淺談企業(yè)微電網(wǎng)的智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要 隨著醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)功能的不斷完善，就醫(yī)環(huán)境與工作環(huán)境的不斷優(yōu)化，我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)電氣煤單位面積能源消耗每年遞增，醫(yī)療機(jī)構(gòu)能源和環(huán)境質(zhì)量管理仍存在粗放式現(xiàn)象，如設(shè)備資料缺少、臺賬不清、制度執(zhí)行力較弱、員工隊(duì)伍失衡等問題。而目前絕大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)都沒有開展能源診斷以及系統(tǒng)管理，醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)能和環(huán)境質(zhì)量管理發(fā)展?jié)摿艽蟆；谠品?wù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要研究面向智慧醫(yī)院能效管理的云服務(wù)架構(gòu)，以及管理評價(jià)方面的關(guān)鍵問題，利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測獲取數(shù)據(jù)，通過信息平臺集成和分析數(shù)據(jù)，結(jié)合回歸分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，確立能源效率與環(huán)境質(zhì)量綜合表征的智慧醫(yī)院指標(biāo)體系，并開展相關(guān)評估與管控研究，從而打造節(jié)能的智慧節(jié)能醫(yī)院，有效推進(jìn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)綠色節(jié)能建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 云服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)，智慧醫(yī)院，能耗預(yù)測管理系統(tǒng)

0引 言

隨著醫(yī)療機(jī)構(gòu)技術(shù)的不斷進(jìn)步，診療設(shè)備的更新速度增快，醫(yī)療體系建設(shè)也不斷完善，床均建筑面積逐漸擴(kuò)大，新的功能科室越來越多，就醫(yī)及工作環(huán)境越來越人性化，帶來的能源消耗也越來越大。根據(jù)中國醫(yī)院協(xié)會后勤管理專業(yè)委員會的一份調(diào)研報(bào)告顯示 ，我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)電、氣、煤的單位面積能源消耗逐年遞增，與其他單位相比高出20 %~40 %。醫(yī)療機(jī)構(gòu)能源和環(huán)境質(zhì)量管理還存在粗放式現(xiàn)象，如設(shè)備資料缺少、臺賬不清、制度執(zhí)行不強(qiáng)、員工隊(duì)伍失衡等。絕大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)沒有進(jìn)行過能源診斷和系統(tǒng)管理，只有少數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)有開展單項(xiàng)產(chǎn)品的節(jié)能工作，醫(yī)療機(jī)構(gòu)節(jié)能和環(huán)境質(zhì)量管理潛力還很大。本文基于云服務(wù)對智慧醫(yī)療機(jī)構(gòu)能源效率管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)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)量為綜合表征的智慧醫(yī)院指標(biāo)體系，開展針對醫(yī)療機(jī)構(gòu)能耗的評估與管控研究工作，目標(biāo)是打造出一個能夠在實(shí)現(xiàn)高效的同時(shí)提供好的環(huán)境的智慧節(jié)能醫(yī)院。

1 能源效率管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

通過對各家醫(yī)療機(jī)構(gòu)能源效率和環(huán)境質(zhì)量管理現(xiàn)狀進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對于能耗管理還停留在單機(jī)能耗、日常巡查階段，很少有整體規(guī)劃，并且節(jié)能觀念不夠強(qiáng)烈，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)了具體問題如下：

(1)從醫(yī)療機(jī)構(gòu)整體規(guī)劃的角度看，規(guī)劃建設(shè)中涉及到的耗能設(shè)備仍舊拘泥于傳統(tǒng)思維模式，沒有設(shè)置整體能耗評估環(huán)節(jié)，加之設(shè)計(jì)單位采取冗余的手段設(shè)計(jì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的耗能設(shè)備，直接導(dǎo)致了醫(yī)療機(jī)構(gòu)能耗過大，易造成運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備高支出。

(2)從單機(jī)耗能的管理方面看，缺乏整體的節(jié)能意識，未因時(shí)因地考慮合適的能源利用方式，在能源利用過程中缺乏系統(tǒng)的比對與核驗(yàn)。因此，由于在設(shè)備更新時(shí)缺乏能耗因素的關(guān)鍵性論證，也缺少設(shè)備能耗的效益評估，一些能源消耗遠(yuǎn)大于產(chǎn)出的耗能設(shè)備依舊在運(yùn)行。

(3)從機(jī)構(gòu)管理的角度看，目前的醫(yī)療機(jī)構(gòu)都缺乏節(jié)能意識，未把機(jī)構(gòu)節(jié)能工作列入機(jī)構(gòu)保障管理的重要日程上，忽略了節(jié)約能耗及降低成本的過程中運(yùn)行管理的重要性。 目前普及比較廣泛的節(jié)能措施還僅僅局限于“隨手關(guān)燈”等行為，醫(yī)療機(jī)構(gòu)能耗控制節(jié)能管理也受到了很大的限制，缺乏能耗管理的整體控制。

