摘要：綜合性醫(yī)院作為大型公共機構，耗能問題日益突出，構建能源監(jiān)管平臺對醫(yī)院能耗量化管理以及效果評估已經成為迫切需要。基于醫(yī)院已建成并投入使用的能耗監(jiān)管系統(tǒng)，通過云架構的能源監(jiān)管平臺建設與應用研究，扎實有效地推進醫(yī)院能源管理工作。

關鍵詞：節(jié)約型醫(yī)院；能源管理；能源管理系統(tǒng)；云平臺

0.引言

隨著我國經濟發(fā)展水平和生活質量的提高，建筑能耗約占社會終端總能耗的1/3左右。在我國現有的約600億^m2的既有建筑中，只有5%采取了能源效率提高措施。因此，我國建筑能耗監(jiān)管需求巨大。與普通公共建筑在用能方面相比，醫(yī)院由于人員密度大、用能系統(tǒng)復雜、運行時間長等特點，因此其能耗比一般公共建筑明顯偏高。此外，隨著近些年醫(yī)療科技的發(fā)展（大型醫(yī)療設備的引進）和就診環(huán)境的改善（大型中央空調系統(tǒng)的運行），醫(yī)院能耗不斷上漲。某三級綜合醫(yī)院是一所醫(yī)科大學直屬教學醫(yī)院，建筑面積15.99萬^m2，開放床位1342張。醫(yī)院根據采集建筑能耗統(tǒng)計數據需要，結合醫(yī)院設備設施管理、局部能耗與系統(tǒng)能耗管控和分析傳統(tǒng)醫(yī)院能耗監(jiān)管系統(tǒng)中的問題，與系統(tǒng)提供商合作研發(fā)搭建基于云架構的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。能耗監(jiān)管平臺的建立為醫(yī)院實時獲知各科室、病區(qū)、部門的實時水、電、氣、暖各能耗數據，并實現進行各種分析對比，按部門（管理單元）、建筑單元橫向或縱向查詢等，為醫(yī)院能源管理和用能決策的提供了技術工具或手段，通過能耗統(tǒng)計和分析技術手段，找出能源浪費的關鍵環(huán)節(jié)，并采取有效的節(jié)能措施和管理辦法加以改進從而達到管理節(jié)能的目的，提升了醫(yī)院的能源管理和決策水平。

1.監(jiān)管平臺系統(tǒng)架構

醫(yī)院能源監(jiān)管云平臺是建立起一個基于云構架的綜合數據服務中心，通過物聯(lián)網、互聯(lián)網、云計算和大數據處理技術以及建筑信息系統(tǒng)（IBMS），建立城市級智能建筑的對象模型，通過數據采集、實時傳輸、集中存貯和共享以及深度的數據挖掘，將建筑智能化設備信息、建筑能耗信息和建筑運行的能效信息進行有效的整合，為使用者提供舒適、節(jié)能的建筑使用體驗的信息服務。系統(tǒng)建成后的系統(tǒng)構架如圖1所示。

系統(tǒng)采用B/S網絡架構。醫(yī)院相關職能部門或操作人員通過授權可以在辦公網絡或互聯(lián)網訪問本系統(tǒng)實現數據查詢和管理，系統(tǒng)業(yè)務流程清晰。其核心技術先進，操作便捷，人機交互過程簡單清晰，能夠滿足各種不同層次管理權限的人員使用需求。能提供完善的分級授權訪問方式，以保障系統(tǒng)管理的安全性。

2.監(jiān)管平臺主要系統(tǒng)組成

2.1系統(tǒng)功能

醫(yī)院能耗監(jiān)測平臺系統(tǒng)是在水電實施建設的基礎上，實現能源消耗的分類、分項、分戶計量與監(jiān)管，掃除用能區(qū)域監(jiān)測“死角"；快速、準確采集、顯示和統(tǒng)計各用能監(jiān)測點的能耗數據，滿足實時查看各監(jiān)測點能耗數據的要求，降低人力成本和工作量，提升用能數據收集、整理的準確和高效；建立組織數字節(jié)能臺帳和一鍵式報表統(tǒng)計處理；提供對節(jié)能改造項目實施完成后成效對比情況展現；實現本地化IT服務，貼身化的定制開發(fā)，滿足組織節(jié)能管理的可持續(xù)發(fā)展；實現對室內環(huán)境數據的監(jiān)測與管理，科學、有效地分析建筑內能源消耗的狀態(tài)，從而更合理的采取節(jié)能措施，有效節(jié)能。

