物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為醫(yī)院的管理提供了先進(jìn)的手段和管理模式，針對空調(diào)系統(tǒng)開展基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智慧管理可打破數(shù)據(jù)孤島、實(shí)現(xiàn)后臺聯(lián)控，為科學(xué)管控、安全應(yīng)急、節(jié)能降耗、優(yōu)化資源提供強(qiáng)有力支撐。本文以天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理為例，探討了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智慧管理模式，旨在提出空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)新運(yùn)行管理的思路與可能。
當(dāng)前，信息化發(fā)展正由互聯(lián)網(wǎng)時代進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時代，即應(yīng)用電子標(biāo)簽、識別系統(tǒng)、無線通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)“物”的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，使每個大樓、道路、機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品都有獨(dú)立數(shù)字身份，通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)信息共享與價值創(chuàng)造，2010年6月物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家重點(diǎn)發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。[1]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧醫(yī)院建設(shè)，為醫(yī)院科學(xué)發(fā)展、提高臨床效率帶來極大便利，也對診療環(huán)境提出更高要求。[2]醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理面臨設(shè)備繁多、區(qū)域分散等問題 ，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打破信息孤島勢在必行。[3]本文以天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理為例，探討了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智慧管理模式，旨在提出空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)新運(yùn)行管理的思路與可能。
醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理現(xiàn)狀
1. 空調(diào)系統(tǒng)總體運(yùn)行情況
天津市腫瘤醫(yī)院是集醫(yī)、教、研、防為一體的大型三級甲等醫(yī)院，目前建筑面積25.1萬平方米，開放病床2000余張，日均就診量約4000人，作為腫瘤學(xué)專業(yè)規(guī)模最大的醫(yī)用建筑群，空調(diào)系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行對于診療活動平穩(wěn)開展、提升患者就醫(yī)體驗(yàn)意義重大。全院空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)組17臺、循環(huán)泵59臺、主要配套設(shè)備10臺套、各樓宇空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組149臺，設(shè)備體量龐大、管控難度高?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房3個，采取四班三運(yùn)轉(zhuǎn)管理運(yùn)行模式，空調(diào)機(jī)房每班次1人在崗，24小時運(yùn)行值守、間隔2小時巡檢1次，各建筑空調(diào)末端每日巡檢1次，管理運(yùn)行人員與巡查管控頻次有限。 2. 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理存在的問題
1 數(shù)據(jù)采集記錄存在缺陷 對于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集頻次有限，因設(shè)備故障等原因可能出現(xiàn)無法定期記錄情況，造成數(shù)據(jù)記錄疏漏。數(shù)據(jù)記錄多采用傳統(tǒng)模式，人工記錄數(shù)據(jù)易丟失污損、數(shù)據(jù)記錄誤差較大，不利于數(shù)據(jù)保存、查找與使用。現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)僅有記錄，無針對既數(shù)據(jù)的分析拓展，無法指導(dǎo)運(yùn)行實(shí)際與管理決策。
