2156
摘 要：本文參考國家有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》，對醫(yī)院能耗監(jiān)管平臺的建設(shè)方案進行探討。
0引言
隨著我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和醫(yī)療體制改革的推動，全國衛(wèi)生機構(gòu)總體規(guī)模逐年提高。對就診環(huán)境和空氣品質(zhì)的要求使得醫(yī)院與一般公共建筑相比，具有整體能耗高且持續(xù)能耗不間斷的特點。
1、建設(shè)原則及目標(biāo)
1.1 建設(shè)原則
根據(jù)醫(yī)院整體規(guī)劃情況及院方對能耗計量的具體需求，建設(shè)覆蓋院區(qū)的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設(shè)原則可以總結(jié)為以下五點：
標(biāo)準(zhǔn)性－采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，這也是是能耗平臺建設(shè)的前提。
安全可靠性－系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置成熟，具備長時間穩(wěn)定運行的能力。數(shù)據(jù)定期實施備份，平臺應(yīng)用軟件應(yīng)具備訪問權(quán)限控制功能。 對于改造項目，還應(yīng)考慮實施的安全性，減少對醫(yī)院正常運營的影響。
實用易用性－安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92根據(jù)各醫(yī)院的特點，實現(xiàn)有針對性的統(tǒng)計分析和管理功能，滿足醫(yī)院建筑各類能耗管理需求。操作界面簡單、易用。
開放性和擴展性－應(yīng)具備良好的開放性和擴展性，能與相關(guān)系統(tǒng)進行功能對接、通訊或數(shù)據(jù)交換，并能不斷完善擴充系統(tǒng)功能。
經(jīng)濟性－結(jié)合醫(yī)院管理需求，制定合理的能耗監(jiān)管系統(tǒng)實施方案。特別是改造項目，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源和數(shù)據(jù)。
1.2 建設(shè)目標(biāo)
（1）完成醫(yī)院能耗計量設(shè)備的選型、采購、安裝、調(diào)試等工程建設(shè)，滿足各分項計量的需求。
（2）搭建能耗監(jiān)管系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。對于新建項目，設(shè)計階段可考慮將該系統(tǒng)單獨組網(wǎng)或?qū)⑵浼{入綜合布線系統(tǒng)。對于改建項目，可充分利用院內(nèi)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，降低對醫(yī)院正常運行的影響。
（3）完成建筑能耗監(jiān)管中心的位置、規(guī)模和形式的要求并完成平臺軟件調(diào)試運行等工作。
（4）完成能耗監(jiān)管系統(tǒng)各類功能的定制化軟件開發(fā)。按照各醫(yī)院的管理需求，應(yīng)實現(xiàn)能耗監(jiān)測、能耗分析、能耗預(yù)警、能源報表等基本功能。
1.3 系統(tǒng)架構(gòu)
醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用 B/S 或 B/S 與 C/S 相結(jié)合的主體構(gòu)架，通過能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、命令下發(fā)等工作。各類系統(tǒng)采用開放接口，與能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺進行部分數(shù)據(jù)共享，組成監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。
系統(tǒng)平臺網(wǎng)絡(luò)采用三層結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)分析管理層。
數(shù)據(jù)采集層
將建筑內(nèi)遠傳電表、水表、冷熱量表等計量裝置通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與計量裝置之間應(yīng)采用符合通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的物理連接。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持周期方式數(shù)據(jù)采集、固定時刻和當(dāng)前時刻數(shù)據(jù)采集，應(yīng)提供輪詢和主動上報兩種方式的可選功能。
建筑內(nèi)已有的其它系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口（如：OPC 協(xié)議和 Modbus 協(xié)議等）將相關(guān)能耗數(shù)據(jù)上傳至能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺服務(wù)器。
網(wǎng)絡(luò)傳輸層
將數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、各系統(tǒng)上傳的能耗信息數(shù)據(jù)包經(jīng)過醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)上傳至能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺服務(wù)器。能耗信息數(shù)據(jù)包中應(yīng)包含對應(yīng)的建筑編碼和網(wǎng)關(guān)編碼，使用 XML 格式，以文本形式遠傳。醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)應(yīng)采用 TCP/IP 協(xié)議，保證采集到的數(shù)據(jù)信息有效傳送、不丟失。
數(shù)據(jù)分析管理層
在醫(yī)院能耗監(jiān)管中心設(shè)置一套醫(yī)院能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺，能耗監(jiān)管平臺由平臺系統(tǒng)軟件、服務(wù)器、工作站、打印機和防火墻等組成，支持以太網(wǎng)絡(luò)通訊，具有大容量存儲空間。通過能耗監(jiān)管平臺進行能耗數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計、對比、分析和直觀展現(xiàn)功能，通過多角度直觀的圖表展示給各級領(lǐng)導(dǎo)和管理人員。通過服務(wù)器接口，擁有不同權(quán)限的用戶可以從 WEB 瀏覽客戶端查看到不同級別的數(shù)據(jù)信息。
2. 系統(tǒng)設(shè)計
各醫(yī)院項目應(yīng)根據(jù)其能耗管理現(xiàn)狀，建設(shè)有針對性的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)以簡單、實用且安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92便于實施為原則，可清晰描述醫(yī)院綜合能耗以及各分類、分項能耗。前面提到能耗平臺的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，筆者了解到，目前國內(nèi)一些廠家也提出了四層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的概念。即在數(shù)據(jù)分析管理層與網(wǎng)絡(luò)傳輸層之間加入數(shù)據(jù)前置處理層。其目的在于提高數(shù)據(jù)采集的效率，以及為能耗系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如 BAS 系統(tǒng)）的對接提供方便的接口協(xié)議。應(yīng)該說，此種架構(gòu)還是很有前瞻性的。其考慮到了未來節(jié)能改造的實施性。但是，從一般醫(yī)院的能耗監(jiān)測點數(shù)有限且對于多系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享的可實施性角度出發(fā)，是否有設(shè)置該層的必要仍需要具體問題具體分析，不可以以偏概全。這也有違經(jīng)濟性的原則。
