摘要：隨著醫療機構醫療技術的進步和醫療機構功能的不斷完善，醫療環境和工作環境的不斷優化，中國醫療機構電氣煤單位的面積能耗逐年增加，醫療機構的能源和環境質量管理仍然存在廣泛的現象，如設備數據不足、賬戶不清、系統執行力弱、員工隊伍不平衡等問題。目前，絕大多數醫療機構尚未開展能源診斷和系統管理，醫療機構的節能和環境質量管理具有巨大的發展潛力。基于云服務和物聯網技術，我們主要研究智能醫院能效管理的云服務架構

1.總體框架

本文設計了基于云服務的智慧醫療機構能源效率管理系統，通過物聯網技術監測獲取數據，利用信息平臺集成和分析數據，確定以能源效率與環境質量綜合表征的智慧醫療機構指標體系，建立能源效率和環境質量管理信息系統。系統的總體設計提供了云計算服務模式下的多組織機構、多用戶使用的支持，支持跨院區數據采集、存儲和共享等，實現醫療機構能量使用的在線分類、分項、分戶監測和計量，實現自動化節能控制，自動地采集、存儲、分析能耗數據，數據遠程傳輸以及查詢、公示等，使醫療機構的能源管理部門對醫療機構使用的各類能源實現可視化節能監控、管理;對已實施節能改造的建筑進行節能效果的量化評估。系統總體架構如圖所示。

1.2網絡架構

系統的整體組成是通過RS485接口或傳感器從智能儀器（包括水表、電表、空調機組和環境探測器等）中收集數據，然后通過以太網交換機將數據存儲到數據中心服務器中；授權用戶通過客戶端連接能效管理服務器進行數據查詢和統計分析。數據中心服務器租用第三方云服務，每年支付費用，通過VPN專用通道與醫療機構溝通，確保數據安全。系統網絡架構如圖所示。

1.3 系統功能設計

能源效率管理系統可實現數據采集及處理、能耗數據的監管、查詢和預測、并針對能耗信息進行維護、能耗數據預警、能耗數據公示以及輔助的環境監測和決策支持等，能耗預測功能將在第三部分進行介紹，其他功能如下：

(1) 數據采集處理

實現能耗數據的并行通信采集，接收、預處理及存儲水電氣能耗數據，并對建筑能耗采集設備進行集中管理、配置以及狀態監控。對接收到的數據包進行校驗分析，使采集時間規范化，再根據用能模型拆分計算原始采集數據得到分項能耗數據，后將兩類數據都存儲在數據庫中。

(2) 能耗監管報警

設置能耗預警閾值，提供能耗監測預警（能耗監察、能耗異常追蹤）、郵件預警、短信報警、自動生成能耗預警報告以及預警記錄查詢等功能。

(3) 能耗查詢

可以查詢建筑能耗數據基本信息、能耗動態值、能耗歷史值等信息，查詢結果導出格式包含 XLS、doc、PPTX、PDF。

(4) 綜合統計分析

對用能總量進行展示、同時將詳細的用能數據分析結果展現給使用者。展示界面由圖形化界面構成，包括柱狀圖、條形圖、儀表盤等呈現方式，從而能夠直觀地分析展示能耗數據。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

具有行政區域、折標系數、學生分類、分類建筑、分類能耗信息、分項能耗編碼、學校信息、建筑附加信息及建筑信息等基礎信息維護。

(6) 節能項目管理

針對已經或將要進行的節能改造項目進行項目建檔、根據項目進行節能量/費用計算模型建立，并自動計算實際節能量，可作為與合同能源管理公司的效益分析依據。

(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，能夠實現基于醫療機構地圖的能耗監督 、以及能耗數據分析及查詢等功能。

(8) 輔助能源審計

包含能源審計數據錄入、審計輔助計算以及報告自動生成及導出功能，導出格式包括PDF、Word等。

(9) 環境監測

主要包括對自然光、溫度、濕度、聲音、氣體、醫療廢物等的監測和數據采集功能，在系統平臺中支持多角度查詢，形成多種形式的統計分析報表。

(10) 決策支持

采用云計算、大數據分析技術和B I工具開發決策支持系統，分析能源、環境和醫療工作量之間的動態關系 ，能靈活設定相關考核指標進行預測，尋找三者之間發展的平衡點，為醫療機構決策支持提供重要依據。

2.能源管理平臺4acrelEMS-MED

2.1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》和《綠色醫院建筑評價標準》、根據醫院用戶需求和能源管理部門要求，收集分析能源、能耗、能效數據，監測電力質量、智能電力相關指標等能源指標，結合國家能源政策和能源模式改革。可協助醫院后勤管理人員進行能源供應系統和設備的運行管理，幫助醫院管理實時掌握醫院能耗，為醫院能源信息化建設和節能管理提供良好的技術平臺。

2.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統基于云平臺建立了“監控、維護"綜合能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運行維護訂單、系統架構和綜合數據服務設計，幫助醫院物流管理部門了解醫院能源運行，注意消防和電氣安全，及時預警異常情況，提高運行維護效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電站運維云平臺、配電室綜合監控系統、能耗管理系統、智能照明控制系統、智能消防平臺、電氣火災監控系統、消防設備電源監控系統、防火門監控系統、消防應急照明疏散指示系統、充電樁管理系統、電力質量控制解決方案、醫療隔離電源解決方案、

2.3平臺拓撲圖

2.4平臺子系統

(1)醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現變壓器、柴油發電機、斷路器等重要設備的監控、測量、記錄、報警功能，與保護設備、遠程控制中心等設備通信，實時掌握供電系統的運行狀況和可能的隱患，快速消除故障，提高醫院供電的可靠性。

