【實際案例】綜合醫院能源管理信息系統的建設

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，在醫院向患者與醫務人員提供舒適安全的醫療環境前提下，對醫院建筑所有能耗設備進行監控，對能耗數據進行統計、分析、對比，為醫院的管理工作提供基礎數據支撐。制定合理科學的醫院能耗管理方法，降低醫院不必要的能耗浪費使醫院可持續發展。

關鍵詞：綠色醫院；綠色管理；能源管理；能源計量

0 引言

醫院能源管理信息系統的建設，將致力于實現醫院建筑的綠色管理，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展觀作出貢獻。

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

近年來，隨著綠色醫院評估和建設工作的推進，節能管理已成為綠色醫院高運行重要的衡量指標之一，通過先進的“綠色管理”方法，在醫院向患者與醫務人員提供舒適安全的醫療環境前提下，對醫院建筑所有能耗設備進行監控，對能耗數據進行統計、分析、對比，為醫院的管理工作提供基礎數據支撐，制定合理科學的醫院能耗管理方法，降低醫院不必要的能耗浪費，使醫院可持續發展。

1 醫院能耗現狀分析

某醫院總建筑面積約88000 m2，包括病房樓，門、急診大樓，影像樓，實驗室，鍋爐房群等。面對較大的醫院建筑面積，科室及病房眾多的情況，醫院能耗主要來源于電力消耗、冷熱水消耗、空調能熱量消耗及天*氣消耗。目前醫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管，在進行能耗管理時更缺乏有力的基礎數據來支撐做出正確的能耗利用統計分析。縱觀現今全國范圍內，目前大多已經投入運行的醫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據信息缺乏，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。

醫院的主要能耗構成和占比如圖1所示。

從圖1可見醫院相關設備系統的能耗情況：

（1）制冷空調設備是醫院主要的用電負荷，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，占到了電能容量的11%。

醫院的空調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建設，充分利用前沿先進技術，使醫院的節約用能、合理用能指導方針得以切實貫徹。

2 建設目標

醫院能源管理信息系統實時監控醫院各種能源的詳細使用情況 ，對醫院分部門、科室進行用能計量，為醫院的用能考核、規范管理提供準確 、及時的用能管理數據。

醫院能源管理信息系統的建設將實現如下目標：

（1）環境參數全監測。對各個醫療功能區域進行溫度、濕度等環境指標進行全檢測和統一監視。

（2）區域空調溫度統一管理。按醫療功能區域對空調溫度進行統一設定和控制。

（3）自動統計和分析院級關鍵能源參數，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、節約用能意識。

（5）行業能耗水平對比分析，可清楚展現醫院在相關行業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 系統建設和解決方案

3.1系統概述

醫院能源管理信息系統是綜合采用計算機技術、數據庫技術、網絡技術、儀表控制技術，對醫院各種能源的詳細使用情況進行在線監視和動態分析。從而為醫院查找能耗弱點，為節 能降耗提供直觀科學的依據，促進醫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，達到節能減排、創造效益的目的。

3.2系統結構

醫院能源管理信息系統采用BACNET／Ethernet或MODBUS／Ethernet通信協議，可實現 對主要能耗設備（子系統）的系統集成，采用遠程傳輸等手段及時采集各種能耗設備狀態及能耗數據，實現建筑能耗的在線監測和動態分析功能。

3.3系統功能

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

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

（3）能源利用情況分析。可實現醫院和科室的單位面積用電量和空調用量分析，能耗趨勢，床日能耗量統計，門診能耗量統計，單位營業額能耗量統計，科室用電量和用水量的占比分析，醫院和科室能源使用的同、環比分析。

（4）費用統計。該部分主要實現根據醫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、醫院的能源費用報表。

4.AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

4.1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》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質量、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合。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

4.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維”一*化的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門了解醫院能源運行情況，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變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，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，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案，

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統

（1）醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、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，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開閉所和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和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

（2）醫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、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

（3）醫院配電房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、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除*機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環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，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

（4）醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能*），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

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，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統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；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

（5）醫院智能照明控制系統解決方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫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智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、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。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

（6）醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監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，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，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）醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、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，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業消控室監控系統。

醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實現對建筑電氣安全預警。現場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

（8）醫院消防設備電源監控系統解決方案

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

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線，以建筑為單位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臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

（9）醫院防火門監控系統解決方案

醫院防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

（10）醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，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以和火災報警系統聯動，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）醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，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，使電能計量出現混亂。對于醫院的化驗設備可能會產生干擾。

為了消配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，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，從而實現諧波治理和無功補償。

（12）醫院充電樁系統解決方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。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，系統發起充電請求，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，提供財務報表和數據分析等功能。

（13）醫院醫療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時《醫院潔凈術部建筑技術規范》GB50333-2002中規定：2類醫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用IT系統。如：搶救室（門診術室）、術室、心臟監控*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療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類術室和重癥監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電力監控系統硬件配置

 

 

5.2變電所運維云平臺硬件配置

 

5.3電房綜合監控系統硬件配置方案

 

 

5.4能耗管理系統硬件配置方案

5.5智能照明控制系統硬件配置方案

 

 

 

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能效管理和環保安全用電。