對于新建項目，首先應(yīng)充分了解醫(yī)院整體規(guī)劃情況及院方對能耗計量的具體需求。在初步設(shè)計階段，各專業(yè)應(yīng)結(jié)合設(shè)計任務(wù)書及各系統(tǒng)的架構(gòu)，對符合能耗計量要求的點數(shù)進行統(tǒng)計。在系統(tǒng)說明中應(yīng)明確系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開放性和擴展性。除此之外，預(yù)留向上一級管理部門提供數(shù)據(jù)上傳接口以及考慮與未來建設(shè)的新院區(qū)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸的可能性。
對于改造項目除了了解院方對能耗計量的具體需求以外，一個重要的工作就是對院區(qū)內(nèi)的各計量點進行現(xiàn)場勘察。對于此類改造項目，筆者發(fā)現(xiàn)存在諸如歸檔圖紙不全、建筑年代久遠導(dǎo)致線路改造與圖紙不符等實際問題。這就需要設(shè)計人員投入相當(dāng)大的精力到醫(yī)院現(xiàn)場對系統(tǒng)經(jīng)行梳理。針對每個計量點的位置，提出合理且經(jīng)濟的計量方案措施。
3. 現(xiàn)有醫(yī)院改造實施中的難點
現(xiàn)有醫(yī)院改造比新建項目要復(fù)雜許多。改造中存在大量無法解決的難點。如管路以及末端等部位無法安裝計量器具，部分用能設(shè)備老化。而且由于醫(yī)療服務(wù)的特殊性，無法做到徹底停水、停電、停氣，對工程實施確有一定難度。
從項目實施的整體方面考慮，應(yīng)合理規(guī)劃作業(yè)時間，盡量降低對醫(yī)院正常工作的影響。以現(xiàn)場勘查為依據(jù)，制定詳盡的施工方案。施工方案中，對涉及停電、停水的改造部分提請院方及各相關(guān)科室審核，并提出可行的應(yīng)急預(yù)案。
（1）電氣改造方面：對于無法停電的科室，可采用開口式互感器，在正常供電情況下完成電表的安裝。開口式互感器的精度應(yīng)滿足《導(dǎo)則》中“配用電流互感器的精確度等級應(yīng)不低于 0.5 級”的要求。針對電氣施工工程中的風(fēng)險制定合理的應(yīng)急預(yù)案。
（2）水暖改造方面：水表安裝過程中需要進行管道的改造，不可避免的需要停水作業(yè)。對此需制定詳細的施工方案，提高此部分的施工效率和質(zhì)量。在部分對于供水要求較高的位置，可使用外夾式流量計等非斷管式流量計，在保證正常供水的情況下完成設(shè)備安裝。根據(jù)《導(dǎo)則》要求，水表精確度不低于 B 級。同時應(yīng)參考 JJG 162-2009 冷水水表檢定規(guī)程中 5.2 條關(guān)于水表準(zhǔn)確度等級和*大允許誤差的要求。
4.AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺
4.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫(yī)院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)院后勤管理人員進行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(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，提高運維效率。安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，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)，防火門監(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，
4.3平臺拓撲圖
4.4平臺子系統(tǒng)
（1）醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設(shè)備和遠方控制中心及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。
（2）醫(yī)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(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。
（3）醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。
（4）醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應(yīng)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(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。
系統(tǒng)在安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。
安裝在控制現(xiàn)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(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。
（5）醫(yī)院智慧消防平臺解決方案
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。
從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)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(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)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(guān)人員。
（6）醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院消防安全非常重要，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。
消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)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(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。
（7）醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案
都是諧波源，安科瑞廠家直供13+77-+44//30-9+92比如X光機、CT機等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)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(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精密化驗設(shè)備可能會產(chǎn)生干擾。
為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。
AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。
5.結(jié)束語
通過醫(yī)院能耗監(jiān)測平臺的建設(shè)，實現(xiàn)對各院各分項能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析，深入細致挖掘醫(yī)院用能規(guī)律，為節(jié)能診斷和改造提供量化的數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)醫(yī)院的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
參考文獻：
[1] 醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則
[2] JJG 162-2009 冷水水表檢定規(guī)程
[6] 楊少飛.關(guān)于醫(yī)院能耗監(jiān)管平臺實施方案的討論.
[7] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2021.10版
下載ECAD模型
