電能監測平臺建設在三甲醫院的應用和發展

張浩

[摘? ? 要]通過電能監測平臺系統，對醫院建筑體內各病區的用電狀態進行監測，有效形成分時、分區域的用電報告。并以此為數據基礎，可以對醫院主要的耗能設備在當前運行模式下的電能情況進行評估，及時發現能源浪費的現象，改進能源管理機制，做到精細化用能，降低能源成本，積極響應國家政策要求，為建設綠色醫院、節能醫院起到積極推動作用。

[關鍵詞]節能降耗;數據分析;發展前景

[中圖分類號]TM933.4 [文獻標志碼]A [文章編號]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，國務院先后下發了關于“十二五”和“十三五”期間的節能減排綜合性工作方案，明確要求推動建筑節能，建立能耗定額管理制度，加快能耗監測平臺和節能監管體系建設。近些年國家針對大型公共建筑特別是綜合醫院實施電能監測、節能降耗政策的推進力度加大。越來越多的醫院對能源成本愈發重視，加強對醫院各類用能監管，減少能源浪費，提高能源利用率，在確保正常醫療需求的同時最大限度地實現經濟用能、合理用能，遏制不斷上漲的能源成本，已經成為各大醫院未來發展必須考慮的問題。

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

（2）醫院用電管理中存在的主要問題。用電管理較為粗放，對部門科室的用電監管力度不足;缺少對重要耗能設備運行模式優化，電能利用率偏低;普遍存在空調溫度過低、開窗等電能浪費的問題;大部分科室存在免費使用的思想，節能降耗的意識淡漠;部分大型醫療設備保障系統待機狀態用電遠高于醫療設備本身消耗。

（3）解決方案的總體思路。建立在線電能計量檢測系統;提供電能統計分析和日常運行監控系統;建立醫院電能評估指標體系，實施科學量化管理。

1 系統總體解決方案

1.1 概述

電能監測系統是在保證用電技術安全、運行經濟合理的條件下，充分利用醫院原有設備，對醫院用電設備進行合理和經濟用能分析、用電成本分攤分析和診斷，對標行業電能指標、確定醫院用電基準、制定合理節能目標，通過強化節能管理、優化運行方式以提高用電設備耗能水平，達到降低醫院單位面積用電能耗、人均用電能耗和醫院總體節能降耗的目標。

電能監測系統普遍基于PDCA循環管理流程，通過電能監管平臺系統，從電能的分項采集和計量開始，實現數據采集、監測、整合、處置環節，實現電能數據的可視化管理。對醫院電能狀況進行基于用電設備合理和經濟節能分析，用電成本分攤診斷，對標同行業先進水平，合理設定電能目標，及時發現潛在的節能空間。根據醫院的實際情況制定行之有效的節能方案，并依據方案實施前后的電能數據驗證節能效果，在接下來的節能周期內做到持續改進。

1.2 系統組成結構和配置

系統組成結構和配置如圖1所示。

1.2.1 用電監管平臺系統的采集和配置

采集設備主要由各類智能儀表組成，根據不同線路和管網設計，采用集中安裝和分散安裝結合的形式，根據所在位置配置不同類型的計量表。

1.2.2 數據傳輸系統組成和配置

系統網絡采用星型拓撲結構，主要由數據采集器、網絡交換機、以太網光纖轉換器、數據轉換器及光纖通道組成。

1.2.3 數據中心管理系統組成和配置

電能管理中心由數據中心IT設施以及主站管理系統軟件組成。IT設施主要包括數據庫服務器和值班室工控服務器。其中數據庫服務器主要用于存儲系統采集的所有數據，部署運行電能監管系統軟件和Web數據展示查詢系統;值班室工控服務器作為同步主配電室數據中心，實現遠程監控和方便管理等目的。主配電室數據中心界面如圖2所示。

主站電能管理軟件主要由系統配置、數據采集、數據處理、電力運行監測、生成電能報表和基于B/S模式的集中電能管理Web系統構成。另外有一個電能數據上傳的專用模塊。用戶可以通過Internet廣域網隨時訪問Web系統，授權查詢電能資源數據。

2 電能管理系統實現方案

電能管理至少應由電能監管軟件系統、電能計量設備系統和數據傳輸處理系統等幾個部分來實現。

通過對系統配置的組態定制，快速建立符合規定的分項、分區域計量管理模型，對用電情況進行精確計量統計。電能數據處理模塊可以根據用戶預先設定的統計間隔，實現能源分項計量模型中對應節點的耗電量等數據的計算，并根據需要按照日、周、月等固定周期自動統計計算。允許對醫院的重要用能區域以及設備進行臺賬管理，結果自動生成Excel格式信息報表。系統支持為不同的計量監測對象提供快速查詢顯示耗能情況，進而實現對耗電量、耗水量等分類電能數據，也可對動力用電、空調用電、照明插座用電等分項統計。管理員可以根據需要，分時段查詢相關電能數據、分析模型、電能分析圖表等（圖3）。

通過分項、分區域的電能數據多維度對比，實現對醫院電能的同比、環比分析。例如：動力用電、空調用電和照明插座用電等的分項電能同比、環比分析;各病房間的分區域電能數據同比、環比分析。對院內的耗能區域和重點對象進行排名，及時掌握各區域的電能消耗占比，為以后醫院的未來規劃和發展提供數據支撐。

