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智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建設(shè)思考與實踐，如何從照明角度上真正改善浪費
發(fā)布日期：2019-01-01
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醫(yī)院建筑屬于大型公共建筑，具有全天候開放、能耗高、連續(xù)運行等特征。建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，技術(shù)要求較高，一般包括急診部、門診部、住院部、醫(yī)技科室以及后勤保障、行政管理、院內(nèi)生活用房等7大功能區(qū)域。醫(yī)院建筑主要實現(xiàn)診療與后勤保障兩大功能。后勤保障部門往往根據(jù)醫(yī)院建筑所涉及的建筑結(jié)構(gòu)、水電氣熱暖、信息通訊、樓宇智控、景觀道路、裝飾裝修等公共系統(tǒng)，以及醫(yī)用保障所涉及的氣體系統(tǒng)、物流傳輸系統(tǒng)、機(jī)械停車系統(tǒng)、凈化層流系統(tǒng)、放射防護(hù)系統(tǒng)、醫(yī)療信息化系統(tǒng)、大型醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)等各專業(yè)系統(tǒng)組成不同的運行維護(hù)科室、班組，進(jìn)而形成完整的醫(yī)院后勤運營保障體系。在醫(yī)院后勤運營保障各項工作中，醫(yī)院能源管理是順利、高效實現(xiàn)各項診療目標(biāo)的重要前提。以瑞安市人民醫(yī)院為例，分析能源管理現(xiàn)存問題，介紹能源管理系統(tǒng)建設(shè)具體實踐。
1 醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀
1.1 能耗高，管理基礎(chǔ)弱
根據(jù)國家衛(wèi)生健康委規(guī)劃與信息司統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國近2200多所三級醫(yī)院，約230萬張床位，年均能耗達(dá)6650萬噸標(biāo)煤，折算電能約540億度;能源結(jié)構(gòu)圖中電能消耗占比最大，一般在70%左右，甚至更高;能耗水平基本保持15%以上的年增長率，新建分院、大樓等是導(dǎo)致能耗費用大幅上升的重要原因之一。和國內(nèi)其他南方地區(qū)醫(yī)院相似，瑞安市人民醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)中電能所占比重達(dá)80%;瑞祥新院區(qū)投入運營不到1年，全院能耗費用從不到2000萬元升至2700萬元。由于歷史原因，醫(yī)院在能源結(jié)構(gòu)設(shè)計、能耗設(shè)備管理、能效水平提升以及用能安全監(jiān)測等方面，信息管理凌亂與信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，也缺乏行之有效的手段;能源數(shù)據(jù)多數(shù)采用人工收集的方式采集，數(shù)據(jù)的及時性、準(zhǔn)確性以及電子化存儲受到制約;無法實現(xiàn)國家要求的能耗分類分項計量;不能進(jìn)行能源、能耗與能效的信息采集與數(shù)據(jù)分析處理，以及以安全用電為主的用能安全管理;難以按照科室、樓層計量以致不能準(zhǔn)確考核科室能耗成本，影響定額能耗管理及獎懲等控制手段。
1.2 面積大，死角多
醫(yī)院目前新老院區(qū)有歷年形成各類建筑(群)18座，雖然70多位后勤人員辛勤努力，但也難以進(jìn)行全面的巡視檢查，存在一些管理死角，以及空調(diào)供應(yīng)過剩、用能不平衡等能源浪費現(xiàn)象。
1.3 用電多，保障少
目前，國家電網(wǎng)一般只負(fù)責(zé)用電單位電力設(shè)施產(chǎn)權(quán)分界點(變壓器)以外部分，不負(fù)責(zé)低壓側(cè)部分，如配電設(shè)施、電氣設(shè)備、線纜電路等。醫(yī)院低壓側(cè)電力電能質(zhì)量缺乏有效監(jiān)測、警示及應(yīng)急聯(lián)動。
1.4 有標(biāo)準(zhǔn)，難考核
醫(yī)院建有能源管理制度，但缺乏客觀考核指標(biāo)，考核難以量化，節(jié)能與能源管理制度往往流于形式或與實際情況脫節(jié)。
1.5 信息化程度低
近年來，醫(yī)院信息化建設(shè)尤其是診療信息化建設(shè)發(fā)展很快，后勤運營保障體系的信息化建設(shè)卻相對滯后。作為后勤保障工作的重要環(huán)節(jié)，存量能源綜合管理難以匹配快速發(fā)展的診療信息化速度。
