醫(yī)院智慧配電能效管理平臺(tái)的研究和應(yīng)用

摘要：以江蘇某醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)踐為例，通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)比表明了系統(tǒng)建設(shè)對(duì)醫(yī)院能源管理工作的積極意義。

1醫(yī)院能源管理現(xiàn)狀分析

醫(yī)院能源管理狀況進(jìn)行分析可知，醫(yī)院在能源管理中還存在以下問(wèn)題 ：

醫(yī)院用能設(shè)備數(shù)量與能源種類(lèi)較多，對(duì)設(shè)備異常無(wú)法及時(shí)預(yù)警，造成醫(yī)院用能安全隱患 ；醫(yī)院能源需求復(fù)雜，不同的功能區(qū)能源需求不同，同時(shí)醫(yī)院能源管理缺少精細(xì)化的管控 ；醫(yī)院能源管理人員專(zhuān)業(yè)水平支撐不足，對(duì)醫(yī)院的能源使用情況無(wú)法進(jìn)行科學(xué)、合理的監(jiān)督以及指導(dǎo)，容易造成能源浪費(fèi)。

綜上所述，安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶醫(yī)院在能源系統(tǒng)管理過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，具有相當(dāng)大的改進(jìn)空間，通過(guò)本文的研究，提出適合醫(yī)院發(fā)展的智慧能源管理系統(tǒng)，提升醫(yī)院能源管理水平。

2 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)架構(gòu)研究

2.1總體架構(gòu)

醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)采用分層部署的組織架構(gòu)，根據(jù)部署地點(diǎn)的不同劃分為三層結(jié)構(gòu) ：管理平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)采集層，如圖1所示。通過(guò)分層的架構(gòu)設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，同時(shí)各層布置方式可靈活配置，使得系統(tǒng)對(duì)不同能源的適用性更高。

2.2數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層是智慧能源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，是管理平臺(tái)對(duì)能源系統(tǒng)控制的依據(jù)。數(shù)據(jù)采集層包含各類(lèi)終端設(shè)備，應(yīng)具有高速率、高精度采集特點(diǎn) ；具備遠(yuǎn)傳、自診斷及自恢復(fù)的能力 ；支持通用的通信協(xié)議。

2.3網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層是智慧能源管理系統(tǒng)的連接層。網(wǎng)絡(luò)傳輸層將數(shù)據(jù)采集層的各類(lèi)裝置有機(jī)結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)傳輸至管理平臺(tái) ；管理平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器下發(fā)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

2.4管理平臺(tái)層

管理平臺(tái)層是智慧能源管理系統(tǒng)的大腦，其通過(guò)設(shè)定的控制策略，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層對(duì)數(shù)據(jù)采集層進(jìn)行智能化管控，使得用能系統(tǒng)能夠自主、高效運(yùn)行； 同時(shí)建立預(yù)警機(jī)制，保障醫(yī)院能源系統(tǒng)安全。

3 系統(tǒng)功能研究

3.1能源設(shè)備設(shè)施管理

設(shè)立醫(yī)院設(shè)備臺(tái)賬，對(duì)設(shè)備使用年限及狀態(tài)進(jìn)行全過(guò)程跟蹤，保證設(shè)備使用安全 ；對(duì)醫(yī)院能源和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行能耗、工況的監(jiān)測(cè)，提出節(jié)能改造方向 ；對(duì)設(shè)備設(shè)施的事故進(jìn)行記錄分析，提出預(yù)防方案，避免類(lèi)似事故再發(fā)生。

3.2子系統(tǒng)智能控制

將不同的能源系統(tǒng)接至后臺(tái)，根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行特性建立對(duì)應(yīng)的控制邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)智能化供給。如對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行場(chǎng)景控制，實(shí)現(xiàn)照明的精細(xì)化用能管理和智能化節(jié)能控制；對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)分項(xiàng)計(jì)量與監(jiān)控，保證用電安全。

3.3運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)醫(yī)院能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)比，建立能耗曲線(xiàn)，挖掘可優(yōu)化空間 ；制定單位能耗指標(biāo)，指導(dǎo)醫(yī)院能耗考核制度的建立 ；建立能耗公示及能耗審計(jì)機(jī)制，加強(qiáng)醫(yī)院節(jié)能管理工作 ；通過(guò)系統(tǒng)分析，淘汰高污染、低效的能源系統(tǒng)，改善醫(yī)院能源利用。

