醫(yī)院智慧配電能效管理系統(tǒng)研究與實踐
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醫(yī)院智慧配電能效管理系統(tǒng)研究與實踐
在系統(tǒng)分析醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀的基礎上，梳理醫(yī)院能源管理存在的突出問題，提出建設醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，以綜合提升醫(yī)院行業(yè)能源管理水平。文章設計了醫(yī)院智慧能源管理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，明確了數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、管理平臺層的功能定位，給出了管理系統(tǒng)應用功能建議。*后，以江蘇某醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的建設實踐為例，通過數(shù)據(jù)分析對比表明了系統(tǒng)建設對醫(yī)院能源管理工作的積極意義。
隨著我國醫(yī)藥體制的改革，醫(yī)院建設處于快速發(fā)展時期，相比較其他建筑，醫(yī)院能源系統(tǒng)具有能耗組成復雜、能源形式多樣等特點，數(shù)據(jù)表明，我國醫(yī)院建筑能耗是一般公共建筑的1.6~2倍。降低醫(yī)院能耗，提高能源使用效率，對醫(yī)院節(jié)能減排尤為重要。在此情況下，醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)作為有效的節(jié)能措施，在創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保醫(yī)院大環(huán)境下顯得更為重要。
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醫(yī)院智慧配電能效管理系統(tǒng)研究與實踐
王鑫杰
技術(shù)交流： 安科瑞電氣股份有限公司
17321398360
摘要：在系統(tǒng)分析醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀的基礎上，梳理醫(yī)院能源管理存在的突出問
題，提出建設醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，以綜合提升醫(yī)院行業(yè)能源管理水平。文章
設計了醫(yī)院智慧能源管理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，明確了數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、管
理平臺層的功能定位，給出了管理系統(tǒng)應用功能建議。*后，以江蘇某醫(yī)院智慧
能源管理系統(tǒng)的建設實踐為例，通過數(shù)據(jù)分析對比表明了系統(tǒng)建設對醫(yī)院能源管
理工作的積極意義。
關(guān)鍵詞：醫(yī)院 ；能源管理 ；系統(tǒng)架構(gòu) ；系統(tǒng)功能
0引言
隨著我國醫(yī)藥體制的改革，醫(yī)院建設處于快速發(fā)展時期，相比較其他建筑，醫(yī)院
能源系統(tǒng)具有能耗組成復雜、能源形式多樣等特點，數(shù)據(jù)表明，我國醫(yī)院建筑能
耗是一般公共建筑的1.6~2倍。降低醫(yī)院能耗，提高能源使用效率，對醫(yī)院節(jié)能
減排尤為重要。在此情況下，醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)作為有效的節(jié)能措施，在創(chuàng)
建節(jié)能環(huán)保醫(yī)院大環(huán)境下顯得更為重要。
1醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀分析
醫(yī)院能源管理狀況進行分析可知，醫(yī)院在能源管理中還存在以下問題 ：
醫(yī)院用能設備數(shù)量與能源種類較多，對設備異常無法及時預警，造成醫(yī)院用能安
全隱患 ；醫(yī)院能源需求復雜，不同的功能區(qū)能源需求不同，同時醫(yī)院能源管理
缺少精細化的管控 ；醫(yī)院能源管理人員專業(yè)水平支撐不足，對醫(yī)院的能源使用
情況無法進行科學、合理的監(jiān)督以及指導，容易造成能源浪費。
綜上所述，醫(yī)院在能源系統(tǒng)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(yī)院發(fā)展的智慧能源管理系統(tǒng)，提升醫(yī)院能源管理水
平。
2 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)架構(gòu)研究
2.1總體架構(gòu)
醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)采用分層部署的組織架構(gòu)，根據(jù)部署地點的不同劃分為三
層結(jié)構(gòu) ：管理平臺層、網(wǎng)絡傳輸層和數(shù)據(jù)采集層，如圖1所示。通過分層的架
構(gòu)設計保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，同時各層布置方式可靈活配置，使得系統(tǒng)對
不同能源的適用性更高。2.2數(shù)據(jù)采集層
數(shù)據(jù)采集層是智慧能源管理系統(tǒng)的基礎層，是管理平臺對能源系統(tǒng)控制的依據(jù)。
數(shù)據(jù)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、
自診斷及自恢復的能力 ；支持通用的通信協(xié)議。
2.3網(wǎng)絡傳輸層
網(wǎng)絡傳輸層是智慧能源管理系統(tǒng)的連接層。網(wǎng)絡傳輸層將數(shù)據(jù)采集層的各類裝置
有機結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)傳輸至管理平臺 ；管理平臺通過網(wǎng)絡對現(xiàn)場執(zhí)行器下
發(fā)指令，實現(xiàn)對能源系統(tǒng)的自動化控制。
2.4管理平臺層
管理平臺層是智慧能源管理系統(tǒng)的大腦，其通過設定的控制策略，經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸
層對數(shù)據(jù)采集層進行智能化管控，使得用能系統(tǒng)能夠自主、高效運行； 同時建
立預警機制，保障醫(yī)院能源系統(tǒng)安全。
3 系統(tǒng)功能研究
3.1能源設備設施管理
設立醫(yī)院設備臺賬，對設備使用年限及狀態(tài)進行全過程跟蹤，保證設備使用安
全 ；對醫(yī)院能源和設備設施進行能耗、工況的監(jiān)測，提出節(jié)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(fā)生。
3.2子系統(tǒng)智能控制
將不同的能源系統(tǒng)接至后臺，根據(jù)每個子系統(tǒng)運行特性建立對應的控制邏輯關(guān)系，
實現(xiàn)子系統(tǒng)智能化供給。如對照明系統(tǒng)進行場景控制，實現(xiàn)照明的精細化用能管
