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淺談醫院后勤智慧配電能效管理平臺建設與應用

更新時間:2024-01-26   點擊次數:237次

摘要:目的 推進綠色醫院建設,實現后勤能源管理科學化、規范化、精細化。方法 成都中醫藥大學附屬醫院結合能源管理工作實際,充分發揮信息技術的優勢,搭建醫院后勤智慧能源管理平臺,從硬件、軟件兩方面雙管齊下,強化后勤節能管理機制建設。結果 實現能耗數據自動分類分項采集與分析、能源設備實時監控與告警預警、科室能源考核指標量化、科室成本精細核算等,達到能源管理智能、及時、直觀和高效。結論 醫院后勤智慧能源管理平臺的建設與應用能夠有效從醫院基礎運行層、技術應用層、管理決策層3方面促進醫院節能降耗目標實現,降低萬元收入能耗支出。

關鍵詞:后勤能源信息化管理智慧能源管理平臺節能降耗

0引言

2017年,國務院辦公廳下發了《建立現代醫院管理制度的指導意見》。2018年,國家和行業信息化標準?!吨腥A人民共和國節約能源法》規定,“公共機構應當厲行節約,杜絕浪費,帶頭使用節能產品、設備,提高能源利用效率"。對于醫院來說,構建醫院后勤智慧能源管理平臺(以下簡稱“平臺"),全面提升后勤能源智能化、精細化管理水平,進一步推進醫院節能降耗工作,是符合現代化管理要求的必由之路。

1醫院能源管理現狀與問題

醫院能源結構種類復雜、繁多,用能地點分散,用能設備龐雜,用能強度隨時變化,醫院的能源及資源消耗主要來自水、電、天然氣、醫用氣體等方面,能源管理缺乏系統的管理、有效的節約措施等問題,在行為節能及能源精細化管理上存在較大難度。

1.1資源保障不足

能源管理工作需要一定的經濟投入,如果缺乏先進的能源技術和設施、足夠的人力資源,能源管理的有效性和效率就會受到限制,無法滿足能源管理工作的需求。

1.1.1能源管理制度不完善

能源管理目標不明確,缺乏專門的節能管理機構、規定和標準,就會導致責任不明、工作混亂和效率低下。

1.1.2節能措施執行效率不高

缺乏系統性的監測和評估機制,導致節能措施執行不力,節能意識普及不夠,對節能措施的認知不足,難以有效推動實施。

1.2缺少信息化支持節能管理

后勤信息化建設的滯后難以高效匹配前端醫療快速發展,特別是在能源供應結構、能耗設備使用以及用能綜合監測等方面,信息孤島難以打破。各種能源未能在統一平臺下實現管理運營,數據難以集中,單位能耗無法核算。設備缺乏在線監視及維護計劃,易形成安全隱患。

1.2.1缺乏醫院在線監測計量

由于缺乏智能化運用,無法對能源死角監控,致使數據采集不全且無遠傳功能,無法準確掌握醫院能耗的相關靜態、動態數據。

1.2.2缺乏能耗數據分析

傳統能源數據統計依賴于人工記入,不能及時統計、分類、分項計量??己酥笜穗y以量化,更無法有效地發掘各個能耗設備的節能點,不利于醫院成本核算及控制。

2建設思路與目標

某醫藥大學附屬醫院(以下簡稱“該院")以綠色醫院建設為目的,從硬件設備、軟件平臺兩方面雙管齊下搭建后勤智慧能源管理平臺,對能源設備遠程監控,突破節能“瓶頸",使運維更加智能、及時、直觀和高效。同時,加強后勤科學的節能管理機制建設,主動去發現能源使用規律、異常情況,為醫院在資源規劃和科學調度上打好基礎,推進能源優化、能耗降低、能效提高,降低醫院運營成本。

