電能監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)在三甲醫(yī)院的應(yīng)用和發(fā)展

張浩

[摘? ? 要]通過(guò)電能監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)院建筑體內(nèi)各病區(qū)的用電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效形成分時(shí)、分區(qū)域的用電報(bào)告。并以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可以對(duì)醫(yī)院主要的耗能設(shè)備在當(dāng)前運(yùn)行模式下的電能情況進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)的現(xiàn)象，改進(jìn)能源管理機(jī)制，做到精細(xì)化用能，降低能源成本，積極響應(yīng)國(guó)家政策要求，為建設(shè)綠色醫(yī)院、節(jié)能醫(yī)院起到積極推動(dòng)作用。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能降耗;數(shù)據(jù)分析;發(fā)展前景

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM933.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–0–03

Application and Development of Power Monitoring

Platform Construction in Tertiary Hospitals

Zhang Hao

[Abstract]Through the power monitoring platform system， the power consumption status of each ward in the hospital building is monitored， and the time-sharing and sub-regional power consumption report is effectively formed. And based on this data， we can evaluate the power situation of the main energy-consuming equipment in the hospital in the current operating mode， discover the phenomenon of energy waste in time， improve the energy management mechanism， achieve refined energy use， reduce energy costs， and actively. In response to national policy requirements， it will play an active role in promoting the construction of green hospitals and energy-saving hospitals.

[Keywords]energy saving and consumption reduction; data analysis; development prospects

2011年和2017年，國(guó)務(wù)院先后下發(fā)了關(guān)于“十二五”和“十三五”期間的節(jié)能減排綜合性工作方案，明確要求推動(dòng)建筑節(jié)能，建立能耗定額管理制度，加快能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)和節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)。近些年國(guó)家針對(duì)大型公共建筑特別是綜合醫(yī)院實(shí)施電能監(jiān)測(cè)、節(jié)能降耗政策的推進(jìn)力度加大。越來(lái)越多的醫(yī)院對(duì)能源成本愈發(fā)重視，加強(qiáng)對(duì)醫(yī)院各類(lèi)用能監(jiān)管，減少能源浪費(fèi)，提高能源利用率，在確保正常醫(yī)療需求的同時(shí)最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)用能、合理用能，遏制不斷上漲的能源成本，已經(jīng)成為各大醫(yī)院未來(lái)發(fā)展必須考慮的問(wèn)題。

（1）醫(yī)院能耗的特點(diǎn)。醫(yī)院建筑電能為一般公共建筑的1.6～2倍;醫(yī)院電能的構(gòu)成：集中供冷、供熱及醫(yī)療用電;醫(yī)院電能中，空調(diào)用電約占45%～55%，照明插座用電約占30%，醫(yī)療占15%～25%。

（2）醫(yī)院用電管理中存在的主要問(wèn)題。用電管理較為粗放，對(duì)部門(mén)科室的用電監(jiān)管力度不足;缺少對(duì)重要耗能設(shè)備運(yùn)行模式優(yōu)化，電能利用率偏低;普遍存在空調(diào)溫度過(guò)低、開(kāi)窗等電能浪費(fèi)的問(wèn)題;大部分科室存在免費(fèi)使用的思想，節(jié)能降耗的意識(shí)淡漠;部分大型醫(yī)療設(shè)備保障系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)用電遠(yuǎn)高于醫(yī)療設(shè)備本身消耗。

（3）解決方案的總體思路。建立在線電能計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng);提供電能統(tǒng)計(jì)分析和日常運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng);建立醫(yī)院電能評(píng)估指標(biāo)體系，實(shí)施科學(xué)量化管理。

1 系統(tǒng)總體解決方案

1.1 概述

電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在保證用電技術(shù)安全、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理的條件下，充分利用醫(yī)院原有設(shè)備，對(duì)醫(yī)院用電設(shè)備進(jìn)行合理和經(jīng)濟(jì)用能分析、用電成本分?jǐn)偡治龊驮\斷，對(duì)標(biāo)行業(yè)電能指標(biāo)、確定醫(yī)院用電基準(zhǔn)、制定合理節(jié)能目標(biāo)，通過(guò)強(qiáng)化節(jié)能管理、優(yōu)化運(yùn)行方式以提高用電設(shè)備耗能水平，達(dá)到降低醫(yī)院?jiǎn)挝幻娣e用電能耗、人均用電能耗和醫(yī)院總體節(jié)能降耗的目標(biāo)。