理和智能化節(jié)能控制；對配電系統(tǒng)進行分類分項計量與監(jiān)控，保證用電安全。3.3運行數(shù)據(jù)分析
通過對醫(yī)院能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和對比，建立能耗曲線，挖掘可優(yōu)化空間 ；
制定單位能耗指標，指導醫(yī)院能耗考核制度的建立 ；建立能耗公示及能耗審計
機制，加強醫(yī)院節(jié)能管理工作 ；通過系統(tǒng)分析，淘汰高污染、低效的能源系統(tǒng)，
改善醫(yī)院能源利用。
3.4運維作業(yè)管理
建立運維作業(yè)管理流程，利用其數(shù)據(jù)處理與分析能力，對系統(tǒng)實現(xiàn)全面監(jiān)控 ；
制定運維計劃，對設備進行自動化巡檢，減少管理人員重復工作 ；通過累計的
運維記錄，提供專業(yè)的解決方案與保障措施。
本文以江蘇某醫(yī)院為例，通過已建設的醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，選取門診樓與住
院樓為研究對象，通過能源管理系統(tǒng)對醫(yī)院建筑用電量進行采集、分析，挖掘醫(yī)
院在日常管理過程中能耗方面存在的問題與改進的方向。
4 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)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(diào)機房、網(wǎng)絡機房以及
中央空調(diào)系統(tǒng)占整棟建筑的能耗較大，對空調(diào)系統(tǒng)進行智能化節(jié)能改造具有很大
的經(jīng)濟效益，是醫(yī)院進行節(jié)能改造的重點方向?？梢?，醫(yī)院建設智慧能源管理系
統(tǒng)，有助于醫(yī)院發(fā)現(xiàn)能源系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，為調(diào)整優(yōu)化管理方向及重點措施提供依
據(jù)，支撐高質(zhì)量創(chuàng)建節(jié)約型醫(yī)院。
5AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺5.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)
院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術(shù)導則》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)指標以及其他用能指標，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系統(tǒng)及設備的運行管理工作，
幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提
供了良好的技術(shù)平臺。
5.2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、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合
數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門全面了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)
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(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，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，
防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應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。
5.3平臺拓撲圖5.4平臺子系統(tǒng)
5.4.1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備進行監(jiān)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。
5.4.2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，有異常發(fā)生10S 內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告
王鑫杰
技術(shù)交流： 安科瑞電氣股份有限公司
17321398360
摘要：在系統(tǒng)分析醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀的基礎上，梳理醫(yī)院能源管理存在的突出問
題，提出建設醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，以綜合提升醫(yī)院行業(yè)能源管理水平。文章
設計了醫(yī)院智慧能源管理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)，明確了數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、管
理平臺層的功能定位，給出了管理系統(tǒng)應用功能建議。*后，以江蘇某醫(yī)院智慧
能源管理系統(tǒng)的建設實踐為例，通過數(shù)據(jù)分析對比表明了系統(tǒng)建設對醫(yī)院能源管
理工作的積極意義。
關(guān)鍵詞：醫(yī)院 ；能源管理 ；系統(tǒng)架構(gòu) ；系統(tǒng)功能
0引言
隨著我國醫(yī)藥體制的改革，醫(yī)院建設處于快速發(fā)展時期，相比較其他建筑，醫(yī)院
能源系統(tǒng)具有能耗組成復雜、能源形式多樣等特點，數(shù)據(jù)表明，我國醫(yī)院建筑能
耗是一般公共建筑的1.6~2倍。降低醫(yī)院能耗，提高能源使用效率，對醫(yī)院節(jié)能
減排尤為重要。在此情況下，醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)作為有效的節(jié)能措施，在創(chuàng)
建節(jié)能環(huán)保醫(yī)院大環(huán)境下顯得更為重要。
1醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀分析
醫(yī)院能源管理狀況進行分析可知，醫(yī)院在能源管理中還存在以下問題 ：
醫(yī)院用能設備數(shù)量與能源種類較多，對設備異常無法及時預警，造成醫(yī)院用能安
全隱患 ；醫(yī)院能源需求復雜，不同的功能區(qū)能源需求不同，同時醫(yī)院能源管理
缺少精細化的管控 ；醫(yī)院能源管理人員專業(yè)水平支撐不足，對醫(yī)院的能源使用
情況無法進行科學、合理的監(jiān)督以及指導，容易造成能源浪費。
綜上所述，醫(yī)院在能源系統(tǒng)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(yī)院發(fā)展的智慧能源管理系統(tǒng)，提升醫(yī)院能源管理水
