智慧医院能源管理系统建设的思考与实践

2022-03-12

医院建筑是具有全天候开放、高能耗、连续运行等特点的大型公共建筑。建筑结构较为复杂，技术要求较高。大体包括急诊科、门诊部、住院部、医技科、后勤保障、行政管理、院内客厅七大功能区。医院大楼主要实现诊疗和后勤保障两大功能。后勤保障部门往往基于医院建筑所涉及的建筑结构、水、电、热力、信息通信、楼宇智能控制、景观道路、装修等公共系统，以及燃气系统、后勤输送系统、涉及医疗支持的机械停车系统。 、净化层流系统、辐射防护系统、医疗信息系统、大型医疗设备系统等专业系统，形成不同的运维部门和团队，进而形成完整的医院后勤运营保障体系。在医院后勤运行保障工作中，医院能源管理是各项诊疗目标顺利高效实现的重要前提。以瑞安市人民医院为例，分析了能源管理存在的问题，介绍了能源管理体系建设的具体做法。

1 医院能源管理现状

1.1 能耗高，管理基础薄弱

据国家卫健委计信司统计，全国三级医院近2200家，床位约230万张，年均能耗6650万吨标准煤，折合约540亿千瓦时的电力；能源结构图中，用电量占比最大，一般在70%左右，甚至更高；能源消费水平基本保持每年15%以上的增长速度，新建分支机构、新建建筑物是能源消费成本大幅上涨的重要原因之一。与华南其他医院类似，瑞安市人民医院用电占能源结构的80%；瑞祥新校区投产不到一年，全院能耗从不足2000万元增加到2700万元。由于历史原因，医院在能源结构设计、用能设备管理、能效提升和能源安全监测等方面存在严重的信息管理混乱和信息孤岛，缺乏有效手段；大多数能源数据都是手动收集的。数据的及时性、准确性和电子存储受到限制；不能实现国家要求的能耗分类和分项计量；不能进行能源、能源消耗和能效的信息采集和数据分析处理，不能进行安全用电。主要能源消耗安全管理；难以按部门、楼层计量，无法准确评估部门能耗成本，影响奖惩等定额能耗管控方式。

1.2 面积大，死角多

目前，医院历年在新旧校区拥有各类建筑（群）18座。 70多名物流工作人员虽然辛勤工作，但很难进行全面检查。能源不平衡和其他能源浪费现象。

1.3 更多电力，更少保护

目前，国家电网一般只负责用电单位电力设施分界点（变压器）以外的部分，不对配电设施等低压侧部分负责、电气设备、电缆线路等。医院低压侧电能质量缺乏有效的监测预警和应急联动。

1.4 有标准，难评估

医院有能源管理体系，但缺乏客观的考核指标，考核难以量化。节能和能源管理制度往往流于形式或脱离实际。

1.5 信息化程度低

近年来，医院信息化建设，特别是诊疗信息化发展迅速，但后勤运营支撑系统的信息化建设相对滞后。作为后勤保障的重要组成部分，存量能源的综合管理难以与医疗信息化的快速发展相适应。

2能源物联网建设

瑞安市人民医院后勤建设始终顺应现代医院模式改革的发展趋势，以保障医院诊疗活动的完美实现为目标，从医院管理制度入手，总结医院的从信息化向数字化、智能化发展 定期运用物联网、人工智能、大数据等技术手段，采用平台建设+服务运营模式，从能源物联网建设入手，创新能源物联网理念医院后勤一体化综合运营保障体系建设已付诸实施，并已投入使用。医院的能源管理系统运行良好。

医院能源包括电、水、气、热、油等，用能环境比较复杂，不同功能区的需求不同，用能设备种类繁多，数据工作量大与建筑能源有关的采集、统计和管理非常庞大。医院能源物联网的建设，可以在保证绝对安全、一定的舒适度和必要的便利性的前提下，实现能源优化、降低能耗、提高能效的三重目标。

医院能源物联网系统包括将重点覆盖与典型覆盖相结合并逐步实现基本覆盖的智能终端、先进的通信传输模块、覆盖全院的能源管理平台。系统以低压侧智能终端等智能端口为支撑，覆盖各个能源点，完成数据采集，依次形成医院能源物联网。

2.1 感知层

低压侧智能端口和端点应用确保医院能源消耗、能源质量和能源安全数据采集的及时性、准确性和全面性。低压侧智能终端采用边缘计算和节点终结的设计理念，实现剩余电流、三相不平衡、缺相报警等功能。

2.2 网络层

以485总线、网络线、电力线载波等有线传输技术为基础，结合Lora、4G等无线传输技术，充分利用现有网络条件，构建覆盖全院的数据传输网络。工业级数据网关提供数据收集、分析、存储和转发。异常数据包过滤和数据集中转发的设计大大降低了云平台在数据采集和预处理过程中对系统资源的占用。

2.3 应用层

医院能源管理系统集数据采集、传输、分析和处理功能于一体。数据采集​​与传输是能源大数据的基础。通过数据分析和处理，提取数据的价值，形成有效的管理手段，是能源管理的核心。通过对医院能源大数据的分析，准确提示在医院库存能源使用过程中的能耗和能效优化空间，形成库存能源消耗曲线，并与优化后的节能曲线进行对比，获得客观可靠的效益分析报告。 ，提高能源效率，降低能源消耗；根据医院能源消耗结构和负荷曲线，形成医院综合能源站建设的依据，通过高效清洁能源和新能源的利用，改善医院能源结构。