電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍基于PDCA循環(huán)管理流程，通過(guò)電能監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)，從電能的分項(xiàng)采集和計(jì)量開(kāi)始，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、整合、處置環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的可視化管理。對(duì)醫(yī)院電能狀況進(jìn)行基于用電設(shè)備合理和經(jīng)濟(jì)節(jié)能分析，用電成本分?jǐn)傇\斷，對(duì)標(biāo)同行業(yè)先進(jìn)水平，合理設(shè)定電能目標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)能空間。根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際情況制定行之有效的節(jié)能方案，并依據(jù)方案實(shí)施前后的電能數(shù)據(jù)驗(yàn)證節(jié)能效果，在接下來(lái)的節(jié)能周期內(nèi)做到持續(xù)改進(jìn)。

1.2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和配置

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和配置如圖1所示。

1.2.1 用電監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)的采集和配置

采集設(shè)備主要由各類(lèi)智能儀表組成，根據(jù)不同線路和管網(wǎng)設(shè)計(jì)，采用集中安裝和分散安裝結(jié)合的形式，根據(jù)所在位置配置不同類(lèi)型的計(jì)量表。

1.2.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成和配置

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要由數(shù)據(jù)采集器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器及光纖通道組成。

1.2.3 數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)組成和配置

電能管理中心由數(shù)據(jù)中心IT設(shè)施以及主站管理系統(tǒng)軟件組成。IT設(shè)施主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和值班室工控服務(wù)器。其中數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)采集的所有數(shù)據(jù)，部署運(yùn)行電能監(jiān)管系統(tǒng)軟件和Web數(shù)據(jù)展示查詢(xún)系統(tǒng);值班室工控服務(wù)器作為同步主配電室數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和方便管理等目的。主配電室數(shù)據(jù)中心界面如圖2所示。

主站電能管理軟件主要由系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、電力運(yùn)行監(jiān)測(cè)、生成電能報(bào)表和基于B/S模式的集中電能管理Web系統(tǒng)構(gòu)成。另外有一個(gè)電能數(shù)據(jù)上傳的專(zhuān)用模塊。用戶(hù)可以通過(guò)Internet廣域網(wǎng)隨時(shí)訪問(wèn)Web系統(tǒng)，授權(quán)查詢(xún)電能資源數(shù)據(jù)。

2 電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

電能管理至少應(yīng)由電能監(jiān)管軟件系統(tǒng)、電能計(jì)量設(shè)備系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸處理系統(tǒng)等幾個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)配置的組態(tài)定制，快速建立符合規(guī)定的分項(xiàng)、分區(qū)域計(jì)量管理模型，對(duì)用電情況進(jìn)行精確計(jì)量統(tǒng)計(jì)。電能數(shù)據(jù)處理模塊可以根據(jù)用戶(hù)預(yù)先設(shè)定的統(tǒng)計(jì)間隔，實(shí)現(xiàn)能源分項(xiàng)計(jì)量模型中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的耗電量等數(shù)據(jù)的計(jì)算，并根據(jù)需要按照日、周、月等固定周期自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。允許對(duì)醫(yī)院的重要用能區(qū)域以及設(shè)備進(jìn)行臺(tái)賬管理，結(jié)果自動(dòng)生成Excel格式信息報(bào)表。系統(tǒng)支持為不同的計(jì)量監(jiān)測(cè)對(duì)象提供快速查詢(xún)顯示耗能情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)耗電量、耗水量等分類(lèi)電能數(shù)據(jù)，也可對(duì)動(dòng)力用電、空調(diào)用電、照明插座用電等分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。管理員可以根據(jù)需要，分時(shí)段查詢(xún)相關(guān)電能數(shù)據(jù)、分析模型、電能分析圖表等（圖3）。

通過(guò)分項(xiàng)、分區(qū)域的電能數(shù)據(jù)多維度對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院電能的同比、環(huán)比分析。例如：動(dòng)力用電、空調(diào)用電和照明插座用電等的分項(xiàng)電能同比、環(huán)比分析;各病房間的分區(qū)域電能數(shù)據(jù)同比、環(huán)比分析。對(duì)院內(nèi)的耗能區(qū)域和重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行排名，及時(shí)掌握各區(qū)域的電能消耗占比，為以后醫(yī)院的未來(lái)規(guī)劃和發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1 電能報(bào)警管理

