三甲医院智能化建设探讨

肖昌克

摘 要：建筑智能化设计的目标应是：以楼宇建设为平台和契机，总体规划建设完整的智慧医院系统，通过一体化集成实现医疗建筑设施统一管理和医疗信息全面融合，构筑一个满足医院“数字化”、“信息化”、“智能化”、“无纸化”、“无币化”、“无胶片化”、“无线化”要求的、长期可持续发展的智慧平台；实现医疗现代化、建筑智能化，绿色智慧医院的建设。

关键词：医院；智能；智慧医療

1.工程概述

本工程瓯江口新区医院（三甲综合医院）建设一期智能化工程，位于温州半岛起步区C-12b-2地块。规模：总建筑面积：158350㎡（其中地上建筑面积为119200㎡，地下建筑面积为39150㎡），主楼（病房楼）地上1-12层，地下1层、裙楼（门急诊医技楼）地上1-4层及地下1层。

为实现“智慧医疗”的目标，必然需要实现数据的一体化集成，各个单元所应用的数据应该是透明的、唯一的。

本次一期智能化工程主要包括了如下几大系统：

> 综合布线系统

> 信息网络系统

> 有线电视系统

> 公共广播系统（背景广播系统、区域广播系统）

> 安全防范系统（入侵报警、巡更、监控、出入口、停车场、一卡通及车位诱导）

> 信息引导及发布系统

> 医用呼叫对讲系统

> 排队叫号系统

> 视频示教系统

> 电子会议系统

> 梯控管理系统

> 建筑设备监控系统

> 能源计量系统

> 病房热水管理系统

> 机房工程（防雷接地系统）

> 综合管路系统

2.设计规范和标准

3.各系统概述

3.1 综合布线系统

针对本工程，综合布线系统主要可以划分为工作区子系统、水平子系统、管理间子系统、垂直主干子系统、设备间子、建筑群子系统。

* 工作区子系统

根据适应今后计算机网络的发展，语音和数据信息插座全部采用六类模块化信息插座，提高系统的互换性。根据招标文件的要求，本次工程工作区系统的信息点分为语音点、数据点（分内外网）、AP点（分内外网）。

布点原则：

1） 每个普通办公桌1个电话、1个外网、1个内网；

2） 各类检查室3个内网点、1个外网点。

3） 门诊护士站：2个内网、1个外网、1个电话。

4） 门诊办公：每个位置2个内网、1个外网；1排1个电话。

5） 每间诊室1个内网、1个外网、1个电话。

6） 每间普通病床2个内网点、1个内网无线点、1个有线电视数据点。

7） 护士站9个内网点、1个电话点。

8） 病房区主任室各1个内网、1个外网、1个电话。

9） 医办每个位置1个内网、1个外网，一排备1～2个内网及1个电话。

* 水平子系统

水平布线子系统一端端接于信息插座上，另一端接在干线接线间或设备机房管理配线架上。

* 管理区子系统

本工程在各层弱电井设管理区：基本上每层做1个管理间。每个配线间含快接式配线架、卡接配线架、光纤配线架：快接式配线架用于端接数据水平子系统；光配线架用于端接垂直＼水平语音子系统、光纤配线架用于端接垂直光纤主干。

* 垂直主干子系统

垂直干线子系统是提供建筑物中主配线架（MDF）与各管理子系统中分配线架（IDF）连接的路由，根据综合布线系统的物理星型的设计原则，并考虑到系统中数据、图形图像、语音和视频信号的电子信息交换的需求，主配线间（MDF）与分配线间（IDF）通过大对数电缆和室内多模光纤连接。

数据、语音垂直主干：数据垂直主干单模、多模光缆，由弱电接线间的总配线间（MDF）向各个楼层配线间作星形敷设。

* 设备间子系统

设备间子系统由设备间中的跳线电缆、适配器组成，它把中央主配线架与各种不同设备互联起来，网络设备和监控设备等与主配线架之间的连接。通常该子系统的设计与网络系统具体应用有关。

本工程设备间子系统设于门诊楼二层网络机房。通过光纤及大对数电缆分别与各个配线间相连。

在设备间安装19”标准机柜，并在机柜内配置110型配线架、24口机架式光纤配线架。

3.2 信息网络系统

3.2.1 需求分析

网络的可靠性和安全性尤为重要。2012年发生数起大型医院因网络引起系统瘫痪的事故，给医院和社会均造成了极大的不良影响，特别是大型三甲医院，每天的门诊量接近万人，信息系统一旦出现问题，就医秩序影响巨大。因此医院网络建设中要在控制成本的同时，重点考虑可靠性、安全性、扩展性等关键指标。具体的分析如下：

随着互联网+医疗，智能医疗，物联网医疗等的提出，物联网建设也成为了医疗信息化建设的一项重要内容，物联网医疗旨在提高医院的医疗服务质量，要解决的传统医疗中存在的就医难、医疗环节不安全、医疗服务效率低、医疗服务体验差、难以提供个性化医疗等问题。

