淺述能耗監(jiān)管平臺在醫(yī)院配電系統(tǒng)的解決方案

摘 要：本文參考國家有關的規(guī)范、標準及《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》，對醫(yī)院能耗監(jiān)管平臺的建設方案進行探討。

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、建設原則及目標

1.1 建設原則

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，建設覆蓋院區(qū)的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設原則可以總結(jié)為以下五點：

標準性－采用標準化的設計和標準化的產(chǎn)品，符合國家相關標準、規(guī)范要求，這也是是能耗平臺建設的前提。

安全可靠性－系統(tǒng)結(jié)構及配置成熟，具備長時間穩(wěn)定運行的能力。數(shù)據(jù)定期實施備份，平臺應用軟件應具備訪問權限控制功能。 對于改造項目，還應考慮實施的安全性，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－應具備良好的開放性和擴展性，能與相關系統(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，應充分利用現(xiàn)有資源和數(shù)據(jù)。

1.2 建設目標

（1）完成醫(yī)院能耗計量設備的選型、采購、安裝、調(diào)試等工程建設，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。對于新建項目，設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，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，應實現(xiàn)能耗監(jiān)測、能耗分析、能耗預警、能源報表等基本功能。

1.3 系統(tǒng)架構

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)絡采用三層結(jié)構，分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層和數(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)關進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)網(wǎng)關與計量裝置之間應采用符合通信協(xié)議標準的物理連接。數(shù)據(jù)網(wǎng)關應支持周期方式數(shù)據(jù)采集、固定時刻和當前時刻數(shù)據(jù)采集，應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)采用標準數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接口（如：OPC 協(xié)議和 Modbus 協(xié)議等）將相關能耗數(shù)據(jù)上傳至能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺服務器。

網(wǎng)絡傳輸層

將數(shù)據(jù)網(wǎng)關、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)平臺服務器。能耗信息數(shù)據(jù)包中應包含對應的建筑編碼和網(wǎng)關編碼，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、服務器、工作站、打印機和防火墻等組成，支持以太網(wǎng)絡通訊，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導和管理人員。通過服務器接口，擁有不同權限的用戶可以從 WEB 瀏覽客戶端查看到不同級別的數(shù)據(jù)信息。

2. 系統(tǒng)設計

各醫(yī)院項目應根據(jù)其能耗管理現(xiàn)狀，建設有針對性的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的設計應以簡單、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)絡架構，筆者了解到，目前國內(nèi)一些廠家也提出了四層網(wǎng)絡架構的概念。即在數(shù)據(jù)分析管理層與網(wǎng)絡傳輸層之間加入數(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。應該說，此種架構還是很有前瞻性的。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。在初步設計階段，各專業(yè)應結(jié)合設計任務書及各系統(tǒng)的架構，對符合能耗計量要求的點數(shù)進行統(tǒng)計。在系統(tǒng)說明中應明確系統(tǒng)應具備良好的開放性和擴展性。除此之外，預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、建筑年代久遠導致線路改造與圖紙不符等實際問題。這就需要設計人員投入相當大的精力到醫(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，部分用能設備老化。而且由于醫(yī)療服務的特殊性，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科室審核，并提出可行的應急預案。

（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滿足《導則》中“配用電流互感器的精確度等級應不低于 0.5 級”的要求。針對電氣施工工程中的風險制定合理的應急預案。

（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備安裝。根據(jù)《導則》要求，水表精確度不低于 B 級。同時應參考 JJG 162-2009 冷水水表檢定規(guī)程中 5.2 條關于水表準確度等級和*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、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，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，

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。

（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)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(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)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、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、風機、除濕機、空調(diào)控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(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，延長設備使用壽命，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(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、開關驅(qū)動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

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)過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設備，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，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)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，并對這些設備的狀態(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)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。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。

從火災預防，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人員。

（6）醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(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，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應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，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。

參考文獻：

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[2] JJG 162-2009 冷水水表檢定規(guī)程

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