2 運(yùn)行維護(hù)過程存在問題 根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境溫度人工啟停制冷機(jī)組、循環(huán)泵、冷卻塔風(fēng)扇，存在“大馬拉小車”能源浪費(fèi)情況。設(shè)備維保周期、新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與溫度控制依賴于人員經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，受主觀影響較大存在判斷誤差；部分區(qū)域空調(diào)末端循環(huán)不好，流量不夠造成空調(diào)出風(fēng)溫度不理想；冬夏季建筑內(nèi)公共區(qū)域、病房風(fēng)機(jī)盤管需人工監(jiān)測溫度，工作量巨大、時間損耗長，各類隱患問題可能出現(xiàn)于巡檢時段點(diǎn)位之外，設(shè)備出現(xiàn)故障或運(yùn)行異常無法及時發(fā)現(xiàn)。 3 設(shè)備實(shí)時監(jiān)控存在難度 對冷凍水水質(zhì)無監(jiān)測、影響換熱效率，室內(nèi)外環(huán)境溫度無監(jiān)測。水流量無法進(jìn)行精準(zhǔn)控制，流量不匹配區(qū)域無法調(diào)整，冬夏兩季需人工調(diào)控分汽包閥門以適應(yīng)環(huán)境溫度。設(shè)施設(shè)備分布分散，設(shè)備故障、突發(fā)應(yīng)急等狀況對反應(yīng)時間要求高，風(fēng)險與難度極大。樓宇新風(fēng)機(jī)組數(shù)量較大、均處于手動操作狀態(tài)，均需要至各個機(jī)房內(nèi)現(xiàn)場開閉。
4 人力資源配置存在不足 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)施需24小時值守，后勤保障人員基數(shù)有限、老職工批量退休、新增機(jī)房運(yùn)行需求導(dǎo)致現(xiàn)有人員數(shù)量無法滿足運(yùn)行現(xiàn)狀。過渡季節(jié)（4月、10月）室外環(huán)境溫度過低，運(yùn)行人員至少每15min需進(jìn)入機(jī)房查看機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整進(jìn)出水閥門、冷卻泵與冷塔風(fēng)扇運(yùn)行臺數(shù)，繁雜的操作造成人力資源損耗較多。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧管理 1. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)
天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托實(shí)現(xiàn)智慧管理，系統(tǒng)建設(shè)主要架構(gòu)如圖1所示，在空調(diào)機(jī)房及附屬設(shè)施設(shè)備、建筑內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)使用末端關(guān)鍵點(diǎn)位安裝傳感器、遠(yuǎn)程傳輸儀表、控制閥門與模塊，對于運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集、傳輸處理、統(tǒng)計分析與后臺存儲，經(jīng)邏輯計算與分析實(shí)現(xiàn)對于設(shè)施設(shè)備的在線監(jiān)測顯示、遠(yuǎn)程操作控制。
圖1 天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧管理系統(tǒng)架構(gòu)圖 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立空調(diào)設(shè)施設(shè)備與末端智慧監(jiān)測系統(tǒng)，一方面是為了解決原有空調(diào)系統(tǒng)管理運(yùn)行中存在的問題，另一方面是為了在保證室內(nèi)環(huán)境舒適性的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容與思路[4]如表2所示： 1 空調(diào)機(jī)房主管道設(shè)置流量儀，實(shí)時監(jiān)測進(jìn)出水流量； 2 泵前后設(shè)置溫度、壓力監(jiān)測儀表，實(shí)時反饋泵的總體運(yùn)行狀態(tài)； 3 冷塔供回管道設(shè)置溫度傳感器、對風(fēng)機(jī)設(shè)置電流監(jiān)測儀表，實(shí)時掌握冷塔運(yùn)行情況與能源消耗； 4 分集水器每個分支路設(shè)置壓力、流量監(jiān)測儀表，同時設(shè)置比例調(diào)節(jié)閥，實(shí)時掌握運(yùn)行參數(shù)、調(diào)節(jié)水流流量； 5 主要建筑每層設(shè)置進(jìn)回水溫度、壓力監(jiān)測儀表，每層設(shè)置流量比例調(diào)節(jié)閥，根據(jù)外界環(huán)境溫度調(diào)節(jié)各層水流流量與流速，實(shí)時把控樓宇內(nèi)部溫度平衡； 6 主要建筑新風(fēng)機(jī)組、公共區(qū)域風(fēng)盤設(shè)置遠(yuǎn)程調(diào)控開關(guān)，實(shí)時調(diào)控新風(fēng)機(jī)組開啟狀態(tài)避免能源浪費(fèi)； 7 各主要樓宇根據(jù)布局設(shè)置感溫點(diǎn)，對于建筑每層重點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行溫度監(jiān)測，實(shí)時掌握環(huán)境溫度以便指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行操控。 表1 天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧管理建設(shè)內(nèi)容匯總 2. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的空調(diào)系統(tǒng)管理
