醫(yī)院樓宇BAS系統(tǒng)應用探析

中圖分類號：TU855 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945(2025)18-0193-04

Abstract:Withthenationalemphasisonbuildingenergyconservation，theBuildingAutomation System(BAS)inhospital buildingshasbecomeanimportantcomponentofenergy-savingdesign.However，inpracticalaplications，isuessuchas insuficientsystemeficiencypersist.TakingtheBASaplicationsintheSurgeryBuildingandOutpatientBuildingoftheSecond Afiliated Hospitalof HarbinMedicalUniversityasexamples，thispaper expoundsthespecificpracticesofBASinscenariossuch aspurifedairconditioning，watersupplyanddrainage，andlighting.Itanalyzesoperationalchalengesincludingequipment acceptancedefects，shortageoftechnicalpersomnel，andsystemcompatibilty，andproposestargetedimprovementmeasures. Practicalresultsshowthatthroughrefineddebugging，personneltraining，andsystemintegrationoptimization，BAScan significantlyenhancetheenergy-savingeficiencyandmanagementlevelofhospitalelectromechanicalequipment，providing technical support for the construction of Smart Hospitals.

Keyords:hospitalbuilding;Building AutomationSystem(BAS)；energy-savingcontrol;automaticcontrolsystem；smarl management

隨著國家對節(jié)能越來越重視，在醫(yī)院的建筑設計中，節(jié)能已經(jīng)成為一項基本要求，而要真正地使醫(yī)院建筑發(fā)揮出節(jié)能的效果，除了建筑的墻體門窗及房間設計上要符合節(jié)能要求外，很多樓宇在設計中就已經(jīng)考慮到節(jié)能的需求，安裝了BAS系統(tǒng)，對樓房各區(qū)域的供水、照明及空調系統(tǒng)進行控制。然而在實際使用過程中，真正能夠很好地使用BAS系統(tǒng)的單位不是很多。據(jù)了解，在北方新建醫(yī)院建筑單體中，幾乎都安裝了BAS系統(tǒng)，但是真正能夠在實際運行中發(fā)揮作用的不多。

哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院（簡稱“我院”）的外科樓建造于2003年，門診樓2008年投入使用，在二十多前醫(yī)院外科樓建設中率先使用BAS樓控系統(tǒng)，我院主動與設備安裝廠家保持良好的溝通關系，充分地對設備設施進行了解，使得BAS系統(tǒng)發(fā)揮了優(yōu)良的

效能。

在這2座樓宇中，外科樓自控系統(tǒng)是西門子的，門診樓使用霍尼韋爾設備系統(tǒng)，2種系統(tǒng)2種設備也讓我們對不同BAS系統(tǒng)有了更多的認識與了解，用得較好且使用率高的是凈化空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和供水系統(tǒng)。

1對BAS系統(tǒng)的充分認識

通過對醫(yī)院樓宇自控設備系統(tǒng)的運行觀察，對BAS系統(tǒng)得以深入認識與了解。BAS系統(tǒng)全稱樓宇設備自控系統(tǒng)（Building Automation System-RTU），是以一臺計算機為中心，由符合工業(yè)標準的網(wǎng)絡，對分布于監(jiān)控現(xiàn)場的區(qū)域智能分站(即DDC)進行連接，DDC通過采集、輸出數(shù)字或模擬信號觸發(fā)特定的末端設備運行，實現(xiàn)對樓宇機電設備集中監(jiān)控和管理的專業(yè)樓宇自動化控制系統(tǒng)，是具有集中操作、管理和分散控制功能的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。BAS系統(tǒng)是一種集成多種技術的智能化建筑管理系統(tǒng)。它通過傳感器、執(zhí)行器、控制器等硬件設備，實現(xiàn)對建筑物內各種設備和系統(tǒng)的實時監(jiān)控、自動控制和管理。這些設備和系統(tǒng)包括但不限于空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)等。BAS系統(tǒng)能夠將這些原本孤立的系統(tǒng)整合在一起，通過統(tǒng)一的界面和操作方式，實現(xiàn)對整個建筑物的全面管理和控制。系統(tǒng)目標是對建筑物的各類設備進行實時觸發(fā)運行及監(jiān)控?？傊ㄟ^遠程終端控制系統(tǒng)實現(xiàn)對建筑物內上述機電設備的監(jiān)控與管理，可以節(jié)約能源和人力資源，為用戶創(chuàng)造更舒適安全的環(huán)境。同時，BAS系統(tǒng)還能夠監(jiān)測和控制建筑物的安全設備，如消防報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，確保建筑物內部的安全。

