淺談醫(yī)院能耗監(jiān)控平臺(tái)研究與應(yīng)用

摘要：綜合性醫(yī)院作為大型公共機(jī)構(gòu)，能耗高的問(wèn)題日益突出，構(gòu)建能耗監(jiān)控平臺(tái)對(duì)醫(yī)院能耗量化管理以及效果評(píng)估已經(jīng)成為迫切需要。建立智能能耗監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)采集的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院能耗平臺(tái)監(jiān)控，為醫(yī)院能源管理和用能決策提供可靠依據(jù)，扎實(shí)有效地推進(jìn)醫(yī)院能源管理工作。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院；能耗監(jiān)控；節(jié)能；降耗

      醫(yī)院是集醫(yī)療、科研、教學(xué)等功能于一體的特殊的公共場(chǎng)合。醫(yī)院的用能人員除了固定的醫(yī)務(wù)人員、行政人員之外，還有大量就診人員及家屬等。醫(yī)院建筑物的功能也需要?jiǎng)澐譃殚T(mén)診、住院、科教等，不同的功能對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備、用電功率、用電時(shí)長(zhǎng)等都不一樣。但總體來(lái)說(shuō)，醫(yī)院能耗具有設(shè)備多、用能人數(shù)多、能耗高、用能人數(shù)多且復(fù)雜、節(jié)能工作的推動(dòng)難度較大的特點(diǎn)。特別是隨著科技的進(jìn)步，醫(yī)療設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，醫(yī)院的就診環(huán)境在不斷提升和改善，給就診者帶來(lái)更好的就診體驗(yàn)的同時(shí)，能耗在不斷上升。因此，在提高醫(yī)療水平和醫(yī)療環(huán)境的同時(shí)，加強(qiáng)能源管理，提高能源利用率，降低能源浪費(fèi)，是為醫(yī)院后勤管理部門(mén)解決問(wèn)題提高工作效率。管理部門(mén)需要針對(duì)醫(yī)院實(shí)際用能情況，對(duì)用電單元和用電時(shí)間進(jìn)行具體分析，以制定相應(yīng)的節(jié)能降耗計(jì)劃。醫(yī)院各個(gè)科處室的水電氣用能情況，則是制定計(jì)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，目前大部分醫(yī)院都沒(méi)有將水電氣能耗計(jì)量細(xì)化到科室，節(jié)能降耗計(jì)劃缺少實(shí)際能耗作為理論支撐，給節(jié)能管理工作增加了難度。

       我國(guó)國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委也提倡建設(shè)節(jié)約型醫(yī)院，各醫(yī)院紛紛響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，在制定節(jié)能計(jì)劃之前，引進(jìn)一套有效的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)醫(yī)院各科室的水電氣能耗進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)，以掌握全院能耗動(dòng)向，分析用能分布，制定節(jié)能考核指標(biāo)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。有了能耗監(jiān)控系統(tǒng)，醫(yī)院管理者對(duì)本院的能耗指標(biāo)的監(jiān)控和管理更加容易。將系統(tǒng)得到的能耗分項(xiàng)和分析報(bào)表進(jìn)行科學(xué)的分析，進(jìn)而制定相關(guān)節(jié)能舉措。

       目前，醫(yī)院對(duì)水電氣能耗的統(tǒng)計(jì)還停留在傳統(tǒng)方式上，表計(jì)不全，科室能源消耗不明，樓宇能耗信息不清楚，給管理者制定決策帶來(lái)一定難度。建設(shè)能耗監(jiān)控智能平臺(tái)刻不容緩。能耗監(jiān)控平臺(tái)基于智能化表計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)，以及操作平臺(tái)，表計(jì)將各個(gè)用能單元準(zhǔn)確計(jì)量，通過(guò)統(tǒng)一的協(xié)議傳輸?shù)椒?wù)器，管理者通過(guò)操作界面獲取能耗相關(guān)信息。能耗監(jiān)控平臺(tái)可提供樓宇能耗信息，科室能耗信息及對(duì)比，并能進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?，管理者可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器的方式隨時(shí)隨地查看醫(yī)院能耗信息。建設(shè)能耗監(jiān)控平臺(tái)后，醫(yī)院的能耗信息可多方面的展現(xiàn)在管理者面前，對(duì)科室精細(xì)化管理，節(jié)能措施的制定提供了真實(shí)可靠的參考依據(jù)。

