醫(yī)院智能樓宇設計的若干問題

文｜首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院 尚邦治

1 醫(yī)院樓宇智能化概念

智能建筑是現(xiàn)代樓宇建設的基本要求，智能化就是以建筑物為平臺，強調智能化系統(tǒng)設計與建筑結構的配合和協(xié)調，如：通信傳輸智能、樓宇智能 、消防智能、安保智能、辦公智能等，在技術應用方面主要涉及監(jiān)控技術應用、自動化技術應用等。數(shù)字化標準側重于：以數(shù)字化信息集成為平臺，強調樓宇物業(yè)與設施管理、一卡通綜合服務、業(yè)務管理系統(tǒng)的信息共享、網(wǎng)絡融合、功能協(xié)同，如：綜合信息集成系統(tǒng)（IBMS）、樓宇物業(yè)與設施管理系統(tǒng)（IPMS）、樓宇管理系統(tǒng)（BMS）、綜合安防管理系統(tǒng)（SMS）、“一卡通”管理系統(tǒng)（ICMS）等，在技術應用方面主要涉及信息網(wǎng)絡技術應用、信息集成技術應用、軟件技術應用等。

建筑自動化或樓宇自動化（BA）、通信自動化（CA）和辦公自動化（OA），這3個自動化通常稱為“3A”，它們是智能化建筑中最基本的，而且必須具備的基本功能。目前有些公司為了突出某項功能，以提高建筑等級和工程造價，又提出消防自動化（FA）和信息管理自動化（MA），形成“5A”智能化建筑，甚至有的文件又提出安保自動化（SA），出現(xiàn)“6A”智能化建筑，甚至還有提出“8A”、“9A”的。但從國際慣例來看，消防自動化和保安自動化等均放在BA中，信息管理自動化已包含在通信自動化內，通常只采用“3A”的提法。

2 計算機局域網(wǎng)成為通信的基礎設施

前幾年在建設智能化樓宇時，樓宇自動化、通信自動化和辦公自動化都是分別建設，各自為政，表現(xiàn)為消防系統(tǒng)一套、安全防范一套、監(jiān)控攝像頭一套、電話系統(tǒng)一套，各系統(tǒng)之間互不聯(lián)系，甚至在建設階段互相拆臺，互相干擾。

現(xiàn)在的樓宇智能化的思路是把各個系統(tǒng)整合到一個通信協(xié)議平臺上，各系統(tǒng)使用統(tǒng)一的通信平臺，這個平臺就是局域網(wǎng)。

計算機局域網(wǎng)在醫(yī)院的應用越來越廣泛，醫(yī)院中信息系統(tǒng)、醫(yī)療設備、語音、消防、安防監(jiān)控、空調控制、供電控制、供水控制、燈光控制等都需要通過局域網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。

醫(yī)療儀器設備近幾年發(fā)展的一個特點是網(wǎng)絡化。一種是設備運行在網(wǎng)絡環(huán)境下，如CT、核磁、床邊監(jiān)護等設備工作時都需要局域網(wǎng)的支持，這些設備通過局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)；第二種是數(shù)據(jù)共享需要網(wǎng)絡，如胃鏡設備通過網(wǎng)絡把幾臺胃鏡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯總到一臺服務器上，這樣可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；第三種是設備系統(tǒng)級網(wǎng)絡，如檢驗科的LIS。

醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)的應用。物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)的概念有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。醫(yī)院的很多管理，包括：病人的管理、藥品的管理、耗材的管理、物資的管理等都需要物聯(lián)網(wǎng)。

從這個意義上講，局域網(wǎng)已經(jīng)不單單是為醫(yī)院信息系統(tǒng)服務，局域網(wǎng)已經(jīng)成為醫(yī)院的基礎設施。

3 應該重視醫(yī)院樓宇工程中的前期設計階段

智能樓宇建設從設計階段開始，如果在設計中不能按照智能樓宇的要求進行設計，設計中出現(xiàn)的問題，是很難在以后進行改變的，應該重視智能樓宇的弱電基礎設計，在圖紙上為建設智能樓宇網(wǎng)絡奠定基礎。

智能樓宇設計理念上，首先要把弱電中的語音通信、廣播、電視、消防、安防監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡、門禁、病人呼叫通信、醫(yī)療設備通信、供水控制、供電控制、空調控制、燈光控制等作為一個系統(tǒng)設計。

智能樓宇要以通信為基礎，語音通信、廣播、電視、消防、安防監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡、門禁、病人呼叫通信、醫(yī)療設備通信、供水控制、供電控制、空調控制、燈光控制等都需要使用通信手段進行數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)在的智能樓宇是以網(wǎng)絡作為通信的基礎。

