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

時間：2023-07-06作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：137

楊翠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要 隨著醫(yī)療機構(gòu)醫(yī)療技術(shù)的進步以及醫(yī)療機構(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)療機構(gòu)電氣煤單位面積能源消耗每年遞增，醫(yī)療機構(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、員工隊伍失衡等問題。而目前絕大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)都沒有開展能源診斷以及系統(tǒng)管理，醫(yī)療機構(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，有效推進醫(yī)療機構(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)療機構(gòu)技術(shù)的不斷進步，診療設(shè)備的較新速度增快，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)**的一份調(diào)研報告顯示 ，我國醫(yī)療機構(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、員工隊伍失衡等。絕大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)沒有進行過能源診斷和系統(tǒng)管理，只有少數(shù)醫(yī)療機構(gòu)有開展單項產(chǎn)品的節(jié)能工作，醫(yī)療機構(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)療機構(gòu)能源效率管理系統(tǒng)進行研究，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現(xiàn)的同時提供好的環(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)療機構(gòu)能源效率和環(huán)境質(zhì)量管理現(xiàn)狀進行研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)對于能耗管理還停留在單機能耗、日常巡查階段，很少有整體規(guī)劃，并且節(jié)能觀念不夠強烈，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)了具體問題如下：

(1)從醫(yī)療機構(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)計單位采取冗余的手段設(shè)計醫(yī)療機構(gòu)的耗能設(shè)備，直接導(dǎo)致了醫(yī)療機構(gòu)能耗過大，易造成運轉(zhuǎn)設(shè)備高支出。

(2)從單機耗能的管理方面看，缺乏整體的節(jié)能意識，未因時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。因此，由于在設(shè)備較新時缺乏能耗因素的關(guān)鍵性論證，也缺少設(shè)備能耗的效益評估，一些能源消耗遠大于產(chǎn)出的耗能設(shè)備依舊在運行。

(3)從機構(gòu)管理的角度看，目前的醫(yī)療機構(gòu)都缺乏節(jié)能意識，未把機構(gòu)節(jié)能工作列入機構(gòu)**管理的重要日程上，忽略了節(jié)約能耗及降的過程中運行管理的重要性。 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

傳統(tǒng)的機構(gòu)信息化建設(shè)需要配備大量的硬件資源進行支撐，比如服務(wù)器、存儲和數(shù)據(jù)庫，建設(shè)完成后還需花費人力進行維護，而且可擴展性較差。信息化*組針對此問題對各種可能的解決方案進行討論，例如，*們設(shè)想了各地區(qū)可以利用云計算模式來統(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)商進行，區(qū)域內(nèi)的公共衛(wèi)生管理機構(gòu)、衛(wèi)生行政部門與各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(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，實現(xiàn)互聯(lián)互通。同時，在多院區(qū)能源效率的管理中利用云計算技術(shù)，不但達到了新一輪醫(yī)改的要求，還可以與各級醫(yī)院以及醫(yī)療行政機構(gòu)的需求相吻合。

2.1 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(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)能改造的進行節(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)機組和環(huán)境檢測儀等），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;獲得授權(quán)的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)器統(tǒng)一租用第三方云服務(wù)，按年支付費用，與醫(yī)療機構(gòu)通信通過***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)分項設(shè)計

在三級甲等綜合性醫(yī)療機構(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**過50%。本文采用Delphi咨詢*遴選標(biāo)準(zhǔn)，對醫(yī)療機構(gòu)能耗的分項分類如圖 3 所示。



圖3 醫(yī)院能耗的分類分項示意圖

1) 系統(tǒng)采用RS485接口和傳感器獲取智能儀表數(shù)據(jù)，通過遠程等手段實時同步采集能耗數(shù)據(jù),將建筑能耗到能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實現(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 ) 對各獨立科室或單體建筑內(nèi)的各個環(huán)節(jié)都進行能源消耗監(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)進行統(tǒng)計、記錄、分析及管理，從而評估各區(qū)域的能源消耗水平并進行趨勢預(yù)測；

3 ) 按照各地能耗監(jiān)測系統(tǒng)的要求對建筑物、、采集點以及分類分項能耗等信息進行編碼，將加密后的能耗數(shù)據(jù)定時上傳至上級能耗監(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)能改造方式推進實現(xiàn)持續(xù)節(jié)能。

2.4 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*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(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(biāo)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、附加信息及信息等基礎(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(biāo)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)。


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