2 能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)
瑞安市人民醫(yī)院后勤建設(shè)始終跟隨現(xiàn)代醫(yī)院模式變革的發(fā)展趨勢，以保障醫(yī)院診療活動無障礙完美實現(xiàn)為目標(biāo)，從醫(yī)院管理體系化出發(fā)，總結(jié)醫(yī)院從信息化到數(shù)字化、智能化的發(fā)展規(guī)律，運用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，采用平臺建設(shè)+服務(wù)運營模式，從能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)入手，將醫(yī)院后勤一體化綜合運營保障體系建設(shè)的創(chuàng)新理念付諸實施，已投入使用的醫(yī)院能源管理系統(tǒng)運行效果良好。
醫(yī)院能源包括電、水、氣、熱、油等，用能環(huán)境相對復(fù)雜，不同功能區(qū)域需求不盡相同，且耗能設(shè)備種類多樣，建筑能源相關(guān)的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計與管理工作量很大。醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可以在保證絕對的安全性、一定的舒適性以及必要的便利性前提下，實現(xiàn)能源優(yōu)化、能耗降低、能效提升三重目標(biāo)。
醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括重點覆蓋與典型覆蓋相結(jié)合并逐漸達(dá)到基本覆蓋的智能終端、先進(jìn)的通訊傳輸模塊以及覆蓋全院的能源管理平臺等。該系統(tǒng)以覆蓋各能源點的低壓側(cè)智能終端等智慧端口為支撐并完成數(shù)據(jù)采集，按序梯次構(gòu)成醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)。
2.1 感知層
低壓側(cè)智慧端口與端點應(yīng)用，保證了醫(yī)院能源消耗與能源質(zhì)量、能源安全數(shù)據(jù)采集的及時性、準(zhǔn)確性與全面性。低壓側(cè)智慧終端采用了邊緣計算與節(jié)點終結(jié)的設(shè)計理念，實現(xiàn)剩余電流、三相不平衡和缺相告警等功能。
2.2 網(wǎng)絡(luò)層
以485總線、網(wǎng)絡(luò)線和電力線載波等有線傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合Lora、4G等無線傳輸技術(shù)，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件，構(gòu)建覆蓋全院的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)級數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。異常數(shù)據(jù)包過濾、數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)計極大降低了云平臺在數(shù)據(jù)采集與前處理過程中對系統(tǒng)資源的占用。
2.3 應(yīng)用層
醫(yī)院能源管理系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析與處理功能于一體。數(shù)據(jù)采集傳輸是能源大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)的分析與處理，提煉數(shù)據(jù)的價值并形成有效管理手段是能源管理的核心。通過對醫(yī)院能源大數(shù)據(jù)分析，精確提示醫(yī)院存量能源使用過程中在能耗與能效方面的可優(yōu)化空間，形成存量能耗曲線，與優(yōu)化后的節(jié)能曲線相比較，得出客觀可靠的效益分析報告，提高能效，降低能耗;根據(jù)醫(yī)院用能結(jié)構(gòu)與負(fù)荷曲線形成醫(yī)院綜合能源站建設(shè)依據(jù)，通過高效清潔能源與新能源利用，改善醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)。
3 智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)
3.1 能源管理系統(tǒng)功能