平。
2 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)架構(gòu)研究
2.1總體架構(gòu)
醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)采用分層部署的組織架構(gòu)，根據(jù)部署地點的不同劃分為三
層結(jié)構(gòu) ：管理平臺層、網(wǎng)絡傳輸層和數(shù)據(jù)采集層，如圖1所示。通過分層的架
構(gòu)設計保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，同時各層布置方式可靈活配置，使得系統(tǒng)對
不同能源的適用性更高。2.2數(shù)據(jù)采集層
數(shù)據(jù)采集層是智慧能源管理系統(tǒng)的基礎層，是管理平臺對能源系統(tǒng)控制的依據(jù)。
數(shù)據(jù)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、
自診斷及自恢復的能力 ；支持通用的通信協(xié)議。
2.3網(wǎng)絡傳輸層
網(wǎng)絡傳輸層是智慧能源管理系統(tǒng)的連接層。網(wǎng)絡傳輸層將數(shù)據(jù)采集層的各類裝置
有機結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)傳輸至管理平臺 ；管理平臺通過網(wǎng)絡對現(xiàn)場執(zhí)行器下
發(fā)指令，實現(xiàn)對能源系統(tǒng)的自動化控制。
2.4管理平臺層
管理平臺層是智慧能源管理系統(tǒng)的大腦，其通過設定的控制策略，經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸
層對數(shù)據(jù)采集層進行智能化管控，使得用能系統(tǒng)能夠自主、高效運行； 同時建
立預警機制，保障醫(yī)院能源系統(tǒng)安全。
3 系統(tǒng)功能研究
3.1能源設備設施管理
設立醫(yī)院設備臺賬，對設備使用年限及狀態(tài)進行全過程跟蹤，保證設備使用安
全 ；對醫(yī)院能源和設備設施進行能耗、工況的監(jiān)測，提出節(jié)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(fā)生。
3.2子系統(tǒng)智能控制
將不同的能源系統(tǒng)接至后臺，根據(jù)每個子系統(tǒng)運行特性建立對應的控制邏輯關(guān)系，
實現(xiàn)子系統(tǒng)智能化供給。如對照明系統(tǒng)進行場景控制，實現(xiàn)照明的精細化用能管
理和智能化節(jié)能控制；對配電系統(tǒng)進行分類分項計量與監(jiān)控，保證用電安全。3.3運行數(shù)據(jù)分析
通過對醫(yī)院能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和對比，建立能耗曲線，挖掘可優(yōu)化空間 ；
制定單位能耗指標，指導醫(yī)院能耗考核制度的建立 ；建立能耗公示及能耗審計
機制，加強醫(yī)院節(jié)能管理工作 ；通過系統(tǒng)分析，淘汰高污染、低效的能源系統(tǒng)，
改善醫(yī)院能源利用。
3.4運維作業(yè)管理
建立運維作業(yè)管理流程，利用其數(shù)據(jù)處理與分析能力，對系統(tǒng)實現(xiàn)全面監(jiān)控 ；
制定運維計劃，對設備進行自動化巡檢，減少管理人員重復工作 ；通過累計的
運維記錄，提供專業(yè)的解決方案與保障措施。
本文以江蘇某醫(yī)院為例，通過已建設的醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，選取門診樓與住
院樓為研究對象，通過能源管理系統(tǒng)對醫(yī)院建筑用電量進行采集、分析，挖掘醫(yī)
院在日常管理過程中能耗方面存在的問題與改進的方向。
4 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)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(diào)機房、網(wǎng)絡機房以及
中央空調(diào)系統(tǒng)占整棟建筑的能耗較大，對空調(diào)系統(tǒng)進行智能化節(jié)能改造具有很大
的經(jīng)濟效益，是醫(yī)院進行節(jié)能改造的重點方向?？梢?，醫(yī)院建設智慧能源管理系
統(tǒng)，有助于醫(yī)院發(fā)現(xiàn)能源系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，為調(diào)整優(yōu)化管理方向及重點措施提供依
據(jù)，支撐高質(zhì)量創(chuàng)建節(jié)約型醫(yī)院。
5AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺5.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)
院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術(shù)導則》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)指標以及其他用能指標，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系統(tǒng)及設備的運行管理工作，
幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提
供了良好的技術(shù)平臺。
5.2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、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合
數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門全面了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)
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(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，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，
防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應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。
5.3平臺拓撲圖5.4平臺子系統(tǒng)
5.4.1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備進行監(jiān)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。
5.4.2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，有異常發(fā)生10S 內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告
