淺談醫院配電能效管理信息系統建設

摘要：醫院作為特殊用途的公共建筑其能耗一般是普通公共建筑的2倍左右。醫院能源管理信息系統的建設，將致力于實(shí)現醫院建筑的綠色管理降低運營(yíng)成本。提高市場(chǎng)競爭力。

關(guān)鍵詞：能源物聯(lián)網(wǎng) 能源 能耗 能效 安全用電

1、醫院能耗現狀分析

醫院的主要能耗構成和占比如圖1所示。

從圖1可見(jiàn)醫院相關(guān)設備系統的能耗情況：制冷空調設備是醫院主要的用電負荷，裝機容量占到了62％末端空氣處理設備在夏季制冷和冬季采暖時(shí)均需開(kāi)啟，其用電量取決于各個(gè)樓層房間的使用習慣。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建立相應的能源管理措施，并開(kāi)展相應的能源管理信息系統建設，充分利用前沿先進(jìn)技術(shù)。使醫院的節約用能、合理用能指導方針得以切實(shí)貫徹。

2、建設目標

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

醫院能源管理信息系統的建設將實(shí)現如下目標：

a)環(huán)境參數監測：對各個(gè)醫療功能區域進(jìn)行溫度、濕度等環(huán)境指標進(jìn)行檢測和統一監視。

b)區域空調溫度統一管理，按醫療功能區域對空調溫度進(jìn)行統一設定和控制。

C)自動(dòng)統計和分析院級關(guān)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(mén)診能耗。

d)自動(dòng)統計和生成各個(gè)科室用能情況、用能排名，增強各個(gè)用能部門(mén)合理用能、節約用能意識。

e)行業(yè)能耗水平對比對比分析，可清楚展現醫院在相關(guān)行業(yè)中能耗使用水平情況。

f)短信提醒、即時(shí)通訊和消息中心功能，管理人員及時(shí)關(guān)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(shù)、數據庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、儀表控制技術(shù)對醫院各種能源的詳細使用情況進(jìn)行在線(xiàn)監視和動(dòng)態(tài)分析，為醫院查找能耗弱點(diǎn)。為節能降耗提供直觀(guān)科學(xué)的依據，促進(jìn)醫院能源管理水平的進(jìn)一步提高及運營(yíng)成本的進(jìn)一步降低，使能源使用合理，控制浪費，達到節能減排、創(chuàng )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／Ether—net或MODBUS／Ethernet通訊協(xié)議，可實(shí)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(shí)采集各種能耗設備狀態(tài)及能耗數據，實(shí)現建筑能耗的在線(xiàn)監測和動(dòng)態(tài)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(jìn)行采集和整理的能耗數據。系統的主要功能如下。

3.3.1數據采集和存儲。通過(guò)智能儀表，自動(dòng)采集現場(chǎng)的各項數據，采集的各類(lèi)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(lèi)、分項和管理要求進(jìn)行歸類(lèi)。

3.3.2能源使用統計按照科室能源類(lèi)型和樓層實(shí)現日、月、年的能耗統計?？勺詣?dòng)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。

3.3.3能源利用情況分析?？蓪?shí)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(mén)診能耗量統計，單位營(yíng)業(yè)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(huán)比分析。

3.3.4費用統計。該部分主要實(shí)現根據醫院和科室能源的使用情況折算為費用情況。通過(guò)預先錄入的各種能源的價(jià)格(或階梯價(jià)格)自動(dòng)計算并生成 各個(gè)科室醫院的能源費用報表。

4、安科瑞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(jià)標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術(shù)導則》等行業(yè)規范、根據醫院用戶(hù)需求以及能源管理部門(mén)要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標以及其他用能指標，并與國家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(jìn)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(shí)時(shí)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(shù)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"一體化的能源管理系統，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(wù)等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門(mén)了解醫院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)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(mén)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(zhì)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