智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)將醫(yī)療行業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式，充分結(jié)合醫(yī)療衛(wèi)生主管部門與住建部關(guān)于綠色醫(yī)院用能標(biāo)準(zhǔn)、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、用電安全相關(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有機(jī)結(jié)合?？鐚W(xué)科、跨行業(yè)的科技與專業(yè)協(xié)作與新技術(shù)應(yīng)用，奠定了未來“萬物互聯(lián)”的智能化醫(yī)院后勤管理新模式。智慧醫(yī)院能源管理系統(tǒng)目前包含能耗管理子系統(tǒng)、安全用電管理子系統(tǒng)以及若干與醫(yī)院能源、能耗、能效相關(guān)子系統(tǒng)，如智能照明管理子系統(tǒng)、中央空調(diào)運行優(yōu)化管理子系統(tǒng)等。
3.1.1能耗管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過能源分類分項計量與智慧端口應(yīng)用，可以實現(xiàn)：(1)按照分類、分項原則，進(jìn)行醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)分析與能源賬單分析。(2)通過分類分項能耗實時監(jiān)測、趨勢跟蹤與對比，總結(jié)醫(yī)院用能規(guī)律，提供用能負(fù)荷錯峰管理依據(jù)，縮短異常能耗發(fā)現(xiàn)、定位與處理時間，減少能源浪費。(3)按照醫(yī)院管理中信息、物資、設(shè)備、人員、資金等五大范疇，空間上七大功能區(qū)域以及流程與診療需要相適應(yīng)的思路，在醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建設(shè)中，創(chuàng)新性應(yīng)用醫(yī)院能耗八大率概念，將床位數(shù)、住院率、總收入、人員比、設(shè)備量、投資額、均攤數(shù)以及建筑面積等與能源管理相結(jié)合，形成獨具特色的醫(yī)院能源管理考核指標(biāo)。(4)利用科室排名、定額管理、超額告警等管理工具提升能源管理水平。
3.1.2 安全用電管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供電能質(zhì)量、安全警示與應(yīng)急聯(lián)動功能，提高用電管理水平，促進(jìn)醫(yī)院采取有效手段改善電能質(zhì)量、排查用電安全隱患，減少甚至杜絕因電能質(zhì)量與安全用電隱患導(dǎo)致的設(shè)備效能降低、壽命削減以及電氣火災(zāi)事故等。
3.1.3智能照明管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)與新型高效LED節(jié)能燈相結(jié)合，提升照明質(zhì)量，降低維護(hù)成本，提高綜合效益，提升管理水平。瑞安市人民醫(yī)院智能照明管理子系統(tǒng)針對不同應(yīng)用場景設(shè)計了不同的智能照明管理策略，在改善現(xiàn)有照度基礎(chǔ)上，能夠合理管理燈具開關(guān)時間，減少能源浪費，降低燈具開關(guān)人力管理成本。門診、住院、急診等不同功能區(qū)域的照明控制策略設(shè)計時，綜合考慮了自然光照、建筑采光、工作時間、人流量24小時分布特征等因素。門診照明以時間管理為主;住院照明以時間管理為主，輔以感應(yīng)控制;急診照明則以光照度感應(yīng)控制為主。
3.1.4中央空調(diào)管理子系統(tǒng)。通過對中央空調(diào)系統(tǒng)的智能化改造，根據(jù)室內(nèi)外溫度、峰谷平電價、設(shè)備運行效率以及供回水溫度等關(guān)鍵因子，通過模糊算法計算最優(yōu)冷熱生產(chǎn)與供應(yīng)策略，按需供冷，提高綜合節(jié)能率。
3.2 能源管理系統(tǒng)應(yīng)用分析
3.2.1 節(jié)能增效的基礎(chǔ)。通過能源大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院異常用能、低效用能、能源損耗、能源浪費等環(huán)節(jié)，形成針對性節(jié)能整改建議，達(dá)到提升能效、節(jié)能減排的效果。
3.2.2 安全用電。及時發(fā)現(xiàn)過壓、過負(fù)荷、諧波、缺相、漏電、三相不平衡、線溫過高以及功率因數(shù)低等電能質(zhì)量與安全隱患，及時預(yù)警，為醫(yī)院提供優(yōu)質(zhì)安全的用電環(huán)境。
