物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社區(qū)醫(yī)院建筑節(jié)能管理中的應(yīng)用研究

孔垂柳 張建奇 周博文

【摘要】2013年7月住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)展改革委批準(zhǔn)發(fā)布的《社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》是社區(qū)醫(yī)院（社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、站）建設(shè)項(xiàng)目投資的重要依據(jù)，提出“社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、站的建設(shè)，應(yīng)貫徹安全、適用、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的原則”。數(shù)年的工程建設(shè)周期和數(shù)十年甚至上百年的運(yùn)維周期，是工程項(xiàng)目生命周期的一個特點(diǎn)，特別是醫(yī)院建筑屬于重要公共建筑，具有全天候開放、能耗高、連續(xù)運(yùn)行等特征，在數(shù)十年的運(yùn)維過程中，更加需要做好能耗管控，設(shè)備設(shè)施運(yùn)行和維護(hù)管理等綜合管理。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及對于低碳環(huán)保的要求，社區(qū)醫(yī)院建筑要向綠色醫(yī)院建筑邁進(jìn)，在實(shí)現(xiàn)智能控制的基礎(chǔ)上，優(yōu)化調(diào)配管理各項(xiàng)資源，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，更加科學(xué)的創(chuàng)造效益，同時為智慧醫(yī)院建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】社區(qū)醫(yī)院；節(jié)能；物聯(lián)網(wǎng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.097

現(xiàn)今已邁入21世紀(jì)第二個十年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展迅速，其中在建筑節(jié)能管理領(lǐng)域中表現(xiàn)尤為突出[1]。王衡[2]在基于BIM物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工程施工監(jiān)測指揮系統(tǒng)研究中表示，實(shí)現(xiàn)了各個監(jiān)測點(diǎn)的信息共享，也便于對建筑工地現(xiàn)場的統(tǒng)一管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧建筑領(lǐng)域具有重要意義，并基于物聯(lián)網(wǎng)對能源管理應(yīng)用、空間管理應(yīng)用、設(shè)施管理應(yīng)用、安防管理應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用、智能家居運(yùn)用進(jìn)行了具體分析。

公共建筑節(jié)能降耗一直以來都是我國節(jié)能減排工作的重點(diǎn)。加強(qiáng)節(jié)能管理、高效用能是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十二五”、“十三五”規(guī)劃的重要內(nèi)容。當(dāng)前，節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念已受到廣泛重視和推廣，醫(yī)院建筑屬于大型公共建筑，具有全天候開放、能耗高、連續(xù)運(yùn)行等特征[3]，衛(wèi)生領(lǐng)域隨即提出了綠色醫(yī)院的理念，各級、各類醫(yī)院的建設(shè)和運(yùn)營均需要遵循我國建設(shè)節(jié)約型社會的主張。

社區(qū)醫(yī)院（社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、站）是提供基本衛(wèi)生服務(wù)，滿足人民群眾日益增長的衛(wèi)生服務(wù)需求的有效途徑，提高人民健康水平的重要保障。近年來，隨著醫(yī)院改革不斷深化，以及人們健康意識的不斷增強(qiáng)，社區(qū)醫(yī)院作為最小單位的綜合醫(yī)院，業(yè)務(wù)量持續(xù)增長，醫(yī)院的建筑能源消耗水平呈現(xiàn)自然增長的趨勢，如何有效提升能源利用效率，合理控制能耗增長是醫(yī)院后勤管理人員面臨的最為現(xiàn)實(shí)及嚴(yán)峻的問題[4]。

1、研究內(nèi)容

借鑒醫(yī)療行業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式，構(gòu)建從分項(xiàng)計量為主到以“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能管理的醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理系統(tǒng)，通過實(shí)時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、節(jié)能決策等功能，實(shí)現(xiàn)社區(qū)醫(yī)院的各區(qū)域、各設(shè)備的實(shí)時采集、能耗公示及分析上報?？赏ㄟ^數(shù)據(jù)研究主要能耗因素，進(jìn)行節(jié)能工程、實(shí)時用能的全方位監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)從實(shí)施決策到實(shí)施后的節(jié)能效果監(jiān)督、再到節(jié)能效果驗(yàn)證的一體化的監(jiān)督，使整個醫(yī)院的后勤運(yùn)營保障更加合理、高效。