一座樓宇建設完成后要使用幾十年甚至上百年，樓宇裝修的周期是15年左右。由于使用時間長，裝修周期長，設計時要考慮樓宇智能控制系統(tǒng)要能滿足十幾年的使用需求。避免新樓建設完成就落后的局面出現(xiàn)，具體設計上要注意：

（1）樓宇中心機房設計

樓宇中需要中心機房。一個樓宇是一個相對獨立的信息系統(tǒng)，對于一個信息獨立體，應該為它設置中心機房，容納網(wǎng)絡設備、服務器、存儲設備等與信息有關的設備。

樓宇的中心機房是醫(yī)院中心機房的一個組成部分，醫(yī)院的中心機房是一個概念上的機房，它是由若干部分組成。

樓宇機房可以作為容災機房使用。容災工作是一項復雜的系統(tǒng)工程，它涉及的技術眾多，涉及面很廣，需要考慮的問題也很多。為了能夠很好地部署工作，一般認為，容災工作應該做好以下三方面的工作，分別是容災級別的分析與選定，容災系統(tǒng)方案的選擇，以及容災技術的選用。容災級別的選定，首先要明確的是建立容災系統(tǒng)的目標和期望是什么？也就是說面對什么樣的災難，我們需要實現(xiàn)什么層次、什么級別的容災，當然這要建立在系統(tǒng)所面臨的風險分析、所建容災系統(tǒng)對既有業(yè)務系統(tǒng)的影響分析以及投資回報分析的基礎之上。雖然說起來很簡單，只是三個分析，但是這三項分析卻是容災系統(tǒng)建設的一個前提，只有做好這三項分析才有可能做好容災級別的選定。在這里我們認為應該根據(jù)業(yè)務的重要程度不同、核心程度不同、用戶需求不同，而選擇不同的災備級別。

一般情況下認為容災級別可以分成數(shù)據(jù)級容災、應用級容災和業(yè)務級容災三個級別。

第一個級別是數(shù)據(jù)級容災。數(shù)據(jù)級容災的關注點在于數(shù)據(jù)本身，在災難發(fā)生之后要確保原有的數(shù)據(jù)不會丟失或者遭到破壞，但在數(shù)據(jù)級容災這個級別，發(fā)生災難時應用是會中斷的。在數(shù)據(jù)級容災方式下，所建立的異地容災中心可以簡單地把它理解成一個遠程的數(shù)據(jù)備份中心。數(shù)據(jù)級容災的恢復時間比較長，但是相比其他容災級別來講，它的費用比較低，而且構建實施也相對簡單。

第二個級別是應用級容災，應用級容災是在數(shù)據(jù)級容災的基礎之上，在備份站點同樣構建一套相同的應用系統(tǒng)，這樣可以保證關鍵應用在允許的時間范圍內恢復運行，盡可能減少災難帶來的損失，讓用戶基本感覺不到災難的發(fā)生，這樣就使系統(tǒng)所提供的服務是完整的、可靠的和安全的。應用級容災生產(chǎn)中心和異地災備中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是采用廣域網(wǎng)傳輸方式；同時應用級容災系統(tǒng)需要通過更多的軟件來實現(xiàn)，可以使多種應用在災難發(fā)生時進行快速切換，確保業(yè)務的連續(xù)性。

第三個級別是業(yè)務級容災，應該說是在數(shù)據(jù)級容災和應用級容災基礎之上的一個更高級別的容災，它是指在生產(chǎn)中心和容災中心對業(yè)務請求同時進行處理的一種容災方式，能夠確保業(yè)務持續(xù)可用。在災難發(fā)生時，保證所有的業(yè)務都是正常運行的，對于用戶來講是不受災難影響的。同時要達到所期望的業(yè)務級容災解決方案，不僅要在技術上做到所有受災難影響的應用程序可以平滑切換到備用系統(tǒng)，而且在業(yè)務操作流程上也有很嚴格的規(guī)定，這樣才可以保證業(yè)務操作的不中斷。

目前我們只是在一個本機房內有數(shù)據(jù)備份，沒有達到容災水平。從發(fā)展角度看，醫(yī)院需要容災系統(tǒng)，至少應該達到應用級容災。為了實現(xiàn)應用級容災，需要在目前主機房一定距離外建立容災機房，而新的樓宇機房可以承擔起容災機房的功能。

（2）樓宇樓層機房設計

由于單棟樓宇建筑面積較大，而一個機房管轄的半徑僅為80m左右，所以需要設置樓層機房。在樓層面積大于80×90m時，一個樓層可能需要設置兩個樓層機房。一個樓層機房可以管轄水平半徑80m的通信范圍，垂直3層樓范圍。