2.2電能計量與監(jiān)測系統(tǒng)

根據現場負荷的性質和供電回路分布情況，可分為照明用電、動力用電、空調用電、特殊區(qū)域用電以及重要醫(yī)療設備用電。照明用電：計量表具安裝在樓層相應配電箱供電回路中。普通照明配電箱、應急照明配電箱分別安裝，避免跨科室計量的情況?？照{用電：空調系統(tǒng)相關的冷熱源設備及系統(tǒng)輸送設備、空調末端設備、凈化設備等幾個用電分類的子項，在相應的配電箱供電回路中均安裝計量表具進行單獨計量，保證能夠完整的體現空調這部分電量的使用情況。動力用電：用電量較大的集中負荷一般由低壓配電室直接供電，此類負荷單獨設置計量表具，此部分表具可安裝低壓配電室；采用鏈式供電的負荷，根據負荷的使用性質，可在出線端集中安裝計量表具，也可在每個末端配電箱單獨安裝計量表具。特殊區(qū)域用電：對數據機房、鍋爐房、水泵房、ICU區(qū)、手術室等能耗密度高、耗電大的用電區(qū)域劃分為特殊區(qū)域，均實行單獨計量，相關的配電箱以及大型用電設備均單獨安裝計量表具。大型醫(yī)療設備用電：大型醫(yī)療設備用電占醫(yī)院整體用電量比重較大，對重要的醫(yī)療設備均采用專用表具進行單獨計量，以了解其具體的運行情況。

2.3用水計量與監(jiān)測系統(tǒng)

根據醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設需求的理解和《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》（試行）要求，醫(yī)院用水監(jiān)測與計量系統(tǒng)主要可分為冷水和熱水計量兩部分，根據不功能區(qū)域及不同單體樓分別設置冷熱水遠傳水表進行計量。計量表的安裝應不影響供水系統(tǒng)正常運行和供水流量，應單獨設置支架（座），避免對管道產生附加壓力。在水質較差或含雜質較多的地區(qū)，水表前應設置便于維護的過濾裝置，避免水表因卡死造成不能正常使用的現象。

冷水部分。總用水：根據供水管網分布情況，整個院區(qū)共有兩路市政供水。這部分建議采取和水務公司數據進行共享。重點區(qū)域用水：對重點醫(yī)院區(qū)域用水量進行監(jiān)測。其他單體建筑用水：主要對實驗中心、食堂、鍋爐房、空調冷卻塔補水用水量進行監(jiān)測，為醫(yī)院各部門、科室獨立核算提供數據依據。熱水部分?？傆盟簾嵩矗河稍簠^(qū)鍋爐房供給蒸汽作為生活熱水換熱的熱源。經換熱站交換后提供生活熱水。熱水系統(tǒng)分低區(qū)、中區(qū)和高區(qū)，生活熱水監(jiān)測與計量共需安裝遠傳水表（熱）為6塊（一級計量表），分別安裝在各區(qū)換熱器供回水管處。

3.AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

3.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結合《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、能效數據，監(jiān)測以電能質量、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。

3.2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)，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數據服務等方面的設計，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。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)，電能質量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

3.3平臺拓撲圖

3.4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、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。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、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務，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、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現動力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，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，實現配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

（4）醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發(fā)現能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

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

③　區(qū)域能效比：實現建筑單位內區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)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：各個科室能耗對比，實現能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

（5）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)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、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。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

（6）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、大數據、云計算等現代信息技術，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，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“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，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。

（7）醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)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，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數據可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現對建筑電氣安全預警?，F場設置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，重點關注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

（8）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，以此實現對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

（9）醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數量比較多，由于部分區(qū)域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)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，關閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

（10）醫(yī)院消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，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。

（11）醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，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，使電能計量出現混亂。對于醫(yī)院的精密化驗設備可能會產生干擾。

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，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)，從而實現諧波治理和無功補償。

（12）醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數據分析等功能。

（13）醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監(jiān)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(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。