2.1能耗監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

     在硬件框架上能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由3個(gè)層次的設(shè)備組成，分別是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集傳輸層和用戶(hù)管理層，3個(gè)部分的有機(jī)結(jié)合即可組成能耗監(jiān)控平臺(tái)。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是計(jì)量器具，包括遠(yuǎn)傳智能水表、三相智能遠(yuǎn)傳電表、多功能電表等，可采集實(shí)時(shí)用水量，實(shí)時(shí)用電量、實(shí)時(shí)電壓、實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)有功功率、實(shí)時(shí)無(wú)功功率、實(shí)時(shí)功率因數(shù)、實(shí)時(shí)頻率等參數(shù)[3]。

數(shù)據(jù)采集傳輸層包含諸多設(shè)備，主要的設(shè)備是數(shù)據(jù)采集器，其次是網(wǎng)關(guān)、光纖、通訊管理機(jī)、光纖終端盒等。數(shù)據(jù)采集傳輸層主要負(fù)責(zé)將計(jì)量器具得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并傳輸?shù)椒?wù)器中。考慮到服務(wù)器與采集器互通的路徑可能會(huì)出現(xiàn)故障，還需設(shè)置網(wǎng)關(guān)，來(lái)負(fù)責(zé)采集器到服務(wù)器的傳輸過(guò)程中的中轉(zhuǎn)，在網(wǎng)絡(luò)路徑不通時(shí)，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將采集器采集的信息進(jìn)行暫存，在網(wǎng)路路徑恢復(fù)后，再傳至服務(wù)器中，確保采集的信息無(wú)遺漏。

      用戶(hù)管理層是管理者接觸的界面，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)web數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)入能耗監(jiān)控系統(tǒng)。在瀏覽器中輸入服務(wù)器地址，登錄后即可查看醫(yī)院能耗信息。能耗監(jiān)控平臺(tái)可查看整個(gè)醫(yī)院的實(shí)時(shí)能耗，也可顯示分科室的能耗信息，分樓棟的能耗信息；也可對(duì)不同科室的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)不同樓棟的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。能耗監(jiān)控平臺(tái)還可提供能耗相關(guān)報(bào)表，管理者可查看不同時(shí)間段的能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表信息，并能根據(jù)報(bào)表找到用能高峰時(shí)間和能耗多的科室，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)分析能耗高的原因，并制定相應(yīng)的節(jié)能方案。

     醫(yī)院的供電分類(lèi)十分明確，根據(jù)供電回路和負(fù)荷不同，可分為動(dòng)力供電、照明供電、空調(diào)回路、醫(yī)院特殊場(chǎng)地供電和重要設(shè)備用電。動(dòng)力供電：由于動(dòng)力供電負(fù)荷較大，一般都從低壓配電房直接牽線(xiàn)連接，而且每個(gè)動(dòng)力設(shè)施都需安裝電表進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量，安裝地點(diǎn)為低壓配電房。照明用電：照明用電的負(fù)荷不高，一般分為普通照明和應(yīng)急照明，將每層樓的普通照明和應(yīng)急照明分別安裝計(jì)量表計(jì)，每層樓科室的耗電量根據(jù)面積進(jìn)行分?jǐn)??？照{(diào)用電：空調(diào)系統(tǒng)由空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的冷熱源設(shè)備、系統(tǒng)輸送設(shè)備、空調(diào)末端出風(fēng)設(shè)備、凈化設(shè)備等設(shè)備組成，對(duì)空調(diào)不同環(huán)節(jié)的用電設(shè)備均安裝計(jì)量表計(jì)，以進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量，保證將空調(diào)的各部分能耗信息進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。同一回路下科室的空調(diào)用電量需要根據(jù)科室面積進(jìn)行分?jǐn)?。特殊區(qū)域用電：將醫(yī)院能耗高的用電區(qū)域，如潔凈空調(diào)、信息中心、水泵房、ICU區(qū)，放射科，手術(shù)室等區(qū)域定為特殊區(qū)域[5]，特殊區(qū)域要求安裝獨(dú)立計(jì)量表計(jì)和相關(guān)配電箱，進(jìn)行單獨(dú)能耗監(jiān)控。大型醫(yī)療設(shè)備用電：大型醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)院能耗的消耗大頭，對(duì)這些設(shè)備需要采用單獨(dú)表計(jì)進(jìn)行計(jì)量，以便精細(xì)掌控能耗情況，以制定相關(guān)節(jié)能條目。

