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淺談電力能源管理系統在綠色醫院中的設計與應用

更新日期：2023-10-23瀏覽：1190次

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：在呼吁環保可持續發展的今天，建立綠色醫院成了醫院發展的熱點。在綠色醫院的發展構建中，醫院的電力系統是優化的內容。電力能源管理系統結合多領域技術，對于醫院的電力系統管理具有很大的提高，對于綠色醫院的發展具有重要意義。

關鍵詞：電力能源管理系統；綠色醫院；節能；應用實踐

1醫院電力能源管理現狀

1.1現行電力能源管理模式

由于電能對于醫院的正常運作起到至關重要的作用，醫院一直將電能的管控作為硬件設施管理檢查的要點，但側一直是保證正常供電及應對停電等突發事件，而對于綠色節能并沒有概念。當前多數醫院對于電力能源的主要管理模式依然為安排人員巡視供電系統作業情況和查抄電表，并由科室反饋信息進行故障原因排查和設備維護。但隨著醫院的不斷發展，諸多先進的醫*設備在提高醫院的醫*水平的同時，也給醫院的電力系統帶來了壓力；并且隨著醫院管理體系的不斷進步，對于電力能源的管理依然停滯不前，諸多問題開始暴露出來。現行的電力能源管理存在的問題成為制約醫院發展的短板，也是發展綠色醫院的一大障礙，其存在的問題包括以下幾點。

1.1.1人力資源不足

正如前文介紹，當前大多醫院仍采用人工巡視和抄表的方式對電力系統進行監管，且由于抄表工作簡單，許多醫院在此崗位配置人員并非專*人員。這種運作方式不僅造成人力資源的不是，還可能導致潛在危險難以發現。同時，這種間接性的巡查也不能保證問題得到及時反饋。醫院的電力能源管理同時涉及醫院用電指標、配電技術、電路設備維護技術、信息技術等多個領域，而不是簡單的巡視抄表。

1.1.2管理制度不當

多數醫院僅將醫*管理的相關制度作為工作要點，雖然知道電力能源管理對于醫院運作的重要性，卻沒有將電能管理擺在重要位置，電能的管理沒有與醫院同步發展，導致落后的電力能源管理與醫院先進的體系格格不入。

雖然對電路及電力設備進行檢修與故障排查，但人工巡查往往對事件具體信息缺乏記錄，只是將設備是否正常和用電量進行簡單記錄，這就導致信息價值大打折扣，不利于故障或事故原因的鑒定。其次，由于采用人工觀察的方法進行檢查，往往只能看到電力系統表面，難以檢測內部情況而不能確保系統正常，難以對內部問題進行維護，同時，不利于事故原因的確定，影響搶修工作的進行。第三，醫院的供電系統并不會隨著醫*設施同步更新，這就導致新增的大型醫*儀器增加了供電系統的載荷，而供電系統的電路又缺乏質量檢測，很有可能導致部分電路超負荷運轉，甚至可能由于電路年久老化導致安全事故。第四，人工抄表統計電量的做法對于醫院的合理用電不能起到指導作用，無法指導醫院節能發展。第五，醫院電力能源管理過程中，經常會由于人力不足導致配電室無人值班，而缺乏其他監控措施導致電路故障或漏電現象難以及時發現。

1.2醫院電力能源硬件設施

雖然現在醫*技術日新月異，醫*設備不斷更新，但醫院的電力能源設施卻沒有得到及時的更新換代。作為用電大戶，醫院諸多科室需保證24h不間斷供電，這無疑加大了供電電路的壓力，縮短了電路壽命，而老化的電路會增加額外的能耗，不僅浪費能源，還有可能引起斷電甚至火災。醫院的備用電源，是保證醫院在停電等突發情況下正常運作的重要電力設備，目前常用的備用供電系統多由柴油發電機和蓄電池組成。在電力系統的監控方面，目前國內多數醫院并不具備電力系統的全稱監控系統。

2電力能源管理系統在綠色醫院建設中的應用

電力能源管理系統旨在替代傳統的人工巡查且能對整個電力系統進行全程實時監控，主要利用攝像頭、傳感器等信息接收裝置，通過網絡技術和計算機將數據和信息收集并通過分析結果判斷系統運行狀態。相對于人工巡查不僅更加細致，可以對整個電路系統以及電力設備內部進行監測，還能做到24h實時監控，并記錄數據及時間。電力能源管理系統有利于及時發現電力系統中存在的問題；利用該系統可以盡快發現電路中的故障位置，從而節省維修時間；可以利用檢測記錄對事故原因進行分析，并協助制定防*方案。