樓宇自控系統(tǒng)通常采用3層網(wǎng)絡架構，各層功能及設備分工明確，分為管理層、控制層、現(xiàn)場層。具體詳情簡單描述如下。

管理層(中央監(jiān)控層)。核心組件包括服務器、工作站、數(shù)據(jù)庫、圖形化操作界面（如西門子、霍尼韋爾操作軟件）。實現(xiàn)功能：集中監(jiān)控設備狀態(tài)、能耗數(shù)據(jù)，支持遠程訪問與報警管理。例如，醫(yī)院管理層可通過該層實時查看手術室溫濕度、ICU空氣質量等參數(shù)，并生成能源消耗報表。

控制層(區(qū)域監(jiān)控層）。核心組件包括直接數(shù)字控制器（DDC）可編程邏輯控制器（PLC）網(wǎng)絡控制器這些專項設備控制器通過專用網(wǎng)絡協(xié)議可實現(xiàn)的功能：分布式控制本地設備，獨立執(zhí)行預設邏輯（如空調機組PID調節(jié)、照明分時控制)。例如，醫(yī)院手術室空調區(qū)域的DDC控制器可根據(jù)室內實時溫度按照預設溫度自動調節(jié)空調供水閥門或電加熱設備啟停(圖1)。

現(xiàn)場層(設備層)。核心組件包括傳感器（溫濕度、CO₂ 、壓差）執(zhí)行器（風閥、水閥、變頻器）智能儀表（電表、熱量表）。通過指令可實現(xiàn)功能：實時采集環(huán)境參數(shù)并執(zhí)行控制指令。例如，手術室的溫濕度傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至DDC，后者通過調節(jié)空調水閥維持恒溫恒濕傳感器與DDC的模擬輸入(AI)接口相連，執(zhí)行器通過模擬輸出(AO)或數(shù)字輸出(DO）接口接收指令（圖2)。

我院以前的建筑單體從未使用BAS系統(tǒng)，在使用BAS系統(tǒng)之前，曾經(jīng)對其他已經(jīng)安裝BAS系統(tǒng)的單位做了一些簡單的了解。從反饋的信息中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)單位對BAS系統(tǒng)使用情況的反映一般。主要是感到在使用BAS系統(tǒng)時需要配備專門的技術人員，而一般醫(yī)院原先操作空調設備比較簡單，操作人員對于一般機械操作還是基本能夠勝任的，對于涉及到由電腦控制的系統(tǒng)，明顯感覺到技術素養(yǎng)不高，一些基本概念都搞不清楚；其次在BAS系統(tǒng)的具體運行中，節(jié)能效果沒有宣傳的好，同時又出現(xiàn)了一些新的問題，比如BAS系統(tǒng)的觸點很多，一些單體閥門控制不好，時間久了不能靈活控制，又如增加了巡查的工作量，以及在使用中發(fā)現(xiàn)部分點位與實際情況不符等問題。

在相當數(shù)量的單位中，在開通運行了BAS系統(tǒng)后1\\~2年內，就陸續(xù)廢棄了BAS系統(tǒng)，仍然改成了原來的空調系統(tǒng)。

為此，我們專門就這些問題請教相關專家，從中了解到BAS系統(tǒng)作為一個新的智能化操作運行系統(tǒng)，在國外已經(jīng)充分發(fā)揮出節(jié)能的效果，即使在國內也有很多成功實例，設計上應該沒有什么問題，關鍵在于如何掌控。專家的分析使得我們樹立起要去掌握好BAS系統(tǒng)的信心。在操作與摸索運行過程中，我們熟悉了操作流程，掌握了調節(jié)規(guī)律，對BAS系統(tǒng)使用便捷且提高工作效率，大家不再有畏難情緒。

2BAS系統(tǒng)在我院的典型應用場景

2.1凈化空調系統(tǒng)的精細化控制

我院手術室凈化空調系統(tǒng)通過BAS系統(tǒng)實現(xiàn)了溫濕度、風壓、空氣潔凈度的全自動化調節(jié)。例如，在手術過程中，系統(tǒng)根據(jù)預設參數(shù)（溫度 ，濕度45%±5% 自動調節(jié)空調機組的風機頻率、冷熱水閥開度及新風量，同時聯(lián)動高效過濾器壓差監(jiān)測，當阻力超過閾值時自動報警并提示更換機組各級過濾器。實際運行數(shù)據(jù)顯示，相比傳統(tǒng)手動控制，凈化空調系統(tǒng)能耗降低約 18%～22% ，且術后感染率同比下降 12% 。