(4)醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理者主要關(guān)注的是總平面布局是否合理，以及由于醫(yī)療廢水的排放、醫(yī)療固體廢物的丟棄和惡臭、含病菌（毒）廢氣排放所造成的環(huán)境問題，缺乏電離輻射、光線、噪聲的影響意識，以及外部環(huán)境對醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)部環(huán)境敏感目標(biāo)的環(huán)境影響分析。從能源效率管理系統(tǒng)研究的源頭來看，能源效率管理系統(tǒng)屬于信息系統(tǒng)的范疇，*早由日本和西德于上世紀(jì)60年代提出來應(yīng)對能源管理的單一性問題，鋼鐵企業(yè)分別通過能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)來滿足能源管理的需要。在之后隨著技術(shù)的發(fā)展，能源管理系統(tǒng)對于系統(tǒng)集成的需求和能源環(huán)境管理需求的增長，系統(tǒng)中的生產(chǎn)管理、效率管理以及質(zhì)量管理等各功能都緊密地結(jié)合在一起。

2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)需要配備大量的硬件資源進(jìn)行支撐，比如服務(wù)器、存儲和數(shù)據(jù)庫，建設(shè)完成后還需花費(fèi)人力進(jìn)行維護(hù)，而且可擴(kuò)展性較差。醫(yī)療信息化專家組針對此問題對各種可能的解決方案進(jìn)行討論，例如，專家們設(shè)想了各地區(qū)可以利用云計(jì)算模式來統(tǒng)一規(guī)劃易于標(biāo)準(zhǔn)化的共性部分，用區(qū)域衛(wèi)生信息化代替區(qū)域內(nèi)部系統(tǒng)建設(shè)。本著高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的原則，平臺建設(shè)工作委托第三方的供應(yīng)商進(jìn)行，區(qū)域內(nèi)的公共衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)、衛(wèi)生行政部門與各級醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)都面向公眾開放，在服務(wù)接入統(tǒng)一化的前提下，對各個區(qū)域的差異化建設(shè)，補(bǔ)充相應(yīng)的特色內(nèi)容，從而有效地降低建設(shè)成本，并保證醫(yī)療IT的建設(shè)質(zhì)量，推動醫(yī)療IT的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。同時(shí)，在多院區(qū)能源效率的管理中利用云計(jì)算技術(shù)，不但達(dá)到了新一輪醫(yī)改的要求，還可以與各級醫(yī)院以及醫(yī)療行政機(jī)構(gòu)的需求相吻合。

2.1 總體框架

本文設(shè)計(jì)了基于云服務(wù)的智慧醫(yī)療機(jī)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(jī)構(gòu)指標(biāo)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(jì)提供了云計(jì)算服務(wù)模式下的多組織機(jī)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(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)能量使用的在線分類、分項(xiàng)、分戶監(jiān)測和計(jì)量，實(shí)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(yuǎn)程傳輸以及查詢、公示等，使醫(yī)療機(jī)構(gòu)的能源管理部門對醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用的各類能源實(shí)現(xiàn)可視化節(jié)能監(jiān)控、管理;對已實(shí)施節(jié)能改造的建筑進(jìn)行節(jié)能效果的量化評估。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)整體構(gòu)成是通過RS485接口或者傳感器從智能儀表中采集數(shù)據(jù)（包括水表、電表、空調(diào)機(jī)組和環(huán)境檢測儀等），然后通過以太網(wǎng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器;獲得授權(quán)的用戶通過客戶端連接能效管理服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器統(tǒng)一租用第三方云服務(wù)，按年支付費(fèi)用，與醫(yī)療機(jī)構(gòu)通信通過VPN專用通道確保數(shù)據(jù)安全性。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)分項(xiàng)設(shè)計(jì)

在三級甲等綜合性醫(yī)療機(jī)構(gòu)的日常能耗中，用于照明、空調(diào)及通風(fēng)、電梯、給水等設(shè)備的電力消耗占比較大，其中空調(diào)系統(tǒng)用電比例超過50%。本文采用Delphi咨詢專家遴選標(biāo)準(zhǔn)，對醫(yī)療機(jī)構(gòu)能耗的分項(xiàng)分類如圖 3 所示。

圖3 醫(yī)院能耗的分類分項(xiàng)示意圖

1) 系統(tǒng)采用RS485接口和傳感器獲取智能儀表數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)仁侄螌?shí)時(shí)同步采集能耗數(shù)據(jù),將建筑能耗數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能耗在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理以及動態(tài)分析等功能；

2 ) 對各獨(dú)立科室或單體建筑內(nèi)的各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行能源消耗監(jiān)測，其中中央空調(diào)用電及用氣量是監(jiān)視對象，對監(jiān)測結(jié)果的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、記錄、分析及管理，從而評估各區(qū)域的能源消耗水平并進(jìn)行趨勢預(yù)測；

