淺談醫院智慧配電能效管理係統研究與實踐

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要：在係統分析醫院能源管理現狀的基礎上，梳理醫院能源管理存在的突出問題，提出建設醫院智慧能源管理係統，以綜合提升醫院行業(ye) 能源管理水平。文章設計了醫院智慧能源管理平台的係統架構，明確了數據采集層、網絡傳(chuan) 輸層、管理平台層的功能定位，給出了管理係統應用功能建議。*後，以江蘇某醫院智慧能源管理係統的建設實踐為(wei) 例，通過數據分析對比表明了係統建設對醫院能源管理工作的積極意義(yi) 。

關(guan) 鍵詞：醫院 ；能源管理 ；係統架構 ；係統功能

0引言

隨著我國醫藥體(ti) 製的改革，醫院建設處於(yu) 快速發展時期，相比較其他建築，醫院能源係統具有能耗組成複雜、能源形式多樣等特點，數據表明，我國醫院建築能耗是一般公共建築的1.6~2倍。降低醫院能耗，提高能源使用效率，對醫院節能減排尤為(wei) 重要。在此情況下，醫院智慧能源管理係統作為(wei) 有效的節能措施，在創建節能環保醫院大環境下顯得更為(wei) 重要。

1醫院能源管理現狀分析

醫院能源管理狀況進行分析可知，醫院在能源管理中還存在以下問題 ：

醫院用能設備數量與(yu) 能源種類較多，對設備異常無法及時預警，造成醫院用能安全隱患 ；醫院能源需求複雜，不同的功能區能源需求不同，同時醫院能源管理缺少精細化的管控 ；醫院能源管理人員專(zhuan) 業(ye) 水平支撐不足，對醫院的能源使用情況無法進行科學、合理的監督以及指導，容易造成能源浪費。

綜上所述，醫院在能源係統管理過程中還存在很多問題，具有相當大的改進空間，通過本文的研究，提出適合醫院發展的智慧能源管理係統，提升醫院能源管理水平。

2 醫院智慧能源管理係統架構研究

2.1總體(ti) 架構

醫院智慧能源管理係統采用分層部署的組織架構，根據部署地點的不同劃分為(wei) 三層結構 ：管理平台層、網絡傳(chuan) 輸層和數據采集層，如圖1所示。通過分層的架構設計保證了係統穩定性與(yu) 可靠性，同時各層布置方式可靈活配置，使得係統對不同能源的適用性更高。

2.2數據采集層

數據采集層是智慧能源管理係統的基礎層，是管理平台對能源係統控製的依據。數據采集層包含各類終端設備，應具有高速率、高精度采集特點 ；具備遠傳(chuan) 、自診斷及自恢複的能力 ；支持通用的通信協議。

2.3網絡傳(chuan) 輸層

網絡傳(chuan) 輸層是智慧能源管理係統的連接層。網絡傳(chuan) 輸層將數據采集層的各類裝置有機結合在一起，將數據傳(chuan) 輸至管理平台 ；管理平台通過網絡對現場執行器下發指令，實現對能源係統的自動化控製。

2.4管理平台層

管理平台層是智慧能源管理係統的大腦，其通過設定的控製策略，經過網絡傳(chuan) 輸層對數據采集層進行智能化管控，使得用能係統能夠自主、高效運行； 同時建立預警機製，保障醫院能源係統安全。

3 係統功能研究

3.1能源設備設施管理

設立醫院設備台賬，對設備使用年限及狀態進行全過程跟蹤，保證設備使用安全 ；對醫院能源和設備設施進行能耗、工況的監測，提出節能改造方向 ；對設備設施的事故進行記錄分析，提出預防方案，避免類似事故再發生。

3.2子係統智能控製

將不同的能源係統接至後台，根據每個(ge) 子係統運行特性建立對應的控製邏輯關(guan) 係，實現子係統智能化供給。如對照明係統進行場景控製，實現照明的精細化用能管理和智能化節能控製；對配電係統進行分類分項計量與(yu) 監控，保證用電安全。

3.3運行數據分析

通過對醫院能源係統的數據統計、分析和對比，建立能耗曲線，挖掘可優(you) 化空間 ；製定單位能耗指標，指導醫院能耗考核製度的建立 ；建立能耗公示及能耗審計機製，加強醫院節能管理工作 ；通過係統分析，淘汰高汙染、低效的能源係統，改善醫院能源利用。