2.2給排水系統(tǒng)的智能聯(lián)動管理

外科樓BAS系統(tǒng)對生活用水、消防用水及污水處理設備進行實時監(jiān)控：通過流量傳感器與液位傳感器聯(lián)動，當生活水箱水位低于設定值時自動啟動水泵補水，高于警戒水位時報警并停止補水；消防水泵的啟停狀態(tài)、管道壓力等數(shù)據(jù)實時上傳至中控室，確保應急情況下的可靠性。該系統(tǒng)投用后，給排水設備故障率下降 35% ，水資源浪費現(xiàn)象減少約 20% O

2.3 照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略

外科樓、門診樓采用BAS系統(tǒng)結合人為自設時間程序，實現(xiàn)公共區(qū)域(走廊、大廳)照明的自動調節(jié)：白天光照充足時自動降低燈具亮度，夜間無人區(qū)域延時關閉照明。經(jīng)統(tǒng)計，照明系統(tǒng)能耗較傳統(tǒng)控制模式降低25%～30% ，且通過場景模式預設(如\"門診模式\"\"急診模式\"“深夜模式”），進一步提升了能源利用效率。

3認真做好設備交接時的驗收

我院的門診醫(yī)技綜合樓竣工后，留給我們熟悉BAS系統(tǒng)的時間短促，當時正值秋季，由于建筑使用的是節(jié)能保暖設計，所以新大樓運行的初期，能源消耗很明顯要低于我院其他樓房，BAS系統(tǒng)很快發(fā)揮了作用。然而在運行的前3個月，我們接到的報修電話也很多，有的抱怨暖氣開得太大冬季要穿汗衫上班，有的卻反映空調明顯不足根本沒有一絲暖風。

為此，我們會同設計單位和施工單位，共同尋找產(chǎn)生這些問題的癥結。根據(jù)BAS系統(tǒng)是一個比較復雜的綜合控制系統(tǒng)，它的工作基礎在于服務目標的信息反饋，通過反饋的信息對其范圍內的暖通等設備實行機電一體化的特點，對其進行深入調查。

為此，我們對整個統(tǒng)進行了仔細校驗，對每一個點、面、塊進行核對，確保閥門、開關的工作方向、位置、動作與電腦中顯示的一致。很快發(fā)現(xiàn)了不少施工中留下的隱患和缺陷，在一些觸點的安裝中，因為搶工期，施工監(jiān)理的人員有限，安裝錯誤的觸點沒有及時被發(fā)現(xiàn)，造成了電腦的顯示與實際運行不一致。于是，我們一個點一個點去排查，將錯誤的安裝點全部更正。在排除了安裝的錯誤后，原先的一些投訴幾乎全部消除，而BAS系統(tǒng)的節(jié)能效率也明顯地顯現(xiàn)出來。

4設備的調試過程時間較長

在對BAS的施工安裝錯誤糾正后，發(fā)現(xiàn)在具體的運行過程中，系統(tǒng)設計還存在著一些缺陷，比如凈化空調自動閥門開啟設置百分比過高或過低，導致冷熱水通過率忽高或忽低，手術室溫度也隨著高低不穩(wěn)，而設備卻無法進行調節(jié)等情況。我們意識到BAS設計公司可能是根據(jù)常規(guī)進行的設計，但是每家醫(yī)院的每一個樓宇使用的具體情況不同，存在著一定差異，這種差異在設計前要完全透徹地了解是不可能的，只有在實際操作中，發(fā)現(xiàn)情況及時更改，才能夠使BAS系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用。我們主動聯(lián)系了設計單位，進行多次溝通，提出修改設想，在系統(tǒng)設置允許的情況下對一些設備的控制進行更改。例如，我們發(fā)現(xiàn)門診公共部位的空調箱、新風箱為 24h 運行，而每天門診的開診時間是8時到17時，17時后空調和新風運行就是浪費，但空調和新風機箱原設計中并沒有時間控制，于是我們提出了要有時間控制的要求，這樣大大節(jié)約了電耗。通過對BAS系統(tǒng)在運行中發(fā)現(xiàn)的一些問題的改進，大大提高了門診醫(yī)技綜合樓的節(jié)能效果，而且已經(jīng)基本消除了各部門對空調系統(tǒng)的不良意見。

5加強員工培訓是設備發(fā)揮好效能的必要途徑

BAS系統(tǒng)在我院是第一次使用，盡管我院的中央空調控制系統(tǒng)已經(jīng)運行了20年，已經(jīng)建立起一支能夠很好地掌握中央空調的操作技術人員隊伍，但是面對BAS智能化系統(tǒng)還是感到技術的缺乏。

