淺談能耗監(jiān)管系統(tǒng)在既有綜合醫(yī)院的建設(shè)與應(yīng)用

時間：2023-07-06作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：54

楊翠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章介紹了醫(yī)院建筑合理用能、優(yōu)化能源的重要性，結(jié)合醫(yī)院能源管理概況闡述了建設(shè)能源管理系統(tǒng)的思路與框架，分析了能源管理系統(tǒng)在PDCA運(yùn)行模式中的應(yīng)用，為推進(jìn)節(jié)能工作提供思路。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院能耗；能源管理；節(jié)能；PDCA

0前言

當(dāng)今，發(fā)展的需求和能源制約的矛盾喚醒和強(qiáng)化了人們的能源危機(jī)意識，尋找提高能源利用效率的解決之道成為小到家庭，大到企業(yè)與**等全社會的共同責(zé)任。而醫(yī)院作為社會單位，同時醫(yī)院建筑又是能耗密度的公共建筑之一，合理用能、優(yōu)化能源使用效率，是一種社會責(zé)任，也是建設(shè)節(jié)約型醫(yī)院的重要舉措。合理用能的前提是了解醫(yī)院本身的用能特點(diǎn)及所處的行業(yè)水平，在此基礎(chǔ)上利用管理和技術(shù)手段執(zhí)行節(jié)能措施，并在執(zhí)行后對效果進(jìn)行論證和反饋，建立起能源管理的“策劃－實(shí)施－檢查－處置（Plan-Do-Check-Act，PDCA）”運(yùn)行模式。這是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，一般通過整體規(guī)劃、分步實(shí)施的方式逐步完善，而建設(shè)能耗監(jiān)管系統(tǒng)就是整個能源管理體系的重要實(shí)施環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)能源管控。根據(jù)“十二五”規(guī)劃，國家要求廣東省“十二五”期間單位GDP能耗下降18%。廣州醫(yī)科大學(xué)附屬*五醫(yī)院（下稱“廣醫(yī)五院”）作為廣州市耗能單位需要承擔(dān)一定的節(jié)能減排任務(wù)。因此,在2016年醫(yī)院實(shí)行了節(jié)能工作的試點(diǎn)，建立了全院能耗監(jiān)管系統(tǒng)。

1醫(yī)院能源管理概況

1.1能源消耗狀況

以2014年能耗結(jié)構(gòu)為例，廣醫(yī)五院使用的能源有電、水、天然氣和燃料。其中電能費(fèi)用占比高，為84.37%，其次為水10.22%，天然氣（主要用于食堂）2.79%，柴油汽油2.62%。

1.2能源計量情況

經(jīng)歷了58年的變遷，本著合理利用的原則，醫(yī)院一直沿用建院初期絕大部分的和能源供應(yīng)系統(tǒng)。雖然在全院范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一和二級計量，但大多采用非智能表進(jìn)行監(jiān)測，并派專人按月進(jìn)行抄表統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)，以紙質(zhì)文檔進(jìn)行存單，抄表是以核算醫(yī)院能耗成本為目的，因此沒有能源的分析和數(shù)據(jù)共享。

1.3管理制度情況

醫(yī)院下設(shè)節(jié)能管理辦公室，以完成每年的節(jié)能指標(biāo)為主。在全院范圍內(nèi)開展節(jié)能宣傳活動，并通過技術(shù)節(jié)能手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

1.4節(jié)能改造落實(shí)

醫(yī)院對節(jié)能工作高度重視，近年來也開展了一系列節(jié)能改造工作，包括LED節(jié)能燈具更換、太陽能數(shù)碼復(fù)疊熱泵系統(tǒng)改造、更換醫(yī)院節(jié)水型器具等，大多屬于市場中常用的技術(shù)節(jié)能措施，但對于節(jié)能的投入產(chǎn)出比、節(jié)能效果的驗(yàn)證以及用能是否合理等仍處于黑盒狀態(tài)。

2能源管理系統(tǒng)建設(shè)

