成都京東方醫(yī)院電氣智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

朱 莉， 李 軍， 孫 瑜

(上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200041)

0 引言

成都京東方醫(yī)院是根據(jù)《四川省“十三五”衛(wèi)生計(jì)生事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》建設(shè)的三級(jí)甲等醫(yī)院。筆者所在單位作為總包設(shè)計(jì)電氣專業(yè)負(fù)責(zé)方，現(xiàn)結(jié)合實(shí)例，就如何規(guī)劃大型綜合民營(yíng)醫(yī)院的電氣智能化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療、智能的建筑和高效的管理的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行介紹，主要涉及成都京東方醫(yī)院的智能化電氣設(shè)計(jì)相關(guān)方案，可為電氣設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 電氣智能化設(shè)計(jì)概述

1.1 項(xiàng)目概述

成都京東方醫(yī)院總建筑面積約60萬(wàn)m2，其中一期建設(shè)面積約40萬(wàn)m2，設(shè)置床位兩千多張，以打造西南地區(qū)醫(yī)療航母作為建設(shè)目標(biāo)。包括綜合門診樓、醫(yī)技樓、急診樓、綜合住院樓、腫瘤中心、老年中心、婦兒中心、心血管/神經(jīng)中心、能源中心、高壓氧倉(cāng)及進(jìn)修實(shí)驗(yàn)樓(宿舍樓)；南側(cè)地塊包括創(chuàng)新、轉(zhuǎn)化、教學(xué)中心及行政會(huì)議、學(xué)術(shù)中心。

1.2 電氣設(shè)計(jì)基本原則

本項(xiàng)目在智能化設(shè)計(jì)中遵循如下原則。

(1)前瞻性：立足于當(dāng)前人、業(yè)務(wù)、設(shè)備設(shè)施管理等各方面的根本需求，更能適應(yīng)對(duì)未來(lái)智慧醫(yī)院智能化以及可持續(xù)發(fā)展的需求。

(2)擴(kuò)展性：使得未來(lái)擴(kuò)展的設(shè)施設(shè)備以及應(yīng)用系統(tǒng)易與原智慧醫(yī)院的架構(gòu)系統(tǒng)融合。

(3)開(kāi)放性：信息交換過(guò)程中采取國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)(如HL7等)，使得智慧醫(yī)院智能化系統(tǒng)具有很強(qiáng)的開(kāi)放性。

(4)創(chuàng)新性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)側(cè)重于圍繞如何為企業(yè)職工、醫(yī)護(hù)人員、管理人員等提供最適宜的就醫(yī)環(huán)境、工作環(huán)境而展開(kāi)，借助新興技術(shù)平臺(tái)，打造創(chuàng)新型的優(yōu)質(zhì)醫(yī)療系統(tǒng)。

(5)整合性：智能化系統(tǒng)規(guī)劃在數(shù)據(jù)和應(yīng)用集成的基礎(chǔ)上，整合數(shù)據(jù)中心和集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的融合。

1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

基于對(duì)成都京東方醫(yī)院建設(shè)的整體目標(biāo)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)計(jì)原則，以及滿足未來(lái)醫(yī)院智慧和智能化的可持續(xù)發(fā)展要求，本項(xiàng)目具體智能化系統(tǒng)(圖1)設(shè)計(jì)主要包含優(yōu)質(zhì)醫(yī)療體系、高效管理體系和智能建筑體系三個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)體系內(nèi)均包括若干子系統(tǒng)。

圖1 電氣智能化設(shè)計(jì)框圖

2 醫(yī)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

醫(yī)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是成都京東方醫(yī)院的核心部分。本項(xiàng)目需建立一套“可管理、高擴(kuò)展、多業(yè)務(wù)、高安全”的高效網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且需要保證本次建設(shè)中的核心設(shè)備都必須具備一定的擴(kuò)展性，以滿足將來(lái)幾年的業(yè)務(wù)系統(tǒng)增長(zhǎng)的需要。考慮到醫(yī)院內(nèi)信息點(diǎn)較多，涉及所有科室辦公、業(yè)務(wù)、設(shè)備運(yùn)營(yíng)等，為了保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，合理分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)流量，醫(yī)院分別設(shè)置內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))，且三個(gè)系統(tǒng)在物理上相互獨(dú)立。