通過(guò)主要區(qū)域和重要用能設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際情況設(shè)定區(qū)間范圍，越限自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警通知可以是動(dòng)畫(huà)效果、聲音，也可以為短信、郵件等方式發(fā)出，以便監(jiān)管人員及時(shí)干預(yù)。

2.2 重點(diǎn)設(shè)備的電能監(jiān)測(cè)管理

電能監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以針對(duì)重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行精確管理，如：中央空調(diào)系統(tǒng)的管理，可以通過(guò)采集空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水、冷卻水的實(shí)時(shí)溫度參數(shù)，以及冷水機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔等設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)可視化直觀圖形畫(huà)面實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)管。結(jié)合實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、歷史變化趨勢(shì)以及整體耗電數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，探索空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的方式。同時(shí)，可以通過(guò)對(duì)歷史耗能數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)對(duì)比，將空調(diào)系統(tǒng)的耗能量和制冷量進(jìn)行耗能轉(zhuǎn)換效率的對(duì)比，來(lái)發(fā)現(xiàn)一年中不同月份最高能源轉(zhuǎn)換效率的設(shè)備運(yùn)行模式，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

2.3 電能審計(jì)

通過(guò)對(duì)用電系統(tǒng)低壓進(jìn)線和各饋電回路計(jì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行損耗分析，評(píng)估違規(guī)用電、竊電等異常用電的情況，協(xié)助醫(yī)院發(fā)現(xiàn)并及時(shí)糾正能源使用過(guò)程中的浪費(fèi)問(wèn)題，提醒管理人員及時(shí)介入，從而降低用能成本。單一的電能消耗量并不能客觀反映出醫(yī)院整體的耗能水平，電能指標(biāo)才是衡量醫(yī)院各樓宇間電能水平高低的關(guān)鍵，例如單位面積的電能、人均電能等。醫(yī)院可以根據(jù)自身實(shí)際配置添加各種電能審計(jì)指標(biāo)，結(jié)合樓層面積、制冷/熱面積、科室人數(shù)等特定數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)合科室用電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出各種電能指標(biāo)結(jié)果。醫(yī)院可以將得到的電能指標(biāo)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及往年同期水平進(jìn)行縱向、橫向的分析，從而對(duì)醫(yī)院整體電能利用率、消耗率進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.4 系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理

電能監(jiān)管平臺(tái)為最大限度地避免因計(jì)算機(jī)服務(wù)器故障或網(wǎng)絡(luò)故障等原因?qū)е聰?shù)據(jù)采集、傳輸過(guò)程中斷和數(shù)據(jù)丟失，利用多級(jí)數(shù)據(jù)冗余機(jī)制確保數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程的安全性。例如：利用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)支持本地?cái)?shù)據(jù)緩存和轉(zhuǎn)發(fā)，保證數(shù)據(jù)的采集的連續(xù)性;系統(tǒng)具備自動(dòng)追補(bǔ)數(shù)據(jù)的功能;數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器磁盤(pán)支持RAID模式，確保數(shù)據(jù)的安全以及存取速度。系統(tǒng)普遍支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)服務(wù)存儲(chǔ)時(shí)間跨度可長(zhǎng)達(dá)20年左右。

另外，對(duì)不便安裝在線計(jì)量?jī)x表進(jìn)行計(jì)量的，可以通過(guò)離線電能數(shù)據(jù)模塊錄入，通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行特殊數(shù)據(jù)的手動(dòng)錄入。

電能監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)提供全面且安全的用戶(hù)分級(jí)和授權(quán)管理模式。開(kāi)發(fā)者可根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際情況，進(jìn)行集中式用戶(hù)授權(quán)和分級(jí)用戶(hù)授權(quán)等模式。保證不同角色用戶(hù)登錄系統(tǒng)后，能查詢(xún)和操作已授權(quán)的界面和功能，確保系統(tǒng)的安全訪問(wèn)。

系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)管理功能包括：基本信息、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)還原、數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出、數(shù)據(jù)清除、自動(dòng)導(dǎo)出、相關(guān)日志的顯示和保存等。

2.5 電能管理系統(tǒng)性能指標(biāo)