2.1 電能報警管理

通過主要區域和重要用能設備的狀態參數進行監測，根據用戶的實際情況設定區間范圍，越限自動報警。報警通知可以是動畫效果、聲音，也可以為短信、郵件等方式發出，以便監管人員及時干預。

2.2 重點設備的電能監測管理

電能監測平臺可以針對重點耗能設備進行精確管理，如：中央空調系統的管理，可以通過采集空調系統的冷凍水、冷卻水的實時溫度參數，以及冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔等設備的實時運行參數，通過可視化直觀圖形畫面實現集中監管。結合實時狀態數據、歷史變化趨勢以及整體耗電數據進行綜合分析，探索空調系統節能運行的方式。同時，可以通過對歷史耗能數據的統計對比，將空調系統的耗能量和制冷量進行耗能轉換效率的對比，來發現一年中不同月份最高能源轉換效率的設備運行模式，從而實現節能降耗的目標。

2.3 電能審計

通過對用電系統低壓進線和各饋電回路計量數據，進行損耗分析，評估違規用電、竊電等異常用電的情況，協助醫院發現并及時糾正能源使用過程中的浪費問題，提醒管理人員及時介入，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院整體的耗能水平，電能指標才是衡量醫院各樓宇間電能水平高低的關鍵，例如單位面積的電能、人均電能等。醫院可以根據自身實際配置添加各種電能審計指標，結合樓層面積、制冷/熱面積、科室人數等特定數據，系統自動結合科室用電數據，統計出各種電能指標結果。醫院可以將得到的電能指標與國家標準、行業標準以及往年同期水平進行縱向、橫向的分析，從而對醫院整體電能利用率、消耗率進行監測和評價。

2.4 系統的運行、維護和管理

電能監管平臺為最大限度地避免因計算機服務器故障或網絡故障等原因導致數據采集、傳輸過程中斷和數據丟失，利用多級數據冗余機制確保數據采集、傳輸和存儲過程的安全性。例如：利用數據網關支持本地數據緩存和轉發，保證數據的采集的連續性;系統具備自動追補數據的功能;數據庫服務器磁盤支持RAID模式，確保數據的安全以及存取速度。系統普遍支持海量數據存儲，數據服務存儲時間跨度可長達20年左右。

另外，對不便安裝在線計量儀表進行計量的，可以通過離線電能數據模塊錄入，通過Web網頁進行特殊數據的手動錄入。

電能監管平臺系統提供全面且安全的用戶分級和授權管理模式。開發者可根據醫院的實際情況，進行集中式用戶授權和分級用戶授權等模式。保證不同角色用戶登錄系統后，能查詢和操作已授權的界面和功能，確保系統的安全訪問。

系統提供的數據庫維護管理功能包括：基本信息、數據備份、數據還原、數據導入/導出、數據清除、自動導出、相關日志的顯示和保存等。

2.5 電能管理系統性能指標

電能監管平臺系統設計應考慮醫院設備運行的不同環境因素，具備軟、硬件便于維護和各部件具有自檢和聯機診斷校驗的功能。應根據不同醫院的實際需要，留有數據存取的相應接口，便于用戶自行或廠家應醫院的需要編制程序加入系統，實現添加新功能。系統應具有很高的運行可靠性，平均無故障時間MTBF至少達到50 000 h以上。

電能管理系統軟硬件必須具備很好的容錯率，操作中出現的一般性錯誤不應影響設備的正常運行。如遇意外情況，應有良好的系統恢復能力。

3 電能監管平臺存在的主要問題和發展前景

3.1 現階段存在的主要問題

（1）電能監管平臺存在的優勢沒有完全發揮出來。大多數醫院的監管平臺僅僅在于監測，數據分析和對電能管理功能體現不明顯。

（2）部分醫院各樓宇電力監管平臺建立的順序先后不一，不同程度存在系統多、階段差異，導致整個系統集成起來比較困難。

（3）智能儀表的制造標準、通信標準和功能要求不統一，相關的檢測、驗收和管理標準也應同步完善。

（4）醫院能耗監管平臺的建設過程中，不能同步制定電能定額基準，無法對耗能情況進行有效的對比分析，導致對實際運行能耗缺乏約束力，造成實際情況與監管平臺建設初衷存在差距。

（5）如何將電能監管平臺與醫院相關科室的能耗管理機制相結合，有效地提高各科室人員的節能意識，值得更加深入的探討。

3.2 發展前景

電能監管平臺建設應與后勤綜合管理平臺建設相融合，未來智慧后勤綜合能耗平臺建設將是其主要發展方向。該平臺除實現在線能耗監測外，還能實現不合理用能的排查、管理和報警。通過數據分析，迅速提出可行的節能措施。并結合科室能耗管理機制，實現對人員節能意識的管理，最終達到醫院綜合節能的目標。

4 結語

隨著國家對大型公共建筑實施電能監測、節能降耗政策的大力推進，三甲醫院的管理者對于醫院整體運行成本的重視程度顯著加強。加強對病房、醫技及后勤等環節用電的實時監管，有效減少電能的浪費，在保證正常的醫療服務的基礎上最大程度地實現合理用電、經濟用電。另外，未來智慧后勤綜合能耗平臺建設將是大勢所趨，該平臺將醫院水、電、氣、暖各個方面進行精細化、信息化管理，提供各種形式的節能措施，全方位降低運行成本，并為醫院未來整體規劃、設計發展提供關鍵數據。

參考文獻

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