基于能源管理、能耗監(jiān)測系統(tǒng)，研究醫(yī)院后勤管理的各子系統(tǒng)接入條件，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、電梯子系統(tǒng)等，結(jié)合系統(tǒng)中集成、積累的能耗數(shù)據(jù)，不僅可以推動建立節(jié)能模型，制定節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能實(shí)效，而且可以構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能的后勤管理統(tǒng)一集中式系統(tǒng)，為社區(qū)醫(yī)院向綠色醫(yī)院、智慧醫(yī)院轉(zhuǎn)變提前鋪路。

2、研究方法

2.1 社區(qū)醫(yī)院能耗現(xiàn)狀分析

在醫(yī)院后勤運(yùn)營保障各項(xiàng)工作中，醫(yī)院能源管理是順利、高效實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)診療目標(biāo)的重要前提。社區(qū)醫(yī)院（社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、站）承擔(dān)所在社區(qū)的戶籍人口及外來人口的預(yù)防、保健、醫(yī)療、康復(fù)、健康教育和生育指導(dǎo)等功能。太陽宮社區(qū)醫(yī)院功能定位為康復(fù)醫(yī)院和社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，開設(shè)有全科診室、中醫(yī)診室、康復(fù)治療診室、婦女保健和生育技術(shù)指導(dǎo)室、眼病防治室及口腔科等診室，為太陽宮及香河園等鄰近八個街道及地區(qū)68.12萬人口提供醫(yī)療、護(hù)理、康復(fù)、醫(yī)養(yǎng)結(jié)合及住院診療服務(wù)。院區(qū)包括急診部、門診部、住院部、醫(yī)技科室以及后勤保障、行政管理、院內(nèi)生活用房等7大功能區(qū)域。太陽宮社區(qū)醫(yī)院后勤保障部門需要根據(jù)醫(yī)院建筑所涉及的建筑結(jié)構(gòu)、水電氣熱暖、信息通訊、樓宇智控、景觀道路、裝飾裝修等公共系統(tǒng)，以及醫(yī)用保障所涉及的氣體系統(tǒng)、物流傳輸系統(tǒng)、停車系統(tǒng)、凈化層流系統(tǒng)、放射防護(hù)系統(tǒng)、醫(yī)療信息化系統(tǒng)、大型醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)、消防和安防系統(tǒng)等各專業(yè)系統(tǒng)分別進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)。目前，該社區(qū)醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀如下：

2.1.1能耗高，管理基礎(chǔ)弱

太陽宮社區(qū)醫(yī)院的能耗包括：采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、蒸汽、熱水、照明、醫(yī)技設(shè)施及其他動力設(shè)施等能耗。其中，空調(diào)能耗（采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)）和供熱能耗（熱水、蒸汽）占有很大份額，經(jīng)過前期數(shù)據(jù)搜集和現(xiàn)場調(diào)研，顯示在該醫(yī)院能耗結(jié)構(gòu)圖中電能消耗占比最大，約占64%，燃?xì)饧s占11%，主要用在供應(yīng)蒸汽、熱水、消毒、洗滌及廚房。從用電量分析，空調(diào)約占50%，照明、插座約占34%，檢驗(yàn)和化驗(yàn)等醫(yī)技設(shè)施、空調(diào)、照明是醫(yī)院節(jié)能管理的重點(diǎn)。

由于歷史原因，醫(yī)院在能源結(jié)構(gòu)設(shè)計、能耗設(shè)備管理、能效水平提升以及用能安全監(jiān)測等方面，缺乏行之有效的手段；能源數(shù)據(jù)多數(shù)采用人工收集的方式采集，數(shù)據(jù)的及時性、準(zhǔn)確性以及電子化存儲受到制約，無法實(shí)現(xiàn)國家要求的能耗分類分項(xiàng)計量；不能進(jìn)行能源、能耗與能效的信息采集與數(shù)據(jù)分析處理，以及以安全用電為主的用能安全管理；難以按照科室、樓層計量以致不能準(zhǔn)確考核科室能耗成本，影響定額能耗管理及獎懲等管理手段實(shí)施。