3.4運(yùn)維作業(yè)管理

建立運(yùn)維作業(yè)管理流程，安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶利用其數(shù)據(jù)處理與分析能力，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控 ；制定運(yùn)維計(jì)劃，對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化巡檢，減少管理人員重復(fù)工作 ；通過(guò)累計(jì)的運(yùn)維記錄，提供專(zhuān)業(yè)的解決方案與保障措施。

本文以江蘇某醫(yī)院為例，通過(guò)已建設(shè)的醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)，選取門(mén)診樓與住院樓為研究對(duì)象，通過(guò)能源管理系統(tǒng)對(duì)醫(yī)院建筑用電量進(jìn)行采集、分析，挖掘醫(yī)院在日常管理過(guò)程中能耗方面存在的問(wèn)題與改進(jìn)的方向。

4 醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)實(shí)踐

通過(guò)對(duì)門(mén)診樓設(shè)備組成情況進(jìn)行分析，可知門(mén)診樓含有空調(diào)機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房以及中央空調(diào)系統(tǒng)占整棟建筑的能耗較大，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能化節(jié)能改造具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，是醫(yī)院進(jìn)行節(jié)能改造的重點(diǎn)方向?？梢?jiàn)，醫(yī)院建設(shè)智慧能源管理系統(tǒng)，有助于醫(yī)院發(fā)現(xiàn)能源系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，為調(diào)整優(yōu)化管理方向及重點(diǎn)措施提供依據(jù)，支撐高質(zhì)量創(chuàng)建節(jié)約型醫(yī)院。

5 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺(tái)

5.1平臺(tái)概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺(tái)充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶(hù)需求以及能源管理部門(mén)要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標(biāo)以及其他用能指標(biāo)，并與國(guó)家能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實(shí)時(shí)掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)平臺(tái)。

5.2平臺(tái)組成

醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺(tái)的“監(jiān)、控、維”一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運(yùn)維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，幫助醫(yī)院后勤管理部門(mén)全面了解醫(yī)院能源運(yùn)行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)預(yù)警異常情況，提高運(yùn)維效率。安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運(yùn)維云平臺(tái)，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺(tái)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案。

5.3平臺(tái)拓?fù)鋱D

5.4平臺(tái)子系統(tǒng)

5.4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制中心及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)開(kāi)閉所和10/0.4kV變電所，對(duì)高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線(xiàn)配置多功能計(jì)量?jī)x表，用于測(cè)控出線(xiàn)回路電氣參數(shù)和用能情況。同時(shí)對(duì)醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5.4.2醫(yī)院變電所運(yùn)維云平臺(tái)解決方案

AcrelCloud-1000電力運(yùn)維云平臺(tái)采用多功能電力傳感器、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在本地，再定時(shí)向云平臺(tái)推送數(shù)據(jù)。平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶有異常發(fā)生10S內(nèi)通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號(hào)。平臺(tái)通過(guò)手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到工作人員手機(jī)上，并通過(guò)GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。

5.4.3醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控，可對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

5.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對(duì)建筑各類(lèi)耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績(jī)效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況，提高人員主動(dòng)節(jié)能的意識(shí)。

①　對(duì)能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢(xún)等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據(jù)；

②能耗競(jìng)爭(zhēng)排名：各個(gè)科室能耗對(duì)比，實(shí)現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)全院工作人員的節(jié)能意識(shí)；

③　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測(cè)異常能源用量，對(duì)能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警，提高系統(tǒng)信息化、自動(dòng)化水平。

④　排碳數(shù)據(jù)化：安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶通過(guò)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

⑤　能耗評(píng)估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對(duì)各個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

⑦　同期能效比：實(shí)現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對(duì)比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑧　區(qū)域能效比：實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對(duì)比，方便能耗考核；

醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防安全非常重要，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測(cè)消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線(xiàn)，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機(jī)采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機(jī)通過(guò)二總線(xiàn)接收多臺(tái)傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視。

醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機(jī)、CT機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于醫(yī)院的精密化驗(yàn)設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對(duì)醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無(wú)功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償。

結(jié)束語(yǔ)

探討適合醫(yī)院發(fā)展的能源管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)智慧能源管理系統(tǒng)在江蘇某醫(yī)院的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)能源管理系統(tǒng)在醫(yī)院能源管理過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)與實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行了分析，為后續(xù)醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的發(fā)展提供參考。

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