       醫(yī)院用水監(jiān)測(cè)與計(jì)量主要使用帶遠(yuǎn)程傳輸功能的水表進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量表應(yīng)安裝在不影響供水系統(tǒng)正常工作和供水流量的位置，并且需要根據(jù)情況安裝支撐支架，避免計(jì)量表對(duì)原有管道產(chǎn)生更多的壓力。在水質(zhì)較差的地區(qū)，還需在水表前設(shè)置便于后期維護(hù)的過(guò)濾設(shè)備，以防止影響水表的正常運(yùn)行。根據(jù)醫(yī)院供水管的網(wǎng)分布情況，在一般的用水區(qū)域中的每個(gè)樓棟安裝一個(gè)智能水表，分樓棟進(jìn)行用水量監(jiān)測(cè)，普通用水科室通過(guò)面積分?jǐn)傆盟俊Ｔ卺t(yī)院的用水區(qū)域均需安裝獨(dú)立計(jì)量表，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)用水量，如檢驗(yàn)中心、醫(yī)學(xué)研究中心、空調(diào)冷卻塔補(bǔ)水、食堂、鍋爐房等場(chǎng)所。將全院用水量進(jìn)行多方面監(jiān)測(cè)，為管理科室對(duì)醫(yī)院分科室獨(dú)立核算開(kāi)支提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。

5.1數(shù)據(jù)的采集與分析

     建立能耗監(jiān)控系統(tǒng)后，管理者隨時(shí)查看醫(yī)院水、電、氣等能耗支出信息，可查看各用能單元下各設(shè)備的實(shí)時(shí)、歷史能耗情況，能耗監(jiān)控平臺(tái)還帶有能耗超支報(bào)警等功能，可有效地輔助分析能源浪費(fèi)漏洞，對(duì)科室能耗進(jìn)行定量管理，以達(dá)到節(jié)能的目的。能耗監(jiān)管系統(tǒng)的管理界面不僅可將采集到的數(shù)據(jù)直接地展現(xiàn)在管理者面前，還可通過(guò)后臺(tái)處理、分析，得到大量對(duì)比數(shù)據(jù)，排名詳情，報(bào)表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

     某大型公立醫(yī)院構(gòu)建涵蓋能耗監(jiān)控，設(shè)備監(jiān)控，后勤工單管理于一體的一站式后勤信息管理平臺(tái)。其中，能耗監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水和電的能耗監(jiān)測(cè)，下面詳細(xì)介紹能耗監(jiān)控平臺(tái)的功能。

對(duì)2018年8月某日某大型公立醫(yī)院能耗監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可在能耗監(jiān)控系統(tǒng)中查詢(xún)到醫(yī)院實(shí)時(shí)電、水等能源當(dāng)天的用能情況，用能趨勢(shì)、同比和環(huán)比情況。當(dāng)天，電耗為主要能耗，其中空調(diào)用電占34.2%，照明與插座用電占31.4%，動(dòng)力用電占25.1%，特殊用電（醫(yī)療設(shè)備）占8.2%，其他用電占1%。根據(jù)醫(yī)院建筑面積、床位數(shù)，得到單位建筑面積能耗為0.02千克標(biāo)準(zhǔn)煤/m2，單位床位能耗為1.3千克標(biāo)準(zhǔn)煤/床。醫(yī)院實(shí)時(shí)能耗和能耗分類(lèi)統(tǒng)計(jì)如圖1和圖2所示。可查看按樓宇劃分的能耗排名和按科室劃分的能耗排名情況，如圖3所示。

 

     可在報(bào)表管理中生成變壓器能耗報(bào)表、區(qū)域能耗報(bào)表、總能耗報(bào)表、部門(mén)能耗報(bào)表。還可生成水電分科室統(tǒng)計(jì)的任意時(shí)間段的區(qū)域能耗報(bào)表（見(jiàn)表1）、總能耗報(bào)表（見(jiàn)表2）、水電能耗分科報(bào)表（見(jiàn)表3）。

 

 

5.2為用能異常提供分析手段

    能耗監(jiān)控系統(tǒng)不只是簡(jiǎn)單的對(duì)水電氣等能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在能耗異常時(shí)還能進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)分析，還可以提供故障定位。醫(yī)院5號(hào)樓用水量監(jiān)測(cè)如圖4所示。

 