3 ) 按照各地能耗監(jiān)測系統(tǒng)的要求對建筑物、采集器、采集點(diǎn)以及分類分項(xiàng)能耗等信息進(jìn)行編碼，將加密后的能耗數(shù)據(jù)定時(shí)上傳至上級能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)中心；

4 ) 先將現(xiàn)有的設(shè)備管理系統(tǒng)或電力管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，再按照能耗類型拆分或匯總數(shù)據(jù)，通過對能耗數(shù)據(jù)的分析，挖掘出可節(jié)能空間，并通過各種管理手段或節(jié)能改造方式推進(jìn)實(shí)現(xiàn)持續(xù)節(jié)能。

2.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

能源效率管理系統(tǒng)可實(shí)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(jìn)行維護(hù)、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(jìn)行介紹，其他功能如下：

(1) 數(shù)據(jù)采集處理

實(shí)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(jìn)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(jìn)行校驗(yàn)分析，使采集時(shí)間規(guī)范化，再根據(jù)用能模型拆分計(jì)算原始采集數(shù)據(jù)得到分項(xiàng)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(bào)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(bào)警、自動生成能耗預(yù)警報(bào)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(jì)分析

對用能總量進(jìn)行展示、同時(shí)將詳細(xì)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(xiàng)屬性、分組歷史值以及分組實(shí)時(shí)值等。

(5) 臺賬管理

具有行政區(qū)域、折標(biāo)系數(shù)、學(xué)生分類、分類建筑、分類能耗信息、分項(xiàng)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(hù)。

(6) 節(jié)能項(xiàng)目管理

針對已經(jīng)或?qū)⒁M(jìn)行的節(jié)能改造項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目建檔、根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能量/費(fèi)用計(jì)算模型建立，并自動計(jì)算實(shí)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(jī)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(jì)

包含能源審計(jì)數(shù)據(jù)錄入、審計(jì)輔助計(jì)算以及報(bào)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、醫(yī)用氣體、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(jì)分析報(bào)表。

(10) 決策支持

采用云計(jì)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(biāo)進(jìn)行預(yù)測，尋找三者之間發(fā)展的平衡點(diǎn)，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)決策支持提供重要依據(jù)。

3 能耗預(yù)測

能耗監(jiān)測是能源管理系統(tǒng)的一部分，當(dāng)出現(xiàn)能耗異常時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)反應(yīng)并產(chǎn)生預(yù)警，發(fā)現(xiàn)異常原因并采取相關(guān)應(yīng)對措施，降低能源的損耗。能耗預(yù)測是能源效率管理系統(tǒng)的核心模塊之一，是實(shí)現(xiàn)能量系統(tǒng)動態(tài)平衡的基礎(chǔ)，在能源效率管理系統(tǒng)中占有重要地位。為了實(shí)現(xiàn)對醫(yī)療機(jī)構(gòu)能量系統(tǒng)的管理，使得醫(yī)療機(jī)構(gòu)能效可以持續(xù)優(yōu)化，能源效率管理系統(tǒng)需要獲得并分析醫(yī)療機(jī)構(gòu)能量系統(tǒng)過去、現(xiàn)在和未來的信息，而能耗預(yù)測則是獲取醫(yī)療機(jī)構(gòu)能量系統(tǒng)未來信息的關(guān)鍵。

3.1 基于回歸分析的能耗預(yù)測

在數(shù)據(jù)挖掘中，我們常常需要對未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，主要方法分為分類和預(yù)測，相同之處都是通過建模的方法，把已知的變量值作為模型的輸入，輸出即是預(yù)測出來的其他變量的值，不同的是，對于分類方法，需要預(yù)測的變量是范圍型的。大多數(shù)的能源需求預(yù)測模型是根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型來表征能源系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建模方法主要有三種，包括基于回歸的、時(shí)間序列以及人工智能。由于醫(yī)療機(jī)構(gòu)能耗變量多且復(fù)雜性較高，往往不呈線性狀態(tài)。單獨(dú)使用某種模型建立方法很難實(shí)現(xiàn)能源的有效預(yù)測。本文結(jié)合了基于回歸分析的方法以及基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來建立預(yù)測模型實(shí)現(xiàn)對能源的預(yù)測，得到的組合預(yù)測模型具有更高的精確度。醫(yī)療機(jī)構(gòu)總能耗可分為三個部分，醫(yī)療機(jī)構(gòu)總用電、醫(yī)療機(jī)構(gòu)總用水以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)總用氣。可建立如圖4所示的預(yù)測方案。