3.4運維作業(ye) 管理

建立運維作業(ye) 管理流程，利用其數據處理與(yu) 分析能力，對係統實現全麵監控 ；製定運維計劃，對設備進行自動化巡檢，減少管理人員重複工作 ；通過累計的運維記錄，提供專(zhuan) 業(ye) 的解決(jue) 方案與(yu) 保障措施。

本文以江蘇某醫院為(wei) 例，通過已建設的醫院智慧能源管理係統，選取門診樓與(yu) 住院樓為(wei) 研究對象，通過能源管理係統對醫院建築用電量進行采集、分析，挖掘醫院在日常管理過程中能耗方麵存在的問題與(yu) 改進的方向。

4 醫院智慧能源管理係統實踐

通過對門診樓設備組成情況進行分析，可知門診樓含有空調機房、網絡機房以及中央空調係統占整棟建築的能耗較大，對空調係統進行智能化節能改造具有很大的經濟效益，是醫院進行節能改造的重點方向。可見，醫院建設智慧能源管理係統，有助於(yu) 醫院發現能源係統薄弱環節，為(wei) 調整優(you) 化管理方向及重點措施提供依據，支撐高質量創建節約型醫院。

5 AcrelEMS-MED醫院能源管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平台充分結合《醫療建築電氣設計規範》《綠色醫院建築評價(jia) 標準》、《醫院建築能耗監管係統建設技術導則》等行業(ye) 規範、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(guan) 指標以及其他用能指標，並與(yu) 國家能源政策與(yu) 用能模式改革結合。能夠輔助醫院後勤管理人員進行能源供應係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(wei) 醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平台。

5.2平台組成

安科瑞醫院能源管理係統建立基於(yu) 雲(yun) 平台的“監、控、維”一體(ti) 化的能源管理係統，從(cong) 數據采集、設備控製、數據分析、異常預警、運維派單、係統架構和綜合數據服務等方麵的設計，幫助醫院後勤管理部門全麵了解醫院能源運行情況，關(guan) 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變電站電力監控係統、變電所運維雲(yun) 平台，配電房綜合監控係統，能耗管理係統，智能照明控製係統，智慧消防平台，電氣火災監控係統，消防設備電源監控係統，防火門監控係統，消防應急照明和疏散指示係統，充電樁管理係統，電能質量治理解決(jue) 方案，醫療隔離電源解決(jue) 方案。

5.3平台拓撲圖

5.4平台子係統

5.4.1醫院電力監控解決(jue) 方案

電力監控係統實現對變壓器、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，並與(yu) 保護設備和遠方控製中心及其他設備通信，實時掌握供電係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。

電力監控係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(yi) 表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀(yi) 表，用於(yu) 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(chang) 裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源係統狀態進行監測。

5.4.2醫院變電所運維雲(yun) 平台解決(jue) 方案

AcrelCloud-1000電力運維雲(yun) 平台采用多功能電力傳(chuan) 感器、無線通信、邊緣計算網關(guan) 及大數據分析技術，通過智能網關(guan) 采集現場數據並存儲(chu) 在本地，再定時向雲(yun) 平台推送數據。平台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(nei) 通過短信和APP發出告警信號。平台通過手機APP下發運維任務到工作人員手機上，並通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷並做消缺處理。

5.4.3醫院配電房綜合監控係統解決(jue) 方案

Acrel-2000E配電室綜合監控係統，可實現開關(guan) 櫃運行監控、高壓開關(guan) 櫃帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體(ti) 監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控製等設備進行聯動控製。實現動力環境各數據的檢測與(yu) 設備控製，優(you) 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。

5.4.4醫院能耗管理係統解決(jue) 方案

對建築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築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係統的基本框架，對各個(ge) 用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過係統可實現建築單位內(nei) 人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建築單位內(nei) 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麵積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭(zheng) 排名：各個(ge) 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，並根據能耗監測管理係統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為(wei) 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，並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(yi) 表故障進行報警，提高係統信息化、自動化水平。

5.4.5醫院智能照明控製係統解決(jue) 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製係統，在提升醫生和患者的體(ti) 驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控製做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決(jue) 照明用電。

ASL1000智能照明控製係統可以實現場景控製、時間控製、區域控製、光照度感應控製以及紅外感應控製等多種控製方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