電能監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮醫(yī)院設(shè)備運(yùn)行的不同環(huán)境因素，具備軟、硬件便于維護(hù)和各部件具有自檢和聯(lián)機(jī)診斷校驗(yàn)的功能。應(yīng)根據(jù)不同醫(yī)院的實(shí)際需要，留有數(shù)據(jù)存取的相應(yīng)接口，便于用戶(hù)自行或廠家應(yīng)醫(yī)院的需要編制程序加入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)添加新功能。系統(tǒng)應(yīng)具有很高的運(yùn)行可靠性，平均無(wú)故障時(shí)間MTBF至少達(dá)到50 000 h以上。

電能管理系統(tǒng)軟硬件必須具備很好的容錯(cuò)率，操作中出現(xiàn)的一般性錯(cuò)誤不應(yīng)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。如遇意外情況，應(yīng)有良好的系統(tǒng)恢復(fù)能力。

3 電能監(jiān)管平臺(tái)存在的主要問(wèn)題和發(fā)展前景

3.1 現(xiàn)階段存在的主要問(wèn)題

（1）電能監(jiān)管平臺(tái)存在的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)。大多數(shù)醫(yī)院的監(jiān)管平臺(tái)僅僅在于監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)分析和對(duì)電能管理功能體現(xiàn)不明顯。

（2）部分醫(yī)院各樓宇電力監(jiān)管平臺(tái)建立的順序先后不一，不同程度存在系統(tǒng)多、階段差異，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)集成起來(lái)比較困難。

（3）智能儀表的制造標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和功能要求不統(tǒng)一，相關(guān)的檢測(cè)、驗(yàn)收和管理標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)同步完善。

（4）醫(yī)院能耗監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)過(guò)程中，不能同步制定電能定額基準(zhǔn)，無(wú)法對(duì)耗能情況進(jìn)行有效的對(duì)比分析，導(dǎo)致對(duì)實(shí)際運(yùn)行能耗缺乏約束力，造成實(shí)際情況與監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)初衷存在差距。

（5）如何將電能監(jiān)管平臺(tái)與醫(yī)院相關(guān)科室的能耗管理機(jī)制相結(jié)合，有效地提高各科室人員的節(jié)能意識(shí)，值得更加深入的探討。

3.2 發(fā)展前景

電能監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)應(yīng)與后勤綜合管理平臺(tái)建設(shè)相融合，未來(lái)智慧后勤綜合能耗平臺(tái)建設(shè)將是其主要發(fā)展方向。該平臺(tái)除實(shí)現(xiàn)在線能耗監(jiān)測(cè)外，還能實(shí)現(xiàn)不合理用能的排查、管理和報(bào)警。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，迅速提出可行的節(jié)能措施。并結(jié)合科室能耗管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員節(jié)能意識(shí)的管理，最終達(dá)到醫(yī)院綜合節(jié)能的目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)大型公共建筑實(shí)施電能監(jiān)測(cè)、節(jié)能降耗政策的大力推進(jìn)，三甲醫(yī)院的管理者對(duì)于醫(yī)院整體運(yùn)行成本的重視程度顯著加強(qiáng)。加強(qiáng)對(duì)病房、醫(yī)技及后勤等環(huán)節(jié)用電的實(shí)時(shí)監(jiān)管，有效減少電能的浪費(fèi)，在保證正常的醫(yī)療服務(wù)的基礎(chǔ)上最大程度地實(shí)現(xiàn)合理用電、經(jīng)濟(jì)用電。另外，未來(lái)智慧后勤綜合能耗平臺(tái)建設(shè)將是大勢(shì)所趨，該平臺(tái)將醫(yī)院水、電、氣、暖各個(gè)方面進(jìn)行精細(xì)化、信息化管理，提供各種形式的節(jié)能措施，全方位降低運(yùn)行成本，并為醫(yī)院未來(lái)整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)發(fā)展提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴建軍，劉志明，焦軍勝.弱電系統(tǒng)智能化在醫(yī)院新建項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)院，2013，17（5）：75-79.

[2] 節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)通則：GB/T15316—2009[S].

[3] 住宅建筑節(jié)能監(jiān)測(cè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：DG/TJ08—801—2004[S].

[4] 用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則：GB17167—2006[S].

[5] 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：DG/TJ08—107—2004[S].

[6] 用戶(hù)計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件：CJ/T188—2004[S].

[7] 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范：GB/T19582—2008[S].