3.2.3 分布式供能基礎(chǔ)。清潔能源與新能源應(yīng)用是醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要途徑，冷熱電三聯(lián)供等分布式供能模式在大型公共建筑應(yīng)用逐漸增多并成為重要供能方式。醫(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)積累的能源大數(shù)據(jù)為醫(yī)院綜合能源站建設(shè)提供精準(zhǔn)的能耗負(fù)荷分析。準(zhǔn)確的用戶負(fù)荷基線是決定分布式供能項目成敗的關(guān)鍵因素，為醫(yī)院分布式供能奠定基礎(chǔ)。醫(yī)院分布式綜合能源站的建設(shè)還可以取代柴油機(jī)作為應(yīng)急發(fā)電/儲備電站，為醫(yī)院提供更高效的用能保障，減少因柴油機(jī)維護(hù)帶來的高額運行成本與柴油管理帶來的安全隱患。
能源管理系統(tǒng)建設(shè)、綜合供能與節(jié)能改造、安全用電服務(wù)等提供了現(xiàn)代能源整合服務(wù)模式下醫(yī)院后勤管理的新思路。
4 結(jié)語
基于能源物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)建設(shè)可以優(yōu)化醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)、降低能耗、提升能效，進(jìn)而提升醫(yī)院用能管理水平，可以改善大型綜合性醫(yī)院在現(xiàn)有能源供應(yīng)緊張、價格大幅上漲的大環(huán)境下的能源費用支出持續(xù)上升狀況，加強用能安全、改善醫(yī)療環(huán)境，在能源費用降低的同時促進(jìn)醫(yī)院利潤增長。
在能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，發(fā)展醫(yī)院建筑物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，對醫(yī)院各類基礎(chǔ)設(shè)施資源管理系統(tǒng)及其空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)基于BIM的資產(chǎn)與設(shè)備運維全生命周期管理，使運維管理更加及時、有效、直觀和智能，為醫(yī)院的資源規(guī)劃及科學(xué)調(diào)度提供可靠依據(jù)?；卺t(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)、建筑物聯(lián)網(wǎng)以及設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院后勤一體化綜合運營保障體系建設(shè)是未來醫(yī)院后勤管理的發(fā)展方向。
而要想直接從照明能源管理方面入手亦可以直接利用VSU智能照明管理系統(tǒng)，其可以實現(xiàn)整個醫(yī)院公共區(qū)域及不同功能區(qū)域建筑物的照明及能源管理，通過不同的場景模式、定時模式、感應(yīng)模式、集中控制模式等，醫(yī)院內(nèi)的所有照明系統(tǒng)進(jìn)行管理，在節(jié)約電能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了智能化的管理及控制，達(dá)到預(yù)期節(jié)能環(huán)保及人性化控制管理的預(yù)期目的。
智能照明管理系統(tǒng)可以說是照明工程的核心處理器,它可以將各個燈具的網(wǎng)絡(luò)連接起來,并賦予其生命活力。智能照明控制管理系統(tǒng)最重要的作用有兩點：一點是集中控制；一點是調(diào)光。通過集中控制可以預(yù)設(shè)環(huán)境燈光場景和自動時程變化，同時也方便各功能區(qū)域場所對燈具的管理和維護(hù)；利用調(diào)光不僅可以節(jié)約照明電力和延長燈具使用壽命，還可以調(diào)控環(huán)境照度。人們對于醫(yī)療服務(wù)的滿意度的評價不僅僅來自醫(yī)療人員的服務(wù)，同樣也是來自對周圍環(huán)境的布局所形成的整體感受，這其中光與色則成為一個重要的因素。同時，樓宇整體能耗又可以大大減少，非常符合國家目前極力提倡的節(jié)能政策。因此，對于以現(xiàn)代創(chuàng)新辦公為主要目的樓宇照明設(shè)計，早已應(yīng)該不僅僅考慮照度和電氣系統(tǒng)方面的規(guī)范要求，而應(yīng)該不但更多地考慮光環(huán)境能否滿足上述的諸多要求，同時更要考慮將整體樓宇的能耗盡量減到最低，來實現(xiàn)指引用戶、突出細(xì)節(jié)、增強照明功能、并最終使大樓真正能做到節(jié)能減排！
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