3 智慧医院能源管理系统

3.1 能源管理系统功能

智慧医院能源管理系统融合医疗行业“互联网+医疗”模式，充分结合医疗卫生主管部门和住建部绿色医院能源标准、医院用户需求和能源管理部门要求收集和分析能源、能源消耗、能效数据，监测电能质量、用电安全相关指标等能源消耗指标，并与国家能源政策和能源消费模式改革有机结合。跨学科、跨行业的技术和专业协作与新技术应用，为未来“万物互联”的智慧医院后勤管理新模式奠定了基础。智慧医院能源管理系统目前包括能耗管理子系统、安全用电管理子系统，以及与医院能源、能耗、能效相关的多个子系统，如智能照明管理子系统、中央空调运行优化管理子系统等。

3.1.1 能源管理子系统。系统可以实现：(1）根据分类和分项的原则，系统可以分析医院的能源结构和能源账单。(2）通过分类和分项能源能耗实时监测、趋势跟踪和对比，总结医院能耗规律智慧办公楼能耗管理系统，为能源负荷错峰管理提供依据，缩短能耗异常发现、定位和处理时间，降低能耗（3）根据医院管理、物资、设备、人员、资金等五类、空间七大功能区的信息，以及适应诊疗需要的流程思路，在医院能源管理体系建设中，创新应用医院能源消耗八大率概念，将床位数、住院率、总收入、年率人员比例、设备量、投资额、平均占有率、建筑面积与能源管理相结合，形成独特的医院能源管理考核指标。 (4）利用部门排名和配额管理、超额报警等管理工具提高能源管理水平。

3.1.2 安全电源管理子系统。系统提供电能质量、安全预警和应急联动功能，提高电能管理水平，鼓励医院采取有效措施改善电能质量，排查电能安全隐患，减少甚至消除电能质量造成的设备性能下降和安全电源危害。 、寿命缩短和电气火灾事故。

3.1.3 智能照明管理子系统。该系统与新型高效LED节能灯相结合，提高照明质量，降低维护成本，提高综合效益，提高管理水平。瑞安市人民医院智能照明管理子系统针对不同的应用场景设计了不同的智能照明管理策略。在提高现有照度的基础上，合理管理灯具的开关时间，减少能源浪费，降低灯具开关的人工管理成本。在设计门诊、住院、急诊等不同功能区域的照明控制策略时，要考虑自然采光、建筑照明、工作时间、24小时人流分布特征等因素。门诊照明主要以时间管理为主；住院照明以时间管理为主，感应控制为辅；应急照​​明主要以照度感应控制为主。

3.1.4 中央空调管理子系统。通过中央空调系统智能化改造，根据室内外温度、峰谷电价、设备运行效率、供回水温度等关键因素，优化冷热生产供应采用模糊算法计算策略，按需供冷，提高综合节能率。

3.2能源管理系统应用分析

3.2.1 节能的基础。通过能源大数据分析，发现医院能耗异常、低效能耗、能源损耗、能源浪费等环节，形成针对性的节能整改建议，达到提升能源效率的效果，节能减排。

3.2.2 安全用电。及时发现过压、过载、谐波、缺相、漏电、三相不平衡、高线温、低功率因数等电能质量安全隐患，及时预警，提供优质安全医院用电环境。

3.2.3 分布式能源供应基础。清洁能源和新能源的应用是优化医院能源结构的主要途径。冷热电联供等分布式供能方式在大型公共建筑中逐渐增多，成为重要的供能方式。医院能源物联网系统积累的能源大数据，为医院综合能源站建设提供精准的能源负荷分析。准确的用户负荷基线是决定分布式供能项目成败的关键因素，为医院分布式供能奠定基础。医院分布式综合能源站的建设，还可以替代柴油机作为应急发电/备用电站，为医院提供更高效的能源保障，降低因柴油机维护和应急运行带来的高昂运营成本。柴油管理造成的安全隐患。

能源管理体系建设、能源综合供应与节能改造、安全用电服务为现代能源一体化服务模式下的医院后勤管理提供新思路。

4 结论

构建基于能源物联网的医院智慧能源管理系统，可以优化医院能源结构，降低能源消耗，提高能源效率，从而提高医院能源管理水平。在不断上升的环境中，能源支出不断上升，加强能源安全，改善医疗环境，在降低能源成本的同时促进医院利润增长。

在能源物联网建设的基础上，开展医院物联网和设备物联网建设，统一管理各类医院基础设施资源管理系统及其空间数据、属性数据和业务数据，实现基于BIM的资产。配合设备运维全生命周期管理，使运维管理更加及时、有效、直观、智能，为医院资源规划和科学调度提供可靠依据。构建基于医院能源物联网的医院后勤一体化综合运营支撑体系，构建物联网和设备物联网是未来医院后勤管理的发展方向。

来源：摘自《中华医院》2019年9月号，摘要和参考文献省略