2.1.2信息化程度低

近年來，該醫(yī)院信息化建設(shè)尤其是診療信息化建設(shè)發(fā)展很快，后勤運(yùn)營保障體系的信息化建設(shè)卻相對滯后。因此，作為后勤保障工作的重要環(huán)節(jié)，存量能源綜合管理難以匹配快速發(fā)展的診療信息化速度，能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析困難，通過數(shù)據(jù)深度加工，發(fā)現(xiàn)能源消耗異常，排查能源使用問題，從而提升能源管理水平，降低能耗的措施缺乏。

總體來看，該社區(qū)醫(yī)院存在著能源需求多樣化，環(huán)境品質(zhì)要求高；能耗總量大，電能消耗在總能耗中的比例高；能耗變化與多因素有關(guān)；信息化、數(shù)字化、可視化系統(tǒng)建設(shè)滯后，缺乏醫(yī)技設(shè)備運(yùn)行策略差異化等系統(tǒng)性節(jié)能思路等醫(yī)院能源管理存在的普遍問題。

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社區(qū)醫(yī)院節(jié)能管理平臺建設(shè)

構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社區(qū)醫(yī)院節(jié)能管理平臺，其目標(biāo)在于通過實(shí)時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、節(jié)能決策等功能，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的各區(qū)域、各設(shè)備的實(shí)時采集、能耗公示及分析上報。

太陽宮社區(qū)醫(yī)院從醫(yī)院綜合管理體系化建設(shè)的需要出發(fā)，總結(jié)了醫(yī)院從信息化到數(shù)字化、智能化的發(fā)展規(guī)律，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、可視化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，采用科研課題+平臺建設(shè)+服務(wù)運(yùn)營模式，從能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)入手，以將“醫(yī)院后勤一體化綜合運(yùn)營保障體系建設(shè)”的創(chuàng)新理念付諸實(shí)施為指導(dǎo)，已投入使用的醫(yī)院能耗監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，可以在保證絕對的安全性、一定的舒適性以及必要的便利性前提下，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化、能耗降低、能效提升三重目標(biāo)。

系統(tǒng)的主要應(yīng)用功能有：

能源狀況的基本監(jiān)測信息，對醫(yī)院內(nèi)能耗情況進(jìn)行全面的監(jiān)視，實(shí)時掌握能源消耗情況，找出能源消耗異常值。為出具單位面積能耗（KPI）等多種相關(guān)能耗指標(biāo)報告為能耗統(tǒng)計、能源審計提供數(shù)據(jù)支持。

能源計量統(tǒng)計和分析，通過對醫(yī)院能源大數(shù)據(jù)分析，精確提示醫(yī)院存量能源使用過程中在能耗與能效方面的可優(yōu)化空間?？梢孕纬纱媪磕芎那€，見圖1，與優(yōu)化后的節(jié)能曲線相比較，得出客觀可靠的效益分析報告，提高能效，降低能耗；可以根據(jù)醫(yī)院用能結(jié)構(gòu)與負(fù)荷曲線形成醫(yī)院綜合能源站建設(shè)依據(jù)，通過高效清潔能源與新能源利用，改善醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)。

社區(qū)醫(yī)院節(jié)能模型的建立和優(yōu)化，即設(shè)置分區(qū)域、分系統(tǒng)、分設(shè)備的社區(qū)醫(yī)院節(jié)能模型，依據(jù)能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)完成模型數(shù)值校驗(yàn)，通過算法優(yōu)化提升模型的精準(zhǔn)度，指導(dǎo)節(jié)能管理的精細(xì)化。依托節(jié)能模型和數(shù)據(jù)分析，制定合理的能耗指標(biāo)，制定能耗定額化、預(yù)測性的管理手段，出具醫(yī)院能耗定額管理參照建議。建立社區(qū)醫(yī)院節(jié)能模型的要素為：

（1）能耗排名（Energy Ranking）。不同時間范圍下，能源管理組的能耗值排序，找出能效最低和最高的設(shè)備單位。

（2）能耗比較（Energy Comparison）。不同時間范圍內(nèi)，能源管理組的能耗值比較。

（3）日平均報告（Average Daily Profile）。任何一天每15分鐘平均能耗需求的報告，摸清能耗模式并找出超出預(yù)期的能耗峰值需求。

（4）偏差分析（Deviation Report）。任何一天不同時段能耗值與管理設(shè)定值的偏差，分析實(shí)際能耗值超出能耗使用計劃值的趨勢，找到能耗增加的傾向。