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的空調(diào)系統(tǒng)智慧管理系統(tǒng)功能主要包括關(guān)鍵數(shù)據(jù)概覽、運(yùn)行監(jiān)控、報警管理、BIM建模運(yùn)維管理、日志管理、圖表管理、移動應(yīng)用等7個方面，具體內(nèi)容與功能如表2所示。
表2 天津市腫瘤醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧管理系統(tǒng)功能統(tǒng)計 1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)概覽 由關(guān)鍵數(shù)據(jù)概覽可直觀查閱空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要信息，如空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房及附屬設(shè)備基本信息、總體分布、運(yùn)行狀態(tài)、故障數(shù)據(jù)、能源消耗等內(nèi)容，管理運(yùn)行人員能夠?qū)照{(diào)系統(tǒng)總體運(yùn)行情況實(shí)時掌握。
2 運(yùn)行監(jiān)控 通過末端傳感器、監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)時顯示，所有設(shè)備的主要運(yùn)行參數(shù)可集中匯總統(tǒng)計并實(shí)時更新，根據(jù)后臺定義的邏輯規(guī)則自主檢測設(shè)備故障并實(shí)時通知，根據(jù)運(yùn)行狀況遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)設(shè)備閥門開關(guān)、循環(huán)泵啟停等調(diào)節(jié)操控并實(shí)時反應(yīng)，突發(fā)應(yīng)急情況或故障報警一鍵應(yīng)急并實(shí)時處理，做到遙感、遙測、遙信、遙視、遙控。 3 報警管理 當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行故障時管理后臺會實(shí)時推送報警信息，管理操作人員可實(shí)時點(diǎn)擊查看詳細(xì)情況，并在應(yīng)答區(qū)域內(nèi)即時處理并作出批注。如報警條目被處理或復(fù)位，該信息會自動歸檔至歷史記錄供后續(xù)查詢，歷史報警將詳細(xì)記載報警數(shù)量、時間、事由、推送人員、處理情況。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行可自定義報警級別，如“緊急”、“嚴(yán)重”、“一般”，按照設(shè)定內(nèi)容界定執(zhí)行。通過內(nèi)置故障診斷規(guī)則實(shí)時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常情況診斷并生成報告，管理人員可參考診斷完成對設(shè)施設(shè)備的全生命周期管理。 4 BIM建模運(yùn)維
以BIM模型與監(jiān)測模塊為基礎(chǔ)建立模型，在空間維度實(shí)時展示系統(tǒng)整體位置框架、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備故障診斷情況等，通過BIM建模管理者可立體化監(jiān)控不同樓宇、不同機(jī)房、不同樓層、不同點(diǎn)位，為維護(hù)人員提供了直觀、形象的操作界面，從而將靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合，協(xié)助進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)可視化運(yùn)營管理使得管理更加便捷有效。
5 日志管理
日志報表對空調(diào)系統(tǒng)管理運(yùn)行的持續(xù)完善與改進(jìn)具有指導(dǎo)意義，通過定期生成的日志報表，對操作內(nèi)容進(jìn)行歸納，對運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，對故障報警信息進(jìn)行分析，對主要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計存儲，經(jīng)實(shí)時查詢與復(fù)盤實(shí)現(xiàn)決策知道、明確下一階段工作重點(diǎn)。
6 圖表管理 空調(diào)系統(tǒng)管理運(yùn)行參數(shù)、故障情況、能源消耗等數(shù)據(jù)，經(jīng)深度分析處理可以柱形圖、折線圖、曲線圖、三維圖、統(tǒng)計表等形式予以展示，關(guān)鍵數(shù)據(jù)可根據(jù)時間進(jìn)行同比、環(huán)比，能源消耗數(shù)據(jù)可折算為標(biāo)準(zhǔn)煤或碳當(dāng)量進(jìn)行分級核算，便于后期查詢、統(tǒng)計、參考。 7 移動應(yīng)用 移動應(yīng)用主要為手機(jī)接收報警信息、運(yùn)行監(jiān)測功能模塊，在報警發(fā)生第一時間即可接收消息推送，獲悉系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，提高響應(yīng)效率，專業(yè)人員能夠第一時間了解設(shè)備故障原因，為故障及時處理奠定了良好基礎(chǔ)。
醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用成效 1. 提高實(shí)時監(jiān)控能力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)科學(xué)性應(yīng)用