4.4.1醫院電力監控解決方案

電力監控系統實(shí)現對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進(jìn)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(shí)時(shí)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(kāi)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(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況。同時(shí)對醫院重要設備如柴油發(fā)電機、無(wú)功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態(tài)進(jìn)行監測。

4.4.2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(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)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(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

4.4.3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(shí)現開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測溫監測、環(huán)境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.4.4醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)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(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

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

③ 區域能效比：實(shí)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(shí)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(jìn)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(gè)科室能耗對比，實(shí)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(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)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(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；

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

4.4.5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(guò)感應控制做到人來(lái)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(shí)現場(chǎng)景控制、時(shí)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，能有效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(xiàn)電源、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)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(chǎng)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(guò)可以設定紅外感應控制亮燈，人離開(kāi)后在設定的時(shí)間內熄燈，智能面板等手動(dòng)控制設備，可實(shí)現自動(dòng)控制、現場(chǎng)控制和值班室遠程控制相結合。

4.4.6醫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)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)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(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、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。

4.4.7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(dòng)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(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)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(yè)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(shí)現對建筑電氣安全預警?，F場(chǎng)設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，異常時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報警信號，關(guān)注門(mén)診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發(fā)熱等問(wèn)題。

4.4.8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(fā)生火災時(shí)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(xiàn)，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區域分機通過(guò)二總線(xiàn)接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現對消防設備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視。

4.4.9醫院防火門(mén)監控系統解決方案

醫院防火門(mén)數量比較多，由于部分區域經(jīng)常有人走動(dòng)，常開(kāi)常閉防火門(mén)數量都不少，防火門(mén)監控系統的作用就是監測防火門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動(dòng)關(guān)閉常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧擴散。防火門(mén)監控系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，用于監測和控制防火門(mén)狀態(tài)，當防火門(mén)發(fā)生異常位置信號時(shí)，防火門(mén)監控器能發(fā)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(fā)生火災時(shí)，關(guān)閉事故區域所有常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧向安全區域擴散。

4.4.10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(dòng)性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)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(lián)動(dòng)，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。

4.4.11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(huì )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，使電氣設備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)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，造成電容器等設備燒毀。諧波還會(huì )引起繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計量出現混亂。對于醫院的化驗設備可能會(huì )產(chǎn)生干擾。

為了消除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(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(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統，從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。

4.4.12醫院充電樁系統解決方案

醫院停車(chē)場(chǎng)有電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，解決物業(yè)、用電管理部門(mén)的充電樁使用、監控問(wèn)題。電動(dòng)自行車(chē)充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動(dòng)汽車(chē)支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實(shí)時(shí)遠程完成啟動(dòng)充電、強制停止、單價(jià)設置等控制指令，用戶(hù)可通過(guò)APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；能夠遠程控制，提供財務(wù)報表和數據分析等功能。

4.4.13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(chǎng)所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時(shí)《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》GB50333-2002中規定：2類(lèi)醫療場(chǎng)所在維持患者生命，外科手術(shù)和其他位于患者周?chē)碾姎庋b置均應采用醫用IT系統。如：搶救室（門(mén)診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監控治療室、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(lèi)場(chǎng)所的供電需求而開(kāi)發(fā)設計的，能夠很好的滿(mǎn)足各類(lèi)手術(shù)室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準。

4.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監控系統硬件配置

5、結束語(yǔ)

當今，關(guān)注能耗并采取有效的節能減排措施，已成為醫院進(jìn)行“綠色醫院"建設過(guò)程中的一個(gè)部分，通過(guò)醫院能源管理信息系統，可以讓院領(lǐng)導和相關(guān)管理人員對醫院的用能情況有定量的了解，可以對于現場(chǎng)設備管理人員參與到低能效設備的管理上，是醫院節能減排的一步。

參考文獻

1. 郭云霞，綜合醫院能源管理信息系統建設

2. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版．

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫院能源管理系統的研發(fā)與應用。