為此，我們根據(jù)實際情況制定了詳細的培訓方案，比如根據(jù)各工種人員情況，按自己的技能特長把整個系統(tǒng)分割負責：電工負責電腦到現(xiàn)場控制指令正確；空調和鍋爐操作工負責水到各樓面的設備和現(xiàn)場閥門開關正確；管道工負責水到末端前最小口徑的支管。再根據(jù)無論采用的是霍尼韋爾還是江森的控制系統(tǒng)，必須要熟悉一些專業(yè)英語單詞的要求，我們把控制界面中的常用英語單詞翻譯成中文張貼在墻上，讓大家能夠熟記；還把設備編號的所在位置制成表格，詳細列出每一臺設備、每一個單體電動閥位置，要求當班的職工必須清楚了解，并列出常見故障的處理程序和方法。

通過一系列的培訓后，技術人員操作設備的能力大大增強了，在接到科室的投訴后，能夠馬上對故障進行處置，使響應能力得到極大提高，從而也得到醫(yī)院各部門的稱贊。

科技的發(fā)展日新月異，當一個新鮮事物出現(xiàn)時，我們必須要改變原有的思維方式，去充分接納它，盡快地與之融合，才能充分發(fā)揮出其效能。對于BAS這樣的先進系統(tǒng)，既不能僅僅根據(jù)其在設計施工中的瑕疵而全盤加以否定，也不能一味強調其先進性而全盤接受不去修改其設計或施工中的不足，只有在實際運行中根據(jù)服務需求修改和擴展，才能真正發(fā)揮其應有的效能。

6BAS系統(tǒng)運行中的現(xiàn)存問題與改進措施

6.1技術壁壘與人員培訓不足

初期運行時，操作人員對DDC編程、系統(tǒng)參數(shù)調試等技術環(huán)節(jié)掌握不足，導致部分功能（如空調系統(tǒng)的焓值控制)未能按需啟用。改進措施：與西門子、霍尼韋爾等廠商合作開展定制化培訓，重點學習系統(tǒng)邏輯配置、故障診斷及參數(shù)優(yōu)化；建立“工程師-值班員”二級運維體系，工程師負責系統(tǒng)核心參數(shù)調整，值班員掌握基礎操作與報警處理。

6.2 系統(tǒng)兼容性與后期升級難題

外科樓（2003年）與門診樓（2008年）采用不同廠商的BAS系統(tǒng)，通信協(xié)議(如Modbus、BACnet)存在差異，導致中控室需分設監(jiān)控終端?，F(xiàn)自控設備與系統(tǒng)不斷升級換代，原來老的設備兼容性差，不能互相更替。外科手術室凈化空調自控系統(tǒng)在運行十幾年后，因設備老舊總存在傳輸信號的故障，影響醫(yī)療工作，后由醫(yī)院決策將本系統(tǒng)重新更新且設備更換成新型可兼容的自控設備。解決方向：計劃引入開放式樓宇自控平臺（如基于OPCUA標準），實現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)議轉換與數(shù)據(jù)集成；對老舊系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器進行迭代升級，選用支持IPv6的智能終端設備，為后續(xù)數(shù)字化改造奠定基礎。

7BAS系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的未來優(yōu)化方向

7.1與智慧醫(yī)院平臺的深度融合

探索將BAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入醫(yī)院智慧管理平臺，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)能耗預測（如基于門診量、季節(jié)變化預測空調負荷）設備故障預警（如通過電機電流波動預判水泵異常），進一步提升管理效率。

7.2增強互操作性與系統(tǒng)集成

開放協(xié)議與標準化，更廣泛采用BACnet、Mod-bus、OPCUA和MQTT等開放通信協(xié)議，降低不同廠商設備集成的難度和成本，基于IT標準技術實現(xiàn)更靈活、更高層級的應用集成。

7.3提升網(wǎng)絡安全與韌性

提高系統(tǒng)容錯能力，關鍵控制器或網(wǎng)絡節(jié)點故障時能降級運行或快速切換備用，考慮離線操作能力，制訂實用的災難恢復和業(yè)務連續(xù)性計劃。

7.4低碳節(jié)能與可再生能源聯(lián)動

在醫(yī)院構建微電網(wǎng)時，BAS作為重要的負荷管理工具，參與需求響應、削峰填谷等策略。BAS系統(tǒng)利用精確的能耗數(shù)據(jù)，計算和追蹤醫(yī)院建筑的碳排放，支持醫(yī)院的碳中和目標。

醫(yī)院BAS系統(tǒng)通過技術賦能，提高傳統(tǒng)管理模式的效率與節(jié)能效果，成為智慧醫(yī)院建設的核心基礎設施。未來需進一步突破技術融合深度、數(shù)據(jù)治理精度與人員適配度，推動后勤管理從“業(yè)務支撐\"向“價值創(chuàng)造\"轉型，為醫(yī)療服務質量提升提供堅實保障。

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