內(nèi)網(wǎng)是整個(gè)醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的樞紐，承載著醫(yī)院的核心業(yè)務(wù)，如HIS、LIS、PACS、財(cái)務(wù)系統(tǒng)，醫(yī)院內(nèi)部自動(dòng)化辦公，行政、醫(yī)務(wù)和病房管理等過(guò)程中信息處理傳輸?shù)?；外網(wǎng)包含醫(yī)院核心應(yīng)用之外的其他所有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括互聯(lián)網(wǎng)接入、區(qū)域醫(yī)療互聯(lián)，醫(yī)保關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)外聯(lián)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、公共區(qū)域無(wú)線上網(wǎng)等。設(shè)備網(wǎng)主要面對(duì)已經(jīng)到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，除了安防、智能卡等智能化應(yīng)用系統(tǒng)使用，主要接入層設(shè)備均采用POE技術(shù)，并預(yù)留有線和無(wú)線的接入口，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入和擴(kuò)展提供預(yù)留。

根據(jù)今后醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)，核心節(jié)點(diǎn)之間的應(yīng)該有充足的帶寬資源來(lái)滿足日益增多的各種應(yīng)用對(duì)帶寬資源的需求。本次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)采用高性能、大容量的路由交換機(jī)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、匯聚層、接入層三層體系結(jié)構(gòu)。核心層主要完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)、提供虛擬網(wǎng)劃分、多協(xié)議路由等工作，同時(shí)要為各匯聚節(jié)點(diǎn)提供最佳傳輸通道；匯聚層把多臺(tái)來(lái)自接入層交換機(jī)的訪問(wèn)路徑進(jìn)行匯聚和集中，負(fù)責(zé)處理所有通信量的任務(wù)；接入層承擔(dān)接入所有信息節(jié)點(diǎn)的任務(wù)，將獲取數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，快速匯聚路由、均衡負(fù)載、控制流量等功能。與此同時(shí)，部署FIT AP解決方案對(duì)醫(yī)院進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，方便移動(dòng)終端靈活接入，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源、用戶、業(yè)務(wù)的融合管理。

3 主要子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

成都京東方醫(yī)院整個(gè)智能化系統(tǒng)包括眾多子系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)院的運(yùn)作。本文選取其中具有創(chuàng)新特色的子系統(tǒng)進(jìn)行介紹，主要有綜合布線系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、停車管理及車位引導(dǎo)系統(tǒng)、嬰兒防盜系統(tǒng)、VIP智慧病房系統(tǒng)、能源計(jì)量系統(tǒng)和智能建筑綜合運(yùn)維管控系統(tǒng)。

3.1 綜合布線系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)是為了滿足醫(yī)院信息通信的要求，該系統(tǒng)支持包括內(nèi)網(wǎng)(含Wi-Fi)、外網(wǎng)(含Wi-Fi及語(yǔ)音網(wǎng))、設(shè)備網(wǎng)及IPTV，四套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互獨(dú)立的通信聯(lián)網(wǎng)的需求，實(shí)現(xiàn)管理上的物理隔離。同時(shí)，鑒于本項(xiàng)目信息點(diǎn)數(shù)量龐大，為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性和可管理性，采用智能型電子配線管理系統(tǒng)，跟蹤配線架上所有端口的增加、移動(dòng)和改變狀況，記錄狀態(tài)報(bào)告，并能輔助網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)人員作跳線管理。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理方案，由前端圖像采集系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)、信息處理控制系統(tǒng)、圖像儲(chǔ)存系統(tǒng)等五大部分組成。