2.1電力能源管理系統構建

2.1.1系統設計的原則

為確保電力能源管理系統的運作和功能完備，在設計階段應根據醫院實際情況全面考慮，確保系統的穩定性和結構的完整性。此外，系統還應具有長久適用性，能適應醫*設備的快速更新，整個系統的軟件硬件設施需要具備升級更新的功能，才能滿足醫院的發展；同時還應具備節能環保的特點，以促*綠色醫院的構建。

2.1.2網絡系統的選擇

對于醫院電力能源管理系統的網絡構建，主要依托于醫院所用的TCP/IP局域網，其優勢在于信息傳輸快捷方便；利用現有網絡系統可以節約成本；方便利用局域網內的計算機查詢用電情況；對于網絡維護也比較方便，僅需對一個網絡系統進行維護便可以保證兩個用網系統的正常運作。但也存在一些弊端，醫院的網絡系統本身就比較復雜，再加入醫院的電力能源管理系統，會進一步提高網絡復雜程度；醫院系統與醫院電力能源管理系統共用一個網絡系統，一旦其中一個系統出現問題影響了網絡，必然對另一個系統造成影響。

3電力能源管理系統功能

電力能源管理系統可以對醫院的整個電路系統和重要的電力設備進行實時數據監測。電力能源管理系統可以根據醫院的實際情況對整體或部分的用電情況進行實時監測，評估其用電水平，以方便醫院合理優化用電，節約能源，綠色發展。此外，電路系統一旦出現問題，管理系統監測到的數據會受到影響，通過自動分析可以及時發現問題，結合管理系統中的可視化監控手段確定問題原因并定位出現的問題，提高醫院電力系統的維護效率，防止電力事故發生，防范于未然。

利用電力能源管理系統可以查詢醫院用電的歷史數據。可以根據醫院的實際情況儲存監測的電力系統數據，可以隨時調取歷史數據，并以曲線、表格等形式展現，有助于排查故障原因，確定故障時間。此外，歷史用電數據可以為醫院的綠色節能發展提供數據參照，幫助醫院構建合理的用電方案。

電力能源管理系統可以對收集的數據進行統計分析。通過分析整個電路系統、部分科室、建筑分區和分項電路的用電分量、用電總量，便于及時發現系統中的用電問題，方便醫院管理用電，制定更加節能的用電方案。

電力能源管理系統還可以對設備運行進行故障報警。通過監控電力系統的運行情況，分析收集到的數據，一旦出現異常現象或數據超限，可以及時發出警報，告知工作人員。涉及的報警內容包括設備運行異常報警、系統自診斷報警、用電超限報警等。工作人員只需在監控室便可以對用電系統進行更加的監控，相對于傳統的人工現場檢查抄表的方式而言，對電力系統的監測更細，故障發現更加及時，且節省了人力資源，提高了安全程度，有利于綠色醫院的建立。

電力能源管理系統一改傳統的人工抄表的低效作業方式，可以自動記錄數據，并提供多種展現形式，呈現的用電情況更直觀，更方便。

電力能源管理系統結合當前比較先進的技術，對醫院的整體電力系統進行升級。網絡數據傳輸與存儲提高了醫院電力管理效率；實時視頻監控和數據分析可以短時間發現用電故障，提高了醫院電力系統的安全水平和維護效率；與太陽能發電結合，清潔用電，響應了綠色醫院的構建。

4AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫*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。

4.2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*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*隔離電源解決方案，

4.3平臺拓撲圖

4.4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*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。

（3）醫院配電房綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除*機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

（4）醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能*），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

（5）醫院智能照明控制系統解決方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有*避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

（6）醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

（7）醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業消控室監控系統。

醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實現對建筑電氣安全預警。現場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

（8）醫院消防設備電源監控系統解決方案

醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控系統主要功能就是用于監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

（9）醫院防火門監控系統解決方案

醫院防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

（10）醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

（11）醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于醫院的精*化驗設備可能會產生干擾。

為了消*配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。

（12）醫院充電樁系統解決方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數據分析等功能。

（13）醫院醫*隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫*危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時《醫院潔凈手*部建筑技術規范》GB50333-2002中規定：2類醫*場所在維持患者生命，外科手*和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用IT系統。如：搶救室（門診手*室）、手*室、心臟監控治*室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫*隔離電源解決方案是針對醫*Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手*室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。