2.1平臺建設思路

2.1.1硬件方面

實行物聯網(internetofthings,IOT)技術運用,傳感器和監測設備通過平臺實時采集能源的使用情況和相關數據,例如電量、水量和氣量的消耗情況,能源管理人員可以對采集到的數據進行處理和分析,借助自動化控制子系統和人工智能技術,物聯網連接不同能源設備和子系統,實現對能源設備和能源子系統的智能控制和優化,實現能源的整合和協同效應。

2.1.2軟件方面

一個完整的后勤智慧能源管理平臺,需將各項子系統進行集成和管理,實現一體化管理,平臺作為應用和運行的基礎架構和架構鏈接,打通能源數據分析子系統,對傳感器和監測設備收集的數據進行實時監測、分析和報告,以識別能源使用模式,發現潛在的節能機會,并進行預測和優化能源消耗。同時,聯動自動化控制子系統,通過智能算法和控制策略,實現能源設備的自動化控制和優化,根據實時數據和設定目標,調整設備的工作狀態、節能策略,提高能源利用效率。通過直觀的可視化界面,展示能源數據和狀態,以圖表、報表等形式呈現,了解能源消耗情況和效果,評估能源利用率,方便作出決策和優化能源管理。

2.2平臺建設目標

2.2.1能源監測與分析

通過傳感器、監測設備等技術手段,實時采集水電氣等能源消耗情況,實現對能源的實時監測和數據分析,包括能源消耗情況、效率分析、用能結構等,以便為決策提供依據,并發現能源消耗的問題和潛在的改進點。

2.2.2能源節約與環保減排

通過智能控制和優化,實現能源的節約和高效利用,減少能源浪費,提高能源利用效率,降低能源成本;通過能源管理平臺,實時監測和控制能源子系統的運行,減少不必要的能源消耗。

2.2.3安全運行管理與維護

通過傳感器和數據采集裝置采集關鍵參數和運行數據,對能源設備和子系統的遠程監控、故障診斷和維護管理,從高壓到低壓,末端用電負荷等設備,一圖總覽實時掌控供配電系統運行態勢,保障供配電安全,提高設備的可靠性和運行效率。

2.2.4建立指標體系推進能源標準化

參考能源管理標準和指南,結合平臺制定醫院內部的能源管理標準,同時設立考核機制,定期評估能源管理績效,對比實際數據與設定的指標,分析差距并采取改進措施,推動能源管理標準的有效實施。

3建設內容與主要功能

3.1平臺建設內容

采用分層分布式網絡結構,由現場感知層(能源計量終端)、網絡層(通訊管理終端)和平臺層(后勤智慧能源管理平臺)3個部分組成。其中,感知層是連接于網絡中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型傳感器,各系列帶通信功能的電力儀表、溫濕度控制器、開關量監測模塊以及水表、氣表、冷熱量表等,實現從表計和傳感器獲取讀數向服務器傳輸原始數據;網絡層是智能網關采集設備層,可進行協議轉換和存儲,將數據上傳至平臺,保證原始數據的完整性,修復數據錯誤/丟失;平臺層主要包含應用服務器和數據服務器(各項

子系統),可在PC端和移動端實現應用,分析能耗數據提供節能診斷依據。

通過平臺建設將各個子系統及業務數據互聯互通,解決醫院的核心數據不準確、無法共享等問題,同時為設備安全、節能降耗、成本核算及進一步信息化建設奠定基礎。

3.1.1基礎數據體系標準化

對醫院現有的人員、空間、設備、業務、運行等信息,按統一標準轉化成數字化的編碼并存儲于服務器上,再通過物聯網技術結合各子系統,記錄其互通數據狀態,使得醫院各類與后勤相關的信息形成數字資產。

3.1.2數據中心建設

在形成的數字資產和各后勤系統運用的基礎上,建立數據中臺和業務中臺,以充分發揮不同數據指標的靈活應用價值。數據中臺對所有數據進行轉換、建模、分析。業務中臺對醫院后勤能源、安全、品質等管理業務進行數字流程線上再造。