係統在配電箱內(nei) 的模塊主要有總線電源、開關(guan) 驅動器、IP網關(guan) 、耦合器、幹接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控製現場的模塊主要有光照度傳(chuan) 感器、紅外傳(chuan) 感器和智能麵板。有人經過可以設定紅外感應控製亮燈，人離開後在設定的時間內(nei) 熄燈，智能麵板等手動控製設備，可實現自動控製、現場控製和值班室遠程控製相結合。

5.4.6醫院智慧消防平台解決(jue) 方案

智慧消防雲(yun) 平台基於(yu) 物聯網、大數據、雲(yun) 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，並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，通過雲(yun) 平台進行數據分析、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”、“係統化”需求。從(cong) 火災預防，到火情報警，再到控製聯動，在統一的係統大平台內(nei) 運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平台直觀地看到每一棟建築物中各類消防設備和傳(chuan) 感器的運行狀況，並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(nei) ，相關(guan) 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(guan) 人員。

5.4.7醫院電氣火災監控係統解決(jue) 方案

電氣火災監控係統作為(wei) 火災自動報警係統的預警子係統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩餘(yu) 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係統，數據可集成至企業(ye) 消控室監控係統。

  醫院電氣火災監控係統以建築為(wei) 單位設置，采集數據後上傳(chuan) 至值班室監控主機，實現對建築電氣安全預警。現場設置的傳(chuan) 感器監測配電係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(guan) 注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

5.4.8醫院消防設備電源監控係統解決(jue) 方案

醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控係統主要功能就是用於(yu) 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係統采用消防二總線，以建築為(wei) 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台傳(chuan) 感器的電壓、電流信息和開關(guan) 狀態信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

5.4.9醫院防火門監控係統解決(jue) 方案

醫院防火門數量比較多，由於(yu) 部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控係統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災後自動關(guan) 閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控係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，用於(yu) 監測和控製防火門狀態，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，指示故障報警部位並保存故障報警信息。發生火災時，關(guan) 閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散

5.4.10醫院消防應急照明和疏散指示係統解決(jue) 方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較複雜，一旦發生火災，疏散指示係統非常重要。消防應急照明和指示係統可以和火災報警係統聯動，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，並可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

5.4.11醫院有源諧波治理係統解決(jue) 方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會(hui) 產(chan) 生大量諧波，諧波使電能的生產(chan) 、傳(chuan) 輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chan) 生振動和噪聲，並使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力係統局部並聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會(hui) 引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂(luan) 。對於(yu) 醫院的精密化驗設備可能會(hui) 產(chan) 生幹擾。

為(wei) 了消除配電係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次諧波幹擾。

AnSinI係列有源電力濾波裝置，以並聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從(cong) 變流器中產(chan) 生一個(ge) 和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統，從(cong) 而實現諧波治理和無功補償(chang) 。

5.4.12醫院充電樁係統解決(jue) 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。充電樁管理係統通過物聯網技術對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決(jue) 物業(ye) 、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。遠程充電樁係統可實時遠程完成啟動充電、強製停止、單價(jia) 設置等控製指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付後，係統發起充電請求，控製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、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警；能夠遠程控製，提供財務報表和數據分析等功能。

5.4.13醫院醫療隔離電源解決(jue) 方案

《民用建築電氣設計規範》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷後，重大醫療危險的場所，應采用電力係統不接地（IT係統）的供電方式。同時《醫院潔淨手術部建築技術規範》GB50333-2002中規定：2類醫療場所在維持患者生命，外科手術和其他位於(yu) 患者周圍的電氣裝置均應采用IT係統。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心髒監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

韦德1946网址的醫療隔離電源解決(jue) 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手術室和重症監護室對電源安全性和可靠性的要求，並符合國家相關(guan) 標準。

5.5相關(guan) 平台部署硬件選型清單

5.5.1電力監控係統硬件配置

6 結束語

針對醫院能源管理中存在的問題，本文提出了一種適合醫院的智慧能源管理係統。首先對於(yu) 智慧能源管理係統，提出了分層部署的研究思路，同時對係統內(nei) 各個(ge) 組成部分進行了功能的研究，探討適合醫院發展的能源管理係統，*後通過對智慧能源管理係統在江蘇某醫院的實際應用，對能源管理係統在醫院能源管理過程中的優(you) 勢與(yu) 實現效果進行了分析，為(wei) 後續醫院智慧能源管理係統的發展提供參考。

參考文獻

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安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版．

作者簡介：簡婷，女，現任職於(yu) 韦德1946网址。主要從(cong) 事醫院能源管理係統的研發與(yu) 應用