    從8月3號(hào)開(kāi)始，這棟樓的耗水量直線(xiàn)上升，直到8月7號(hào)之后開(kāi)始平穩(wěn)，經(jīng)與系統(tǒng)中設(shè)置的往年同期耗水量進(jìn)行對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)日均耗水量比去年同期上升了60%左右，平臺(tái)發(fā)生了報(bào)警，顯示5號(hào)樓用水量異常。管理者根據(jù)報(bào)警情況立即對(duì)5號(hào)樓周?chē)墓芫W(wǎng)進(jìn)行排查，歷時(shí)半個(gè)月，在五號(hào)樓外面的地下水管發(fā)現(xiàn)爆管位置，經(jīng)過(guò)搶修，用水量在9月份回落到正常范圍內(nèi)。為醫(yī)院節(jié)能方案提供數(shù)據(jù)支撐能耗監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比分析，根據(jù)對(duì)比結(jié)果結(jié)合實(shí)際用能情況進(jìn)行分析，管理者可根據(jù)不同的用能問(wèn)題制定不同的節(jié)能汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展加大了我國(guó)的環(huán)境壓力，為了響應(yīng)當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，汽車(chē)改革成為當(dāng)前工作中的一個(gè)重要任務(wù)。新能源汽車(chē)逐漸成為汽車(chē)發(fā)展中的新行業(yè)，這是因?yàn)樾履茉雌?chē)的研發(fā)能夠有效減少石油等不再生資源的消耗，促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)節(jié)能環(huán)保工作的不斷深入。

5.3我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)的典型產(chǎn)品

     混合動(dòng)力汽車(chē)是2種或者2種以上動(dòng)力形式組合發(fā)動(dòng)的新型汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。首先，其可依據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)置汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的使用功率。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，汽車(chē)耗能較低，污染較少，多余的功率可用于電池充電。且在慢速行駛狀態(tài)下，可直接關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)，以電池作為驅(qū)動(dòng)源，從而有效降低污染物質(zhì)的排放量。另外，內(nèi)燃機(jī)能夠滿(mǎn)足空調(diào)及取暖設(shè)備的運(yùn)行需要，同時(shí)這種汽車(chē)在運(yùn)行的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)電池過(guò)充方案。能耗監(jiān)控系統(tǒng)可提供多方面的能耗監(jiān)測(cè)。對(duì)于管理節(jié)能，醫(yī)院能源管理者可根據(jù)本單位的作息時(shí)間，對(duì)不同的作息時(shí)間段的能耗進(jìn)行能耗對(duì)比分析，可掌控能耗設(shè)備的待機(jī)能耗，從而為制定提高醫(yī)院能源利用率相關(guān)管理政策提供可靠數(shù)據(jù)支撐；對(duì)于技術(shù)節(jié)能，能耗監(jiān)控平臺(tái)可輔助醫(yī)院平均節(jié)能效果，通過(guò)能耗監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)比，醫(yī)院可選擇合適的節(jié)能產(chǎn)品和采取相關(guān)改造措施，改造完成后可根據(jù)能耗監(jiān)控平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)對(duì)比改造前后的能耗數(shù)據(jù)，分項(xiàng)計(jì)量與能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，又可驗(yàn)證節(jié)能效果，可客觀地反映和評(píng)價(jià)節(jié)能改造效果。能耗監(jiān)控平臺(tái)可提供數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和故障診斷，又可密切監(jiān)測(cè)節(jié)能改造效果，多方位地為管理者提供數(shù)據(jù)，使管理者能夠針對(duì)不同用能單元制定合適的節(jié)能方案，以提高醫(yī)院能效利用率。

6.1概述

     Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶(hù)端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對(duì)用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶(hù)可按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問(wèn)題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門(mén)報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。

6.2應(yīng)用場(chǎng)所

    適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

6.3系統(tǒng)功能

6.3.1系統(tǒng)概況

     平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

6.3.2用能概況

     對(duì)建筑、部門(mén)、區(qū)域、支路、分類(lèi)分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、總能耗同環(huán)比對(duì)比。

 

6.3.3用能統(tǒng)計(jì)

     對(duì)建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對(duì)分類(lèi)能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

 

6.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

     復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對(duì)單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

 

6.3.5同比分析

     對(duì)建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

 

6.3.6能源流向圖

     能源流向圖展示單棟建筑特定時(shí)段內(nèi)各類(lèi)能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

 

6.3.7夜間能耗分析

     夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對(duì)選擇支路分類(lèi)能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對(duì)比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

 

6.3.8設(shè)備管理

    設(shè)備管理包括，設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

 

6.3.9用戶(hù)報(bào)告

    用戶(hù)報(bào)告針對(duì)選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢(shì)，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結(jié)果，針對(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。