3.1.3標準指標庫建設

平臺的于后勤各類指標的提升,建設一個標準的指標庫是非常必要的,指標的數據可從數據國家三級公立醫院績效考核操作手冊》《醫院智慧管理分級評估標準體系》等政策文件的解讀,醫院智慧化建設指標分類為預算、成本、安全、節能降耗、服務、應急、績效、培訓考核8大類型。將各類指標分解至后勤全年規劃,并按目標任務落實,從而整體提升后勤智慧運營質量與效率。

3.2平臺主要功能

根據四川省衛生健康委《關于推進能耗監管體系建設實施方案》的通知要求,該院針對性設計監測點位,配備能耗遠程監測點計量器具,實現分戶計量、分區計量和主要用能設備計量,實現能源精細化管理,滿足了GB/T29149—2012《公共機構能源資源計量器具配備和管理要求》的規定。目前已上線后勤智慧能源管理平臺,有7大具體功能。

3.2.1功能覆蓋無盲區

平臺首要的功能是實現能源一體化系統集成,實時監測醫院的能源使用情況,并通過物聯網等技術進行聯網,實時傳輸到數據中心,從而能夠對能源的使用情況進行實時監測,清晰展示當日用電趨勢、日/周/月/年能耗總覽、能源占比、電能耗評價等所涉院區的各類能耗指標。

3.2.2數據溯源可定位

將智能電表覆蓋到醫院重點樓棟及樓層科室,實現水、電、氣等各種能源在線采集監控,通過智能電表收集用電數據,并利用數據分析預測未來的能源需求,實現樓層科室用能監測及分攤,為科室用能考核提供數據支撐,由被動節能轉向主動節能,并積累能源大數據,為深入挖掘節能潛力提供依據。

3.2.3多維度數據統計分析與評估

(1)通過對建筑和業態兩個維度的能耗模型分析,實時查看水、電及總能耗的走向趨勢,以及各建筑能耗數據對比及排名信息。

(2)根據不同能耗類別、區域建筑提供能源的分類分項計量功能,將醫院整體能耗按比例分攤至不同點位。管理人員可按分攤對象選擇查詢條件,調整用能方式,挖掘節能潛力,提高用能分析水平。

3.2.4負荷峰值預測與用能優化

(1)預測能耗趨勢,預估未來能耗走向,通過設置用能設備的預警上限和下限,當越過閾值時系統自動發送預警短信。另外,系統還可生成三相電壓/電流不平衡等數據實時曲線圖,為電能質量監測與分析提供參考依據。

(2)通過平臺查詢不同對象在選定時間段內電的峰值,經自動分析,實現削峰填谷,節省能源費用及應用管理節能。

3.2.5報告報表即時生成

平臺自動生成數據報表,解決人工抄表帶來的各類問題。平臺支持能源分析報告、能源統計報表的在線預覽及多形式輸出,掌握院區能源實際情況,實時多維度分析,快速發現用能異常。

3.2.6降本增效優化節能策略

平臺支持能耗對標體系的管理、值進行配置,支持醫院/部門對標數據查詢等。通過智能分析,幫助管理人員查找能耗薄弱環節,為調整和優化用能方式提供理論依據,實現用能可控,提升能源利用率。

3.2.7能耗預警動態響應

平臺對醫院已有電力監控進行對接及數據互通,并將醫院供水系統、配電房的變壓器、低壓主進線回路以及空調系統進行在線監測,實現24小時秒級值守,實時推送能耗異常信息,及時發現能源使用中的漏洞和不足,通過平臺自動跟蹤與分析,防止用能異常,推進院內多業務統一監、管、控,提升運營效益。

4應用成效

該院通過物聯網、5G、BIM等技術的運用,利用信息化支持節能管理,在智慧能源管理平臺上打通了相關業務板塊,對零散、單個系統模塊進行優化,實現各項子系統與業務數據間互聯互通。平臺接入565個監測點位,覆蓋了門診/中心大樓、鍋爐房、食堂、藥劑樓的水、電、氣能源數據計量,從基礎運行、技術應用、管理決策3個維度達到能源精細化管理要求,解決醫院能源管理的核心問題。