醫(yī)院監(jiān)控重要區(qū)域(如醫(yī)院主要出入口、門急診及各樓大廳等)于前端使用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，具備人臉識(shí)別及拾音接入功能模塊，便于接入拾音器，并在未來(lái)根據(jù)院方需要升級(jí)為以人臉識(shí)別技術(shù)取代傳統(tǒng)就診卡的就診模式。同時(shí)本方案結(jié)合智能視頻監(jiān)控技術(shù)，于前端使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過(guò)管理服務(wù)器分析視頻，及時(shí)響應(yīng)產(chǎn)生相關(guān)報(bào)警，報(bào)警服務(wù)器在接收到報(bào)警信號(hào)后可觸發(fā)預(yù)案設(shè)置的聯(lián)動(dòng)。

3.3 停車管理及車位引導(dǎo)系統(tǒng)

針對(duì)停車難易造成交通堵塞以及路邊違停造成二次擁堵等問(wèn)題，設(shè)計(jì)停車管理及車位引導(dǎo)系統(tǒng)，采用全視頻識(shí)別配置方式的出入口控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)出入口控制管理高度智能化，解決醫(yī)院各類出入口管理問(wèn)題；可準(zhǔn)確記錄和識(shí)別隨行車牌號(hào)碼，確保每一輛進(jìn)出的車輛有據(jù)可查、進(jìn)出可控；同時(shí)設(shè)置人臉抓拍系統(tǒng)，部署在出入口系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)出人員的管理和安全防范；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)誘導(dǎo)與尋車系統(tǒng)，車主可以通過(guò)各類引導(dǎo)設(shè)備快速智能存取車，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)車位的網(wǎng)上預(yù)約、提醒停車時(shí)間與在線支付，提高預(yù)約掛號(hào)的就診效率。

3.4 嬰兒防盜系統(tǒng)

遵照國(guó)家衛(wèi)計(jì)委關(guān)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)新生兒安全管理制度(試行)的通知，結(jié)合醫(yī)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)新生兒在院期間的安全高度重視和對(duì)社會(huì)高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，為新生兒在院期間的安全防護(hù)特制一套嬰幼兒防盜系統(tǒng)，包括無(wú)線信號(hào)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、應(yīng)用軟件管理子系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用射頻專利技術(shù)，通過(guò)在醫(yī)院安全區(qū)域安裝超強(qiáng)信號(hào)基站和非安全區(qū)域安裝監(jiān)控基站，在嬰幼兒身上佩戴低功耗射頻監(jiān)護(hù)智能環(huán)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)護(hù)功能。超強(qiáng)信號(hào)基站實(shí)時(shí)接收嬰兒監(jiān)護(hù)智能環(huán)所發(fā)出的射頻信號(hào)，并據(jù)此信號(hào)判斷嬰兒安全狀態(tài)，同時(shí)在產(chǎn)科病區(qū)的出入口安裝監(jiān)控系統(tǒng)，佩戴有防盜智能環(huán)的新生兒一旦進(jìn)入門禁覆蓋的區(qū)域內(nèi)，后臺(tái)控制終端和出入口門禁聲光報(bào)警系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)企圖盜竊嬰兒行為及時(shí)報(bào)警提示。

3.5 VIP智慧病房系統(tǒng)

全面智慧病房解決方案，旨在優(yōu)化病患住院照護(hù)體驗(yàn)，簡(jiǎn)化醫(yī)護(hù)工作流程。系統(tǒng)主要包括告警系統(tǒng)、用電安全子系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)。