（5）最大值/最小值分析（Max/Min Value Analysis）。不同時間范圍內(nèi)能耗值的最大值/最小值分析，分析各系統(tǒng)和設(shè)備能源消耗和時間的相關(guān)關(guān)系。

3、研究結(jié)果及分析

研究社區(qū)醫(yī)院節(jié)能策略：從分項(xiàng)計量到基于能源物聯(lián)網(wǎng)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能。

3.1 社區(qū)醫(yī)院“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能管理平臺建設(shè)的指導(dǎo)思想

基于能源物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院智慧節(jié)能管理平臺建設(shè)應(yīng)充分結(jié)合醫(yī)療衛(wèi)生主管部門與住建部關(guān)于綠色醫(yī)院用能標(biāo)準(zhǔn)、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、用電安全相關(guān)指標(biāo)以及其他用能指標(biāo)，并與國家能源政策與用能模式改革有機(jī)結(jié)合，以優(yōu)化醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)、降低能耗、提升能效，提升醫(yī)院用能管理水平，加強(qiáng)用能安全、改善醫(yī)療環(huán)境，在能源費(fèi)用降低的同時促進(jìn)醫(yī)院利潤增長為目標(biāo)，強(qiáng)化科技與專業(yè)協(xié)作與新技術(shù)應(yīng)用，奠定未來“萬物互聯(lián)”的智能化醫(yī)院后勤管理新模式。

3.2 社區(qū)醫(yī)院“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能管理平臺建設(shè)重點(diǎn)

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能管理平臺通過能源分類分項(xiàng)計量與智慧端口應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)按照分類、分項(xiàng)原則，進(jìn)行醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)分析與能源賬單分析；通過分類分項(xiàng)能耗實(shí)時監(jiān)測、趨勢跟蹤與對比，總結(jié)醫(yī)院用能規(guī)律，提供用能負(fù)荷錯峰管理依據(jù)，縮短異常能耗發(fā)現(xiàn)、定位與處理時間，減少能源浪費(fèi)；按照醫(yī)院管理中信息、物資、設(shè)備、人員、資金等范疇，空間功能區(qū)域以及流程與診療需要相適應(yīng)的思路，在系統(tǒng)建設(shè)中，創(chuàng)新性應(yīng)用醫(yī)院能耗八大率概念，將床位數(shù)、住院率、總收入、人員比、設(shè)備量、投資額、均攤數(shù)以及建筑面積等與能源管理相結(jié)合，形成獨(dú)具特色的醫(yī)院能源管理考核指標(biāo)；利用科室排名、定額管理、超額告警等管理工具提升能源管理水平。通過能源大數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院異常用能、低效用能、能源損耗、能源浪費(fèi)等環(huán)節(jié)，形成針對性節(jié)能整改建議，達(dá)到提升能效、節(jié)能減排的效果。

結(jié)論：

在能源物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，發(fā)展醫(yī)院建筑物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，基于能源物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建社區(qū)醫(yī)院“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能管理平臺，對醫(yī)院各類基礎(chǔ)設(shè)施資源管理系統(tǒng)及其空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，可以實(shí)現(xiàn)社區(qū)醫(yī)院建筑能耗管理與設(shè)備運(yùn)維全生命周期管理，使運(yùn)維管理更加及時、有效、直觀和智能，為醫(yī)院的資源規(guī)劃及科學(xué)調(diào)度提供可靠依據(jù)?；卺t(yī)院能源物聯(lián)網(wǎng)、建筑物聯(lián)網(wǎng)以及設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)院后勤一體化綜合運(yùn)營保障體系建設(shè)是未來醫(yī)院后勤管理的發(fā)展方向。在當(dāng)前醫(yī)院信息化發(fā)展的技術(shù)條件下，北京太陽宮社區(qū)醫(yī)院圍繞安全、品質(zhì)、高效的原則，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等新技術(shù)，以醫(yī)院建筑節(jié)能為切入點(diǎn)，構(gòu)建智能化醫(yī)院后勤運(yùn)營保障體系，將會在實(shí)現(xiàn)醫(yī)院后勤管理的綠色化、智能化，在數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的探索上有所為、有所成。

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