4.1基礎運行層成效

4.1.1數據采集

實現醫院各樓層科室能源消耗遠程數據計量與傳輸,自動記錄和生成報表,取代原有人工抄表,達到一次采集數據共享,減少工作流程,降低人工消耗,提升數據準確性。

4.1.2數據監控

提供實時的能源消耗監控和設備狀態監測,監控和記錄配電參數,包括電流、電壓、功率因數等,提供實時的配電參數數據,幫助基層運行人員進行維護和管理,讓基層運行人員能夠隨時了解能源使用情況。

4.2技術應用層成效

4.2.1數據統計與分析

平臺對能源消耗數據進行分析和模擬,識別和評估能源使用中的瓶頸和低效問題,技術人員可根據數值進行設備優化調整,同時分析返回的數據值檢驗節能運行效果,提高能源使用效率和減少能源浪費。平臺保存實際能源消耗數據,為配電容量設計提供可靠的證據,幫助技術設計人員確定合適的配電容量規劃,制定設備的調度策略,實現錯峰管理,優化能源使用效率。

4.2.2減少安全隱患

實時監測能源的運行狀態,針對運行異常、故障等實現了自動告警聯動,及時發現異?;蚬收?,并向技術人員發送報警通知,快速響應和解決問題,降低事故發生概率,提高能源運行的穩定性和可靠性,有效保障核心用能及機電設備安全運行。

4.3管理決策層成效

4.3.1數據可視,決策支撐

對能耗實時在線監測、計量、分析、管理,管理層清晰地了解能耗的分布及使用情況,包括能源消耗量、能耗趨勢、能源利用效率等,快速檢測跑冒滴漏的情況,為管理層提供全面的能耗數據,平臺利用數據分析和智能算法,提供優化建議和決策支持,為管理者制定明確的能源管理策略和目標提供參考。同時,跟蹤和記錄節能措施的實施效果,通過數據分析和對比,讓管理層了解節能措施的成效。

4.3.2核算,績效考核

利用平臺建立能耗分析模型,設立能源管理制度,對該院各類能源使用、消耗、轉換,按科室、時段、業態等,進行不同時間維度的環比以及占比分析,見圖1.將平臺反饋出的能耗數據定期分攤至科室進行成本核算,建立起績效獎懲機制,見表1。通過優化醫院能源考核指標,挖掘節能潛力,同時加大節能宣傳和教育,有效增強人員的規范用能習慣,推進醫院成本管理水平提升。

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4.3.3達到節能降耗預期目標


根據2023年上半年與2022年上半年用電量統計對比分析,實現單位人均綜合能耗同比下降2%、水能耗同比下降2.1%、電能耗同比下降3%(新建項目試運行電耗不納入統計范疇),見表2,綜合計算建筑面積單位能耗同比下降1.5%。同時,在平臺內預留多個對接端口備接,有效推進國家對醫院開源節流、降本增效、降低醫院萬元收入能耗支出要求的落實,為智慧后勤信息化建設進一步夯實了基礎。

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5.AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺


5.1平臺概述


AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求,采集分析能源、能耗、能效數據,監測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標,并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作,幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況,為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。


5.2平臺組成


安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維"一體化的能源管理系統,從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計,幫助醫院后勤管理部門了解醫院能源運行情況,關注消防和電氣安全,及時預警異常情況,提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺,配電房綜合監控系統,能耗管理系統,智能照明控制系統,智慧消防平臺,電氣火災監控系統,消防設備電源監控系統,防火門監控系統,消防應急照明和疏散指示系統,充電樁管理系統,電能質量治理解決方案,醫療隔離電源解決方案,


5.3平臺拓撲圖

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5.4平臺子系統


(1)醫院電力監控解決方案


電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能,并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信,實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患,快速排除故障,提高醫院供電可靠性。


電力監控系統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所,對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控,對0.4kV出線配置多功能計量儀表,用于測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

(2)醫院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術,通過智能網關采集現場數據并存儲在本地,再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息,有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到人員手機上,并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環,提高運維效率,即時發現運行缺陷并做消缺處理。


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