（3）醫(yī)療設備通信設計

醫(yī)院在建設智能樓宇中要考慮的一個問題是醫(yī)療設備對通信的需求，這是醫(yī)院樓宇智能化與其他樓宇智能化的不同之處?，F(xiàn)在醫(yī)療設備的一個特點是網(wǎng)絡化，醫(yī)療設備網(wǎng)絡化有幾種形式：一是原來很多醫(yī)療設備采用集中處理方式，現(xiàn)在轉為分布處理方式，在分布處理情況下，需要網(wǎng)絡支持；二是有些醫(yī)療儀器運行在終端和中央控制臺方式，終端和中央控制臺之間需要進行數(shù)據(jù)通信，這樣需要網(wǎng)絡支持；三是為了在多臺設備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享需要網(wǎng)絡。

在樓宇設計中要考慮醫(yī)療設備對網(wǎng)絡的需求，建設的網(wǎng)絡要能夠滿足醫(yī)療設備工作的需要。

（4）走廊天花板截面利用

走廊天花板內是多種樓宇設備的公共通道，包括空調管路、水管通道、強電電纜通道、網(wǎng)絡線纜通道、消防線纜通道、安防線纜通道、廣播線纜通道等。走廊天花板內的截面積是有限的，要容納上述所有設施需要精心設計。設計內容：一是如何容納上述所有設施；二是如何合理的排放上述設施，并且方便以后的維護工作和檢修操作。

（5）橋架設計

走廊天花板內的網(wǎng)絡線纜通道、消防線纜通道、安防線纜通道、廣播線纜通道等是以橋架的形式安裝在走廊天花板內。對于橋架的安裝有幾點需要注意的地方：一是要綜合考慮弱電橋架，弱電橋架供多個系統(tǒng)使用，橋架截面積要滿足所有弱電線纜布線的需要；二是橋架在走廊天花板內的位置要合理，不能偏居一隅；三是橋架距離樓板的距離，從布線操作和檢查線纜角度，橋架與樓板的距離至少10cm。

（6）橋架到房間的暗管設計和選型

在工程中，從樓道橋架到房間內信息插座之間的暗管不能使用PVC管。使用PVC管的一個問題是抗干擾能力弱，由于網(wǎng)絡布線使用的都是6類線，6類線的設計帶寬是1000M。6類線對于環(huán)境的要求高，而PVC管沒有抗干擾能力。另一個問題是大樓的防雷地線是和樓宇鋼筋相連，在有雷擊電流通過地線時將對沒有抗干擾能力的6類線產(chǎn)生影響，在嚴重情況下會造成網(wǎng)絡設備損壞。

為了保證工程質量，網(wǎng)絡布線應該使用金屬管。金屬管可以與橋架進行等電位連接，這樣起到屏蔽作用，保護了6類線免受干擾，也能避免雷擊對網(wǎng)絡的影響。

（7）物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的設計

物聯(lián)網(wǎng)是在網(wǎng)絡基礎上發(fā)展而來的。物聯(lián)網(wǎng)從最初誕生就充分沿用了現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術，每一項組成的設計都參照了網(wǎng)絡的關鍵要素和技術。網(wǎng)絡是人依靠固定終端，實現(xiàn)互聯(lián)，實現(xiàn)人與人的通信。而物聯(lián)網(wǎng)是依靠固定和移動的網(wǎng)絡終端實現(xiàn)物與物的互聯(lián)，實現(xiàn)人與物的互聯(lián)，不需要人的干預就可以智能運轉?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡的延伸，是由人及物的延伸。

在物聯(lián)網(wǎng)上通過芯片自動讀取物品信息，并通過網(wǎng)絡傳遞信息，物品會自動的獲取信息并進行傳遞，使得信息的處理——獲取——傳遞整個過程有機地聯(lián)系在一起。

物聯(lián)網(wǎng)包括物資傳送功能、信息獲取功能、信息傳輸功能、信息管理功能。在硬件設施上需要有物資傳送平臺，需要有網(wǎng)絡平臺，需要有信息自動識別系統(tǒng)。

建設物聯(lián)網(wǎng)需要在樓宇設計階段進行物資傳送設計、網(wǎng)絡設計、信息識別設計。在樓宇設計和施工階段缺少物聯(lián)網(wǎng)基礎設施上設計和實施，在后期建設物聯(lián)網(wǎng)過程中將增加很多困難。參考文獻

1 《綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》（GB 50312-2007）

2 《信息安全管理實用規(guī)則》（GB 19716-2005）

3 北京地區(qū)醫(yī)院信息系統(tǒng)基礎設施建設指南