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧化管理，所屬設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可通過遠(yuǎn)程傳輸記錄、在線監(jiān)測調(diào)控，全時空泛化管控得以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄時間間隔以秒為單位，可隨時調(diào)取以往記錄，數(shù)據(jù)電子記錄可以保存5年以上并隨時打印。對設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時記錄、分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)衰減可為設(shè)備更新提供依據(jù)，對長期運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析可制定精準(zhǔn)合理的設(shè)備保養(yǎng)周期和項(xiàng)目，解決操作決策完全依賴經(jīng)驗(yàn)問題。 2. 提高安全應(yīng)急系數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧化管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控、隱患及時發(fā)現(xiàn)，解決人工巡檢間隔較長、故障發(fā)生需在下次巡查發(fā)現(xiàn)的問題，通過重要數(shù)據(jù)限值設(shè)定、運(yùn)行異常故障預(yù)警，解決安全故障排查反應(yīng)因機(jī)房布局分散、在崗人員有限造成影響較大問題。原有靜態(tài)的、片面的設(shè)備臺賬管理變?yōu)閯討B(tài)的、系統(tǒng)的設(shè)備全生命周期健康管理，使原來事后搶救、疲于奔命式的設(shè)備維修管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防性的設(shè)備安全管理，實(shí)現(xiàn)了故障問題的預(yù)檢預(yù)修，極大提高了管理運(yùn)行的安全系數(shù)。 3. 提高能源管控水平，實(shí)現(xiàn)舒適與節(jié)能降耗并行
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧化管理，根據(jù)外界環(huán)境溫度對分集水器、建筑重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行在線調(diào)控，解決水流量無法精準(zhǔn)控制、區(qū)域溫度不理想問題，實(shí)現(xiàn)建筑溫度自平衡、提升使用舒適度。通過主機(jī)控制、循環(huán)系統(tǒng)控制、末端溫度監(jiān)測、自控系統(tǒng)集成，優(yōu)化主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、控制供回水溫差、關(guān)閉無人區(qū)域空調(diào)，達(dá)到節(jié)能降耗，結(jié)合能耗平臺大數(shù)據(jù)分析，對于主要影響因素進(jìn)行控制策略的變更，從而發(fā)掘出適合不同功能樓宇的節(jié)能運(yùn)行策略。[5] 4. 提高運(yùn)行管理效率，實(shí)現(xiàn)人力資源合理化配置
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)智慧化管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與室內(nèi)外環(huán)境溫度在線監(jiān)測，解決人工監(jiān)測工作量大、操作時間長問題，設(shè)備的運(yùn)行臺數(shù)、新風(fēng)機(jī)組啟停由控制平臺在線控制調(diào)整，降低了人工控制復(fù)雜程度，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理效能得以極大提高?？照{(diào)機(jī)房無人或少人值守，也極大解決人力資源成本高、后勤人員緊缺、新建機(jī)房人員需求增加問題，有利于創(chuàng)新管理運(yùn)行模式、實(shí)現(xiàn)人力資源合理配置。
結(jié) 語
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為醫(yī)院的管理提供了先進(jìn)的手段和管理模式，以智慧型、精細(xì)型、準(zhǔn)確型為特征的現(xiàn)代化信息技術(shù)已成為創(chuàng)新建設(shè)的重心[6]，天津市腫瘤醫(yī)院針對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，智慧管理運(yùn)行取得了一定效果，解決了數(shù)據(jù)采集記錄、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備實(shí)時監(jiān)控、人力資源配置等方面的問題，提高了科學(xué)管控、安全應(yīng)急、節(jié)能降耗、優(yōu)化資源的能力，實(shí)現(xiàn)后臺聯(lián)控、打破數(shù)據(jù)孤島，為指導(dǎo)決策提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。 隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)院應(yīng)結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)智慧管理情況持續(xù)創(chuàng)新，為醫(yī)療一線與就診患者提供更加安全、舒適、健康的診療環(huán)境。
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