電力監控系統主要針對開關站和10/0.4kV變電站，保護和監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和能耗。同時，柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置等重要醫院設備，UPS、監測隔離電源系統的狀態。

(2)醫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、邊緣計算網關和大數據分析技術，通過智能網關收集現場數據并存儲在本地，然后定期將數據推送到云平臺。平臺收集的數據包括變電站電路電氣參數、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息。10S內通過短信和APP發出報警信號。平臺通過手機APP將運維任務發送到指ding人員手機，通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，立即發現運行缺陷并消除缺陷。

(3)醫院配電室綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線電纜溫度監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安全監控、照明、風機、除濕機、空調控制等設備的聯動控制。實現電力環境數據檢測和設備控制，優化電力環境，避免運行環境失控導致配電設備運行故障，確保維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電電力環境的分布式遠程管理。

(4)醫院能耗管理系統解決方案解決方案

實時測量各種建筑能耗設備的能耗數據，統計分析采集數據。合理確定各部門建筑能耗經濟指標和績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費，提高人員積極節能意識。

①　構建醫院智能能源管理系統的基本框架，實時監控各用能環節；

②　碳排放數據：通過系統實現建筑單位人均能耗分析（包括水、電、能），實現低碳辦公數據；

③　區域能效比：實現建筑單位區域能耗比較，方便能耗評估；

④　同期能效比：實現同年、同期、同區域能耗比較，方便節能數據分析；

⑤　能耗評價管理：根據能耗定額標準約束值、標準值和指導值，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，實現能耗排名，增強醫院工作人員的節能意識；

⑦　綜合分析、統計、打印、查詢能耗使用數據，根據能耗監控管理系統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；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，根據采集數據進行統計分析，監測異常能耗，報警智能能能源儀器故障，提高系統信息化和自動化水平。

(5)醫院智能照明控制系統解決方案

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

ASL1000智能照明控制系統可實現場景控制、時間控制、區域控制、光感應控制和紅外感應控制，可有效避免公共區域照明浪費，幫助醫院管理照明。

配電箱內的模塊主要包括總線電源、開關驅動器、IP網關、耦合器、干接頭輸入模塊等。這些模塊安裝在35毫米的標準導軌上。

安裝在控制現場的模塊主要包括照明傳感器、紅外傳感器和智能面板。有些人可以設置紅外感應控制燈，人們離開后關閉燈，智能面板和其他手動控制設備，可以實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制的結合。

(6)醫院智能消防平臺解決方案

基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，智能消防云平臺連接分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智能煙霧探測器、智能消防水等設備形成網絡，智能感知、識別、定位，實時動態收集消防信息，通過云平臺數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格管理、實施多責任監督等目標。實現無人值守智能消防，實現智能消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火災報警，再到控制聯動，在統一的系統平臺上運行，用戶、安全人員、監管單位可以通過平臺直觀地看到各種消防設備和傳感器的運行，在細節、火災等緊急和非緊急情況下，在幾秒鐘內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、電子郵件提醒和應用推送，可以快速通知相關人員。

(7)醫院電氣火災監測系統解決方案解決方案

電氣火災監測系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監測主機、電氣火災監測單元、剩余電流電氣火災探測器和溫度電氣火災探測器組成，通過現場總線形成完整的電氣火災預防監測系統，數據可集成到企業消防控制室監控系統。

醫院電氣火災監控系統由建筑物設置，收集數據后上傳至值班室監控主機，實現建筑電氣安全預警。現場傳感器監控配電系統電路漏電電流和電纜溫度，異常時實時發出報警信號，重點關注門診樓、住院樓、醫療技術樓等區域漏電或電纜發熱。

(8)醫院消防設備電源監控系統解決方案

醫院的消防安全非常重要，消防設備很多。消防設備電源監控系統的主要功能是監控消防設備的工作電源是否正常，確保消防設備在發生火災時能夠正常投入使用。

消防設備電源監控系統采用消防二總線，建筑物設置區域分機采集消防設備電源狀態。區域分機通過二總線接收多個傳感器的電壓、電流信息和開關狀態信息，實現對消防設備電源工作狀態的實時監控。

(9)醫院防火門監控系統解決方案

醫院有大量的防火門。由于有些地區經常有人走動，經常打開和關閉防火門。防火門監控系統的作用是監控防火門的開關狀態，火災發生后自動關閉防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統利用消防二總線連接具有通信功能的監控模塊，監控和控制防火門的狀態。當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器可發出故障報警信號，指示故障報警部位，保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開的防火門，防止煙霧擴散到安全區域。

(10)醫院消防應急照明及疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度高，消防復雜。一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可與火災報警系統聯動，提供應急照明和疏散路徑指示，引導人們快速找到疏散出口，一鍵選擇疏散應急預案，提高逃生概率。

3.相關平臺部署硬件選型清單

4.結語

作為建筑節能的領域，我國醫院目前存在能耗使用較高，能源管理粗放的問題，節能潛力巨大。本文通過對醫療機構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實現數據的智能獲取，對能耗數據實現遠程實時采集，同時進行建筑能耗在線監測及動態分析預測。在保證用能可靠性及病人和醫務人員舒適度的前提下，通過能耗分析和管理，降低了醫療機構建筑的能耗，為構建綠色智慧醫療機構提供了技術及平臺支撐，有效推進了醫療機構綠色節能建設發展。

參考文獻

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