電負荷，裝機容量占到了62%;

（2）末端空氣處理設備在夏季制冷和冬季采暖時均需開啟，其用電量取決于各個樓層房間的使用習慣。

（3）照明系統(tǒng)，占到了電能容量的11%。

醫(yī)院的空調(diào)及用水用電等方面需要制訂相應的能源管理措施，并開展相應的能源管理信息系統(tǒng)建設，充分利用前沿先進技術，使醫(yī)院的節(jié)約用能、合理用能指導方針得以切實貫徹。

2 建設目標

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)實時監(jiān)控醫(yī)院各種能源的詳細使用情況 ，對醫(yī)院分部門、科室進行用能計量，為醫(yī)院的用能考核、規(guī)范管理提供準確 、及時的用能管理數(shù)據(jù)。

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)的建設將實現(xiàn)如下目標：

（1）環(huán)境參數(shù)全監(jiān)測。對各個醫(yī)療功能區(qū)域進行溫度、濕度等環(huán)境指標進行全檢測和統(tǒng)一監(jiān)視。

（2）區(qū)域空調(diào)溫度統(tǒng)一管理。按醫(yī)療功能區(qū)域?qū)照{(diào)溫度進行統(tǒng)一設定和控制。

（3）自動統(tǒng)計和分析院級關鍵能源參數(shù)，并生成報表。包括：能耗總量，床日能耗，單位面積能耗，門診能耗。

（4）自動統(tǒng)計和生成各個科室用能情況、用能排名，增強各個用能部門合理用能、節(jié)約用能意識。

（5）行業(yè)能耗水平對比分析，可清楚展現(xiàn)醫(yī)院在相關行業(yè)中能耗使用水平情況。

（6）短信提醒 、即時通信和消息中心功能。管理人員一時間關注到能耗變化情況。

3 系統(tǒng)建設和解決方案

3.1系統(tǒng)概述

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)是綜合采用計算機技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、儀表控制技術，對醫(yī)院各種能源的詳細使用情況進行在線監(jiān)視和動態(tài)分析。從而為醫(yī)院查找能耗弱點，為節(jié) 能降耗提供直觀科學的依據(jù)，促進醫(yī)院能源管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低，使能源使用合理，控制浪費，達到節(jié)能減排、創(chuàng)造效益的目的。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)采用BACNET／Ethernet或MODBUS／Ethernet通信協(xié)議，可實現(xiàn) 對主要能耗設備（子系統(tǒng)）的系統(tǒng)集成，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集各種能耗設備狀態(tài)及能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能。

3.3系統(tǒng)功能

醫(yī)院能源管理信息系統(tǒng)可對各種能源進行采集和整理能耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的主要功能如下。
（1）數(shù)據(jù)采集和存儲。通過智能儀表，自動采集現(xiàn)場的各項數(shù)據(jù)，采集的類數(shù)據(jù)包括照明用電、空調(diào)用電、冷水用量、熱水用量、冷熱量、蒸汽量、設備用電、插座用電、空調(diào)用電等；采集到的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)按分類、分項和管理要求進行歸類。

（2）能源使用統(tǒng)計。按照科室、能源類型和樓層實現(xiàn)日、月、年的能耗統(tǒng)計。可自動生成醫(yī)院和科室的能耗月報，月統(tǒng)計表中可查看月內(nèi)每日的明細，年統(tǒng)計表中可查看年內(nèi)每月的明細統(tǒng)計。

（3）能源利用情況分析。可實現(xiàn)醫(yī)院和科室的單位面積用電量和空調(diào)用量分析，能耗趨勢，床日能耗量統(tǒng)計，門診能耗量統(tǒng)計，單位營業(yè)額能耗量統(tǒng)計，科室用電量和用水量的占比分析，醫(yī)院和科室能源使用的同、環(huán)比分析。

（4）費用統(tǒng)計。該部分主要實現(xiàn)根據(jù)醫(yī)院和科室能源的使用情況折算為費用情況。通過預先錄入的各種能源的價格(或階梯價格)，自動計算并生成各個科室、醫(yī)院的能源費用報表。

4.AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)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、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

4.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維”一*化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

4.3平臺拓撲圖

4.4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)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)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，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和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行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

（2）醫(yī)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、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

（3）醫(yī)院配電房綜合監(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)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除*機、空調(diào)控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(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，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(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

對建筑各類耗能設備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能*），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)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：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營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，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

（5）醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控制做到人來燈亮，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(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)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，能有避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關驅(qū)動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場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)過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

（6）醫(yī)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(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)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，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

（7）醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)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，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預警。現(xiàn)場設置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

（8）醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

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

消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

（9）醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)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，關閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

（10）醫(yī)院消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，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。

（11）醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產(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，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，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(tǒng)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。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的化驗設備可能會產(chǎn)生干擾。

為了消配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)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)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

（12）醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數(shù)據(jù)分析等功能。

（13）醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診術室）、術室、心臟監(jiān)控*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(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足各類術室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求

5.相關平臺部署硬件選型清單

5.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

5.2變電所運維云平臺硬件配置

5.3電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.4能耗管理系統(tǒng)硬件配置方案

5.5智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案

5.6智慧消防平臺硬件配置方案

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。