绿色数字医院的体系结构

文｜东莞南博职业技术学院 符长青

绿色数字医院是生态建筑，能够最优化地有效应用可用资源，在医院改进临床服务质量、降低就医风险和成本、优化管理等方面发挥着至关重要的技术保障作用。

“绿色数字医院”包含了绿色智能建筑与医院数字化系统两个高度相关的概念。绿色智能建筑因能够最优化地有效应用可用资源，并通过安装智能化系统，向人们提供安全、高效、便捷、节能、低碳、环保、健康的建筑环境而得名。建筑智能化技术是保证建筑绿色节能得以实现的关键。医院数字化工程是指利用先进的信息网络技术，对医院内所有与医疗、管理、科研、服务等有关的信息资源进行全面的数字化，以及科学规范的整合和集成，并将其纳入整个社会医疗保健数据库，实现适应现代医院经营管理模式要求的信息资源互联互通和高度共享，使医院的服务对象由有病求医的患者扩展到整个社会。

绿色医院在医院的全寿命周期内（即从规划、设计、建造，到运行、维护，直至拆解的全过程）对周围环境的有害影响较小，对资源的需求相对较少，并且在节省资源（节地、节水、节能、节材等）的情况下并不减少医院内人员（包括病人、医务人员以及访客）的良好体验。

医院环境“零污染”、医疗保障“零障碍”、应急反应“零时差”是绿色医院建设的目标。

1 绿色数字医院的体系结构

绿色数字医院的体系结构，如图1所示。绿色智能建筑由节地与室外环境子系统、节能与能源利用子系统、节水与水资源利用子系统、节材与材料资源利用子系统、室内环境质量管理子系统，以及运营管理子系统等构成（应根据建筑物的规模和功能需求等实际情况，选择配置相关的子系统）。医院数字化系统主要由医疗卫生基础网络系统、医院信息系统（HIS）、图像存档及通信系统（PACS）、医院检验信息管理系统（LIM）和电子病历（EMR）等几部分组成。

2 绿色智能建筑系统

绿色智能建筑系统可以包含几十个子系统，针对不同用途和特点的建筑，其子系统的配置是不相同的。这些子系统都是在绿色智能建筑中具有实际物理设施或应用软件的实际应用系统，并且不论大小，它们的功能和目的都是向人们提供安全、高效、舒适、便利、健康、低碳、环保和节能的建筑环境和服务。

绿色智能建筑系统是一个十分复杂的高科技综合管理系统，所涉及的各子系统的协同动作、信息共享和集成是需要充分考虑的。这些子系统在实现绿色建筑基本目的上处于平等地位。在技术实现方面，有关子系统之间存在着相互联系、相互依存、相互作用的关系，因此这些子系统都不是孤立存在的。绿色智能建筑系统应是技术先进、经济合理、实用可靠的，应具有可扩性、开放性和灵活性等特点，其建设应以建筑物的功能类别、管理需求及建设投资为依据。

创建绿色数字医院的过程中会遇到各种各样的问题，首要问题是医院的能耗审计分析，以及能耗监控管理和能源动态管理等。通常，医院建筑节能工作面临的主要问题有：

◆ 楼宇自控系统的维护工作差，使用率低，使用维护和运行管理落后，节能策略无法贯彻实施；

◆ 物业管理水平低，管理者节能意识不高，具体操作人员只考虑环境舒适、设备安全，不重视节能工作；

◆ 没有建立分项能源管理制度，只有总能耗数据，无法开展用能监督和精细化的用能管理；

◆ 建筑能耗诊断和节能改造方案过于主观，建立在管理者的经验而非科学的数据分析的基础上，造成节能改造投资很高，节能效果却不明显。

图1 绿色数字医院的体系结构图

通过对医院建筑全周期成本的分析发现，建筑物在建设和使用过程中，规划成本占总成本的2%，设计施工成本占23%，而运营成本占到75%。想要降低医院建筑的运营成本，只有通过科学的管理手段，提高建筑物的管理效率。绿色智能建筑系统的主要优势就在于能帮助管理者提高管理效率，降低建筑能耗和人工成本。绿色智能建筑系统应建立能耗管理信息网络平台，对所有有利于节能管理的参数，通过网络平台准确地采集、实时传输和完整地存贮，并通过对各类实时信息与历史数据的分析对比，达到有效地管理所有系统设备、优化管理策略、严格合理控制能耗的目的，以提高绿色智能建筑的运行效率，降低其运营成本。

3 物联网核心技术的应用

绿色智能建筑系统发展的最新成果是物联网在系统底层平台的应用。绿色数字医院系统集成平台要采用控制域系统集成（物联网）和信息域系统集成两层平台的总体结构，中间通过以太网连接（如图1所示）。也就是说，根据“控制域”、“信息域”的不同特点，选用不同的技术手段，既对它们分别处置又使它们协调一致，将它们的功能与实施技术手段结合起来。

联动控制以及控制域全局事件处理集中在控制域，其特点是系统所采集的信息均来自现场，控制信息针对现场，对信号实时性的要求高。基于底层控制总线层网络互联和技术融合的，跨总线、跨网段、跨子系统的总线级无限联动控制，是通过各工业控制器与路由器的直接点对点通信实现的，不依赖电脑工作站和服务器，反应速度达毫秒级，高度可靠和稳定。此外，系统的联动设置应采用友好的、人性化界面的“傻瓜式”操作，以提高系统的可用性和实用性。