2.1設(shè)計思路

基于廣醫(yī)五院能源管理現(xiàn)狀、建筑年代久遠(yuǎn)的情況，可供安裝智能儀表的條件十分有限。在能耗計量出是否有必要覆蓋，與簡約設(shè)計能否實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)之間，需要考慮合適的平衡點(diǎn)。能源管理系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)分為三個方面：一是推行各類節(jié)能措施；二是優(yōu)化能源管理方式；三是全員參與節(jié)能，實(shí)行科室考核。以此目標(biāo)為導(dǎo)向，安全生產(chǎn)為前提，結(jié)合現(xiàn)有條件對系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)是基本原則。根據(jù)三大目標(biāo)分別采取以下技術(shù)路線：

**，了解能耗特點(diǎn)。根據(jù)原有能耗結(jié)構(gòu)，監(jiān)測電能，點(diǎn)位覆蓋以統(tǒng)計分項(xiàng)能耗為主，其他類型能耗功能區(qū)域清晰即可，便于建立醫(yī)院能耗模型，定量分析醫(yī)院的能耗水平。

*二，設(shè)備監(jiān)測。能源消耗大的區(qū)域?yàn)楣?jié)能關(guān)注對象，針對空調(diào)、水泵、電梯、大型設(shè)備等可單獨(dú)計量，這些設(shè)備數(shù)量不多但能耗占比高，通過計量可分析設(shè)備使用效率。

*三，區(qū)別科室考核。門急診醫(yī)技位置用電方式混雜，計量總量結(jié)合用能人數(shù)分?jǐn)偪剖夷芎?，不改變原有供電回路；住院樓病區(qū)劃分清楚，每個病區(qū)獨(dú)立計量核算。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)從邏輯維度來看分為感知層、采集層、應(yīng)用層三個層次，如圖1所示。

1.感知層系統(tǒng)

感知層是能耗數(shù)據(jù)的直接來源，完成電、水、氣能耗數(shù)據(jù)的計量、本地存儲和接口傳輸，其點(diǎn)位覆蓋根據(jù)設(shè)計目標(biāo)的三大技術(shù)路線執(zhí)行。根據(jù)每個能耗采集點(diǎn)的實(shí)際安裝條件對設(shè)備的安裝方式進(jìn)行區(qū)別性的選型，以及對現(xiàn)有線路、管道進(jìn)行必要的改造。

2.采集層系統(tǒng)

采集層作為應(yīng)用層與感知層的中間連接部分，負(fù)責(zé)把現(xiàn)場分散的數(shù)據(jù)按照一定的格式傳輸?shù)綉?yīng)用層，同時可以緩存至少30天的數(shù)據(jù)。由兩層通訊網(wǎng)絡(luò)組成，是以太網(wǎng)，二是現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線，例如RS485或M-BUS。

3.應(yīng)用層系統(tǒng)

應(yīng)用層采用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)按模型分別抽取建立數(shù)據(jù)倉庫，并通過可視化技術(shù)將能耗數(shù)據(jù)用各種圖表展示。它是一個軟件系統(tǒng)，運(yùn)行在服務(wù)器中。建立不同的數(shù)據(jù)模型，如區(qū)域、建筑類型、科室、分類分項(xiàng)、設(shè)備等。其原理如圖2所示。

數(shù)據(jù)層：確立模型的數(shù)據(jù)源，一部分是傳感器采集的能耗數(shù)據(jù)，另一部分是HIS系統(tǒng)抽取的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)需要手工錄入。

模型層：定制醫(yī)院管理需求，選擇不同的能耗模型組合。

工具層：以監(jiān)和管為，用模塊式功能工具搭建關(guān)注界面，滿足用戶使用要求。

業(yè)務(wù)層：根據(jù)醫(yī)院管理特點(diǎn)，提煉出相關(guān)業(yè)務(wù)，包括能耗指標(biāo)、設(shè)備效率、科室考核、能源地圖等。服務(wù)層：系統(tǒng)通過后臺專業(yè)定期提供的有償服務(wù)。

2.3**技術(shù)

完成醫(yī)院能耗監(jiān)管系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分為三大點(diǎn)：大數(shù)據(jù)自動化處理技術(shù)、智能網(wǎng)關(guān)采集技術(shù)、基于采集量編碼的數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)。