其中，告警系統(tǒng)可以將告警信息分為四個(gè)等級(jí)，并可自行設(shè)置通知推送的人員賬號(hào)，一旦出現(xiàn)緊急告警，在第一時(shí)間通過(guò)短信和手機(jī)App推送的方式告知管理人員，實(shí)現(xiàn)快速告警處理。用電安全子系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可在護(hù)士站遠(yuǎn)程查詢各VIP病房?jī)?nèi)的智能開(kāi)關(guān)、插座等，并可在管理中心實(shí)現(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)線路電壓、漏電電流、線路功率、線路電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等用電數(shù)據(jù)的管理，以及區(qū)域內(nèi)所有用電開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程集控管理、自由分組設(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)等，同時(shí)每個(gè)患者都可以通過(guò)手機(jī)終端管理自己的房間甚至區(qū)域的燈光明暗度，不影響其他床位的休息。環(huán)境系統(tǒng)可對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行智能化管控，使之維持在一個(gè)較為舒適的范圍內(nèi)。在智慧病房管理系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)VIP病房區(qū)部署物聯(lián)網(wǎng)LoRa環(huán)境，連接智能插排、智能空開(kāi)、空調(diào)面板、溫濕度傳感器、紅外遙控、紅外人體感應(yīng)，打造智能物聯(lián)、互利互通的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景環(huán)境內(nèi)的環(huán)境監(jiān)控、人體感應(yīng)、設(shè)備控制的統(tǒng)一物聯(lián)管理。

3.6 能源計(jì)量系統(tǒng)

建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)通過(guò)對(duì)醫(yī)院建筑進(jìn)行詳細(xì)的能耗分析，安裝分類分項(xiàng)智能能耗計(jì)量裝置，采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)仁侄渭皶r(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗的在線監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，在保證供電可靠性并且不減少病人和醫(yī)務(wù)人員舒適體驗(yàn)的前提下，通過(guò)能耗分析和管理，大大減少醫(yī)院建筑的能耗，且三甲醫(yī)院節(jié)能潛力大，是建筑節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域。本系統(tǒng)主要由能耗分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)3部分組成。

其中，能耗分析系統(tǒng)可通過(guò)各種計(jì)量設(shè)備和各種傳感器設(shè)備收集計(jì)量獲得的數(shù)據(jù)，掌握醫(yī)院耗能趨勢(shì)，并通過(guò)用能趨勢(shì)圖，建立不同的能耗分析模型，快速定位耗能負(fù)荷高峰，并逐級(jí)定位高峰能耗的組成，為移峰填谷找到依據(jù)。而且可通過(guò)設(shè)置每日用能值定額管理用能，并將其與實(shí)際用能進(jìn)行對(duì)比，對(duì)可能出現(xiàn)的用能突增進(jìn)行預(yù)警，實(shí)現(xiàn)能耗信息采集自動(dòng)化和科學(xué)決策能耗目標(biāo)。系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)采集器，即通過(guò)各種協(xié)議方式傳輸?shù)闹虚g數(shù)據(jù)處理設(shè)備，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和重新封裝；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要利用網(wǎng)絡(luò)傳輸，將采集器整理和封裝的數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定、迅速地上傳至能耗檢測(cè)平臺(tái)。圖2為能源計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)架。

圖2 能源計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)架

以數(shù)據(jù)順利傳輸為前提，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮數(shù)據(jù)上傳至本地服務(wù)器平臺(tái)的平滑和穩(wěn)定性以及支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)的需要，對(duì)平臺(tái)的架構(gòu)理解見(jiàn)圖3數(shù)據(jù)接入分層圖。

圖3 數(shù)據(jù)接入分層圖

3.7 智能建筑綜合運(yùn)維管控系統(tǒng)

智能化集成管控系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“IBMS”)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)中間件的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，采用TCP/IP、BACnet、OPC、LONworks等多種協(xié)議，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備監(jiān)控、安防系統(tǒng)、消防、梯控或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間相互通訊，以及所有子系統(tǒng)的集成或直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

本系統(tǒng)采用軟聯(lián)動(dòng)和硬聯(lián)動(dòng)相結(jié)合的方式進(jìn)行，以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和效益最大化。在安全級(jí)別最高且不易更改的聯(lián)動(dòng)部分采用硬聯(lián)動(dòng)來(lái)完成。對(duì)于安全輔助功能及需靈活配置的聯(lián)動(dòng)部分采用軟聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，在關(guān)鍵的地方可以軟、硬聯(lián)動(dòng)同時(shí)用，以實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)