信息域的特点是信息量大；系统信息来自于数据库、终端录入设备或其他系统；对信号交换能力和传递速度的要求高，对实时性的要求没有控制域强。信息域的功能，重点是实现综合管理和增值应用，以及实现各子系统的运行状态、故障状态、报警信息、运营信息、设计档案、安装档案的搜集、整理和分析，为设备管理、运营、维护、决策提供科学的技术手段和决策依据；同时提供智能化集成系统与其他信息化系统（如OA等）的标准接口，为智能化系统与其他系统的信息沟通与远程控制提供必要条件。

利用物联网技术使绿色数字医院的各个智能化控制子系统的硬件资源、传感资源互联、共享与无缝集成，可以轻松实现各子系统的协同运行。物联网以“身份识别”为核心，自动完成医院内各机电设备的控制。例如：建筑能源系统的人工智能控制，可以针对两类机组分别采用电力和天然气能源的情况，根据电力的峰谷差价及电力和天然气的差价，为用户提供选用低价格能源运行的解决方案；并且运作不需操作员的介入。

基于物联网的系统集成平台以支持物业运营为重点功能，以高效、便捷的软件体系来协调用户、物业管理人员、物业服务人员三者之间的关系，对物业管理中的设备、服务、公共设施、工程档案、各项费用及维修信息资料进行数据采集、传递、加工、存储、计算等操作，反映物业管理各项目的运行状况。与以往的单纯信息域系统集成不同，它能使不同的子系统高度融合，产生协同效应，从而实现数字医院精细化控制、精细化管理。不同子系统借助人工智能自适应运行，可实现对所有相关设备全面有效的监控和管理，丰富建筑的综合使用功能，提高物业管理的效率，确保建筑内所有相关设备处于高效、节能的最佳运行状态，从而为工作人员提供一个安全、舒适、便捷、高效的工作环境。

4 医院数字化系统

数字医院的建设和发展一般要经历三个阶段：医院管理数字化、临床诊疗数字化、区域医疗卫生服务数字化。其初步目标是要实现病人到医院看病“三无化”，即“无纸化”、“无胶片化”和“无线化”。数字医院利用“信息高速公路”及电子病历系统，可实现病人就诊无纸化。如果病人需要进行CT，或B超、核磁共振、内窥镜检查，可以在网上预约申请；检查结果直接进入数据中心资料库中，供医生随时在电脑上调阅，而且可在专家会诊时供多家医院的多名医生同时查阅。无纸化和无胶片化使疾病诊断更加及时、高效、方便、准确和可靠。无线化是指数字医院内部的“信息高速公路”采用无线网络。病房里，护士查房使用PDA；医生坐诊使用平板电脑，在医院内可随时随地、方便地上网，对病情进行查询、诊断和处置。病人可以通过点击PDA将自己的需要反映在计算机系统上，以便值班医生适时做出反应，使医疗服务更加便捷、经济和高效。

（1）医疗卫生基础网络系统

数字医院建设的首要任务是建立起医疗卫生的“信息高速公路”，解决目前我国医疗卫生信息化建设中存在的各自为政、标准不一、数据交换困难、信息孤岛现象严重等问题。网络基础设施是信息传输和交换的基础设施体系。数字医院要实现区域性医疗卫生信息数据的交换与资源共享，实现网络互联互通，消除信息孤岛，提高医疗卫生信息资源的利用率，首先就必须完成网络基础设施的建设工作，包括医院内部网络建设和以政府或其他运营商的城市宽带网为依托的医疗卫生信息网的建设等。

（2）医院管理数字化

医院信息可分为操作信息、管理信息和分析决策信息等。医院信息系统（HIS）是指应用电子计算机和网络通信设备，为医院及其所属各部门提供病人医疗信息、财务核算分析信息、行政管理信息和决策分析统计信息的收集、存储、处理、提取和数据通信的服务，并能满足所有授权用户对信息的各种功能需求的计算机应用软件系统。医院信息系统是数字医院必不可少的基本应用软件与技术支撑环境，建设医院信息系统是医院信息化建设重要的组成部分。

（3）电子病历

病历作为患者信息的载体，集中反映了患者就诊、治疗的过程。电子病历（EMR）是指数字信息化的病历，它的内容包括纸张病历的所有信息。电子病历不仅包括静态病历信息，还包括相关服务，如患者信息的采集、加工、存储、传输，以及信息查询、统计、数据交换等。

（4）临床诊疗数字化系统

临床诊疗数字化系统是指医疗设备数字化系统、疾病诊断信息数字化系统、医疗服务管理数字化系统，以及计算机辅助数字医疗系统（包括计算机辅助诊断系统、计算机辅助治疗系统、开放的数字医疗接口和专家系统等）。它为数字医院应用数字临床诊疗技术提供了一个支撑环境，为远程医疗、网络门诊、虚拟医院、用药咨询和网络医疗会诊等数字医疗服务提供了最便捷的实现途径。图像存档及通信系统（PACS）是一种专门为图像管理而设计的，能够对利用各类断层扫描成像系统和各种射线照相技术获得的图像存档、检索、传送、显示、处理，以及拷贝或打印的计算机系统。医院检验信息管理系统（LIM）是应用于医院及卫生检验部门的一套软硬件系统（依据国家相关卫生监督、检测标准，并结合国家实验室认可的相关要求开发建设），能够实现卫生检验流程，即采样、送检、检验、报告、审核、评价等全过程的数字化管理。