1.大數(shù)據(jù)自動化處理

海量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)：通過對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理可以有效去除明顯的錯誤和冗余的數(shù)據(jù)，清洗所選數(shù)據(jù)中的有用部分。

數(shù)據(jù)存儲技術(shù)：數(shù)據(jù)存儲于大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，為了減小數(shù)據(jù)批量同步遷移時對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的占用，采用智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行就近存儲，將傳輸負(fù)載均衡化。

數(shù)據(jù)索引技術(shù)：大數(shù)據(jù)包括時態(tài)流數(shù)據(jù)和空間流數(shù)據(jù)，對于時態(tài)流數(shù)據(jù)，主要查詢類型為間隔查詢，采用B-Tree、Bitmap索引等。對于空間流數(shù)據(jù)，常用查詢操作是尋找某個區(qū)域內(nèi)所有符合某個條件的對象，采用多維索引技術(shù)，在有限存儲空間里建立優(yōu)索引，使系統(tǒng)滿足效率要求。

2.智能網(wǎng)關(guān)

智能網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)萬物連接，對于不同的感知層設(shè)備的數(shù)據(jù)和參數(shù)都能通過現(xiàn)場總線到達(dá)智能網(wǎng)關(guān)，并經(jīng)過它內(nèi)部A8的高速處理器進(jìn)行校驗(yàn)、錯誤及異常處理、數(shù)據(jù)打包解包、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)重傳處理等多個模塊的處理，形成可以在IP網(wǎng)上傳遞的分組，然后上傳到服務(wù)器和主站系統(tǒng)。

3.基于采集量編碼的數(shù)據(jù)挖掘

大數(shù)據(jù)的能耗監(jiān)管系統(tǒng)通過智能儀表完成能耗相關(guān)數(shù)據(jù)的，采集量主要包括電參量數(shù)據(jù)、水信號數(shù)據(jù)、氣信號數(shù)據(jù)、溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)等，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)由智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行匯總、壓縮和加密處理后上傳至服務(wù)器端。為保能耗數(shù)據(jù)可通過平臺自動識別和處理，保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲及交換的一致性，本項(xiàng)目對每個采集量進(jìn)行統(tǒng)一編碼，由采集量編碼和時間戳組成一個能耗信息點(diǎn)，通過系統(tǒng)對海量能耗數(shù)據(jù)信息點(diǎn)進(jìn)行集中統(tǒng)計和分析處理，生成能源評估，為節(jié)能整改提供數(shù)據(jù)支撐和決策輔助。

3、系統(tǒng)在醫(yī)院節(jié)能管理中的應(yīng)用

在建設(shè)期間明確了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)后，按照日常管理需求，搭建各展現(xiàn)頁面。功能包括能耗的整體概覽、科室能耗考核、能耗指標(biāo)對比、設(shè)備能效比及相關(guān)性分析、能源的流向分析、深度下鉆的分項(xiàng)分析、能耗異常告警以及報表等。系統(tǒng)自2016年11月投入試運(yùn)行后，配備能耗監(jiān)管系統(tǒng)專職人員維護(hù)和使用，按照PDCA循環(huán)運(yùn)行模式對醫(yī)院能源進(jìn)行管理。



3.1數(shù)據(jù)分析階段（Plan）

醫(yī)院的能耗中電力占比高，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對電分項(xiàng)詳細(xì)分析顯示，如(圖3)，空調(diào)用電占將近50%，其次為照明插座（主要為科室用電和辦公用電）和特殊用電（包含了信息機(jī)房、大型醫(yī)用設(shè)備、廚房等），動力用電主要是通用的水泵、電梯、通風(fēng)機(jī)等，占比小。由此醫(yī)院在管理中，首先節(jié)能管理的在空調(diào)用電和照明插座用電中。

醫(yī)院在以往的能源管理中未對各科室用能按實(shí)際使用量進(jìn)行考核，“大鍋飯”的形式進(jìn)行管理，雖然一直宣傳節(jié)約能源，但是仍常有不良的用能習(xí)慣。從門診部分科室連續(xù)3日的電用能曲線（圖4），可以看出6月30日和7月1日晚間出現(xiàn)照明插座負(fù)荷并基本保持不變，說明門診結(jié)束后有部分用電設(shè)備未關(guān)閉電源。