圖4 回歸分析模型預(yù)測方案

通過采用回歸分析方法抽取出主成分，可以實(shí)現(xiàn)成分與能耗之間的回歸模型的建立，對醫(yī)療機(jī)構(gòu)的能耗進(jìn)行了有效的預(yù)測。由于回歸模型建立的預(yù)測模型為線性模型，但是能耗與能源影響因素之間存在著復(fù)雜的非線性關(guān)系，只采用回歸分析模型并不能很好地解決能耗預(yù)測的問題。另外，由于回歸分析模型不具備記憶以及自主學(xué)習(xí)的能力，回歸模型無法處理并展示海量數(shù)據(jù)中的所有信息，也不能較好地解釋能耗變量 ，預(yù)測的效果一般較差。所以，本文融合了回歸分析與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種方法的特點(diǎn)，具備回歸分析在數(shù)據(jù)分析與解釋方面的優(yōu)點(diǎn)，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測提高了精度，彌補(bǔ)了回歸分析方法的不足。

3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能耗預(yù)測

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)，單個樣本包含m個輸入以及n個輸出，在輸入層和輸出層之間通常還有若干個隱含層。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般分為兩個過程，即工作信號正向傳遞子過程，以及誤差信號反向傳遞子過程。輸出層的直接前導(dǎo)誤差是根據(jù)輸出層的誤差來估測的，再利用此誤差去計(jì)算更前一層的誤差，如此層層傳遞，就可以獲得所有層的誤差估計(jì)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般可用應(yīng)用于函數(shù)逼近、模式識別、分類及數(shù)據(jù)壓縮等。它具有較強(qiáng)的泛化性，使網(wǎng)絡(luò)能夠合理地響應(yīng)被訓(xùn)練以外的輸入.

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能耗預(yù)測模型具體計(jì)算步驟如下：

(1) 對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，給各層連接權(quán)賦值，賦值范圍：隨機(jī)數(shù)的取值范圍是（- 1 ，1 )，設(shè)置誤差精度值S ，給定迭代次數(shù)；

(2) 修正各連接的權(quán)值:訓(xùn)練樣本集中的全部樣本數(shù)據(jù)，然后計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的期望輸出與實(shí)際輸出之間的差值，按照差值修正各連接的權(quán)值；

(3) 判斷樣本是否滿足要求，如若不滿足則返回步驟(2);

(4) 得到*終的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，完成能耗預(yù)測。對于訓(xùn)練后獲得的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，還要確定所需預(yù)測時(shí)間的輸入，在根據(jù)模型獲得相應(yīng)的預(yù)測值。由于能耗預(yù)測模塊有執(zhí)行周期，采用中間數(shù)據(jù)庫的方式對數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)模塊與系統(tǒng)之間的交互。

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(shè)計(jì)規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)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(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結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實(shí)時(shí)掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)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”一體化的能源管理系統(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(yùn)維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運(yùn)行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)預(yù)警異常情況，提高運(yùn)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(yùn)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(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?fù)鋱D

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(shí)現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制中心及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時(shí)對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

（2）醫(yī)院變電所運(yùn)維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運(yùn)維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時(shí)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(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到指定人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)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(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)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(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制。實(shí)現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)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(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；

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

③區(qū)域能效比：實(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實(shí)現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、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(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧能耗數(shù)據(jù)采集，隨時(shí)查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)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(yàn)情況下大程度使用自然光照明，通過感應(yīng)控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強(qiáng)度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)場景控制、時(shí)間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費(fèi)，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(guān)驅(qū)動器、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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)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(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠(yuǎn)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(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運(yùn)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(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)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(dá)相關(guān)人員。

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

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、電氣火災(zāi)監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器以及測溫式電氣火災(zāi)探測器組成，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預(yù)防電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對建筑電氣安全預(yù)警。現(xiàn)場設(shè)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(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，重點(diǎn)關(guān)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(shè)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(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)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(shè)置區(qū)域分機(jī)采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機(jī)通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴(kuò)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(dāng)防火門發(fā)生異常位置信號時(shí)，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報(bào)警信號，指示故障報(bào)警部位并保存故障報(bào)警信息。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴(kuò)散。

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

醫(yī)院人員流動性強(qiáng)，密度大，消防比較復(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)可以和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)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(yīng)急預(yù)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(jī)、CT機(jī)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(shè)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(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精密化驗(yàn)設(shè)備可能會產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSin I有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSin I系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)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(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?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(yuǎn)程充電樁系統(tǒng)可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程完成啟動充電、強(qiáng)制停止、單價(jià)設(shè)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(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；能夠遠(yuǎn)程控制，提供財(cái)務(wù)報(bào)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(shè)計(jì)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(xiǎn)的場所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時(shí)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手術(shù)和其他位于患者周圍的電氣裝置均應(yīng)采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監(jiān)控治療室、導(dǎo)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(shè)計(jì)的，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護(hù)室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

審核編輯 黃宇