廣州屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，每年夏季7、8、9月的空調(diào)制冷需求量劇增，因此能耗也較大，醫(yī)院在系統(tǒng)的報警設(shè)置中設(shè)置了能耗**標(biāo)報警閾值，系統(tǒng)在2017年6月份統(tǒng)計總用電量同比16年增加1.53%，并發(fā)出報警通知，7月總用電同比16年增加1.77%，連續(xù)**標(biāo)后系統(tǒng)發(fā)出報警通知。經(jīng)過詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，空調(diào)用電中分體空調(diào)的增幅較大，并結(jié)合醫(yī)院設(shè)備保養(yǎng)記錄了解到，分體空調(diào)的上一次清洗時間在2015年10月份。

3.2節(jié)能執(zhí)行階段（Do）

由于醫(yī)院對各臨床科室的用能成本核算，一直以用能人數(shù)均攤的方式，與科室實(shí)際用電量無關(guān)，造成醫(yī)務(wù)人員節(jié)能意識不強(qiáng)。通過系統(tǒng)的應(yīng)用，醫(yī)院自2017年3月開始嘗試?yán)孟到y(tǒng)將分布的電能消耗分?jǐn)偟礁鱾€科室/護(hù)理單元，打破“大鍋飯”現(xiàn)象帶來的影響。系統(tǒng)每月生成報表，以科室實(shí)際用能量考核成本，并定期發(fā)布能耗公示以及排名，使各科室之間形成對比。

在發(fā)現(xiàn)壁掛式空調(diào)能耗高并長時間未清洗后，安排了班組人員8月5日和6日對全院300臺空調(diào)集中排查清洗。進(jìn)行清洗時，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)機(jī)的過濾網(wǎng)上堆積了很多的灰塵，將濾網(wǎng)拆下后用清水沖洗并風(fēng)干后恢復(fù)安裝。

3.3指標(biāo)考核階段（Check）

通過科室能耗考核增強(qiáng)了全院醫(yī)護(hù)人員的節(jié)能意識，辦公區(qū)內(nèi)形成了人走燈關(guān)、下班關(guān)機(jī)的習(xí)慣。從系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，夜間無業(yè)務(wù)的科室，其出現(xiàn)夜間用電負(fù)荷的情況大有減少；至2017年12月，能耗異常報警數(shù)量從473條（3月）減少至229條（12月）。

在空調(diào)室內(nèi)機(jī)過濾網(wǎng)清洗后，8月的電總能耗同比2016年下降17.87%，環(huán)比7月電能耗下降15.04%。**了較好的節(jié)能效果。

3.4數(shù)據(jù)復(fù)核再循環(huán)（Action）

通過系統(tǒng)的分析和簡單的行為節(jié)能，首先解決了大部分的能源浪費(fèi)問題。通過2017年的能耗數(shù)據(jù)了解的能耗水平后，需要從每一個細(xì)分項(xiàng)完善系統(tǒng)的報警設(shè)置，進(jìn)行較精細(xì)化的劃分維度，從而可以較地發(fā)現(xiàn)和定位不合理用能的設(shè)備、人員、部門等。從電分項(xiàng)中的子項(xiàng)特殊用電分析，飯?zhí)眉八糜媚軐儆谔厥庥秒?、動力用電中較高水平，同時這些設(shè)備使用年限較長，設(shè)備利用率較低，是下一步分析和節(jié)能的考慮對象。醫(yī)院的節(jié)能管理工作進(jìn)入下一個動態(tài)循環(huán)中。

4安科瑞AcrelEMS-MED能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標(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)時掌握醫(yī)院的能耗情況，為能源信息化建設(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，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)，*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。


安科瑞電氣股份有限公司專注于電力運(yùn)維平臺,低壓線路保護(hù)器,智慧用電管理云平臺,故障電弧探測器,智能通信管理機(jī),智能溫度控制器等, 歡迎致電 19821750213

• 詞條

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