3.2.2 网络方案总体规划设计

本期医院信息化建设主要内容是对医疗综合楼（由三栋住院病房楼、一栋门急诊医技及部分附属用房（门卫、地埋式污水处理、生活医疗垃圾站、室外液氧灌等）进行网络覆盖。

本期建设系统主要包括：

> 融合有线网络系统

> 无线物联网系统

> 网络安全系统

> 一体化运维系统endprint

> 数据中心建设

3.2.3 融合有线网络设计

有线网络使用较目前成熟的网络架构和技术，包括设备横向虚拟化技术、高密万兆骨干设备等，实现一张高可用的医疗级网络。整个网络划分为物理上的三层架构（即核心层、汇聚层和接入层），内外网通过一套物理设备进行逻辑上的隔离，汇聚层和核心层分别通过横向虚拟化技术，使两台设备虚拟化为一台，提高汇聚层、核心层的可靠性以及安全性。

3.2.3.1 SDN 融合网络组网设计

本次网络采用的核心设备基于CLOS的多级交换架构，具备了200T以上的交换容量，能够支持高密度的万兆端口和40G、100GE标准，可以提供未来多年持续的带宽升级能力，支持VXLAN等功能，能够很好的缓解网络核心的交换压力，解决核心网络性能瓶颈。

3.2.4.无线网设计

3.2.4.1.无线网络建设目标

目前，许多医院已经建立了功能强大的医疗信息管理系统（如HIS、PACS等），医护人员可以通过有线网络来访问、修改、输入患者信息、诊断报告和治疗方案，但在使用过程中发现，由于有线网络存在信息点固定的局限性，制约了系统发挥更大的作用，同时随着物联网医疗的不断发展。无线网络的应用彻底打破了这一局限，无线网络在医院的应用主要集中在以下几方面。

3.2.4.2.无线网络架构设计

针对以上问题本次项目采用先进的集中式管理的瘦无线AP+集中控制器AC架构，该无线架构具有简单而强大的无线局域网集中式管理功能，AP本身并不存放任何的配置文件，AP的配置是从AC上获取的，通过AC就可以统一管理整个无线网络的AP。网管人员只需简单地配置无线交换机，即可实现开通、管理和维护所有AP设备以及移动终端，包括无线电波频谱、无线安全、接入认证、移动漫游以及接入用户。

3.2.4.3.无线AP部署设计

整个医院无线覆盖区域包括室外及室内（室内又包括：病区/手术室、公共区域、大型会议室/大厅等）功能区众多，而且住院病房门口的卫生间成为了Wi-Fi信号最大的障碍。智能终端原本就已经不是很强的Wi-Fi信号，在穿越两层墙体后，信号已经衰减了很多，很难支撑正常的智能终端对信号的要求，本次方案将根据用户环境的实际情况，针对不同的场景选用不同的AP进行覆盖，做到医院无线的精细化全覆盖。

3.3 安全防范系统

3.3.1 系统概述

本次安全防范系统主要包括了：

> 视频监控系统

> 停车场管理系统

> 出入口控制系统

> 车位引导系统

> 报警系统；

> 巡更系统；

为便于描述，根据系统应用结构图，把视频监控系统分为三个部分，分别是前端接入、承载交换、控制管理。

3.3.1.1 前端接入

* 监控点位

前端接入层主要负责前端视频信号的采集，本方案采用数字方式，前端选型分为模拟摄像机+视频服务器和网络摄像机两种接入方式，网络部分包括网络一体化快球、高清网络枪机、网络半球摄像机。

监控区域：室外通道、电梯轿厢、电梯口、走廊、大楼出入口、活动室；

* 报警点位

本入侵报警系统包括以下三部分：

> 紧急报警按钮（有线与无线方式）

> 重点场所的红外探头系统

* 出入口前端

本次出入口控制前端主要包括以下：

> 病房楼的楼梯口、医护电梯厅

> 门急诊楼的库房、部分楼楼口、收费窗口的入口

> 其它各房采用无线门禁

* 无线巡更点位

本系统设置169个信息点考虑，10支巡更棒，多条巡更线路进行设计。

3.3.1.2 传输网络

承载交换层主要是指视频、音频及控制信号传输网络。本项目采用数字方式，通过TCP/IP网络把监控中心和前端网络摄像机连接起来，组建高效的视频监控网络，实现全局的视频资源分配和共享。

3.3.1.3 监控中心

* 存储计算

采用磁盘阵列形式存储，主机设于计算机网络机房。

* 监控显示

监控显示主要：监控室显示部分采用20块55寸液晶拼接屏拼接。

3.3.1.4 出入口控制系统

系统由感应卡、门禁控制主机、门组设备（读卡器、电锁、开门按钮、紧急压扣）、发卡器、管理中心、软件等组成。

管理系统通过读卡器或生物识别仪辩识，使得只有经过授权的人才能进入受控的区域门组，读卡器能读出卡上的数據或生物识别仪读取信息并传送到门禁控制器，如果允许出入，门禁控制器中的继电器（Relay）将操作电子锁开门。

系统采用非接触式读卡方式，同时可以采用多种门禁管制方式（单向刷卡、双向刷卡等），对使用者授于不同的进出权限，进行多级控制；对医院内不同的区域及特定的门及通道进行进出管制，系统可联网实时监控。系统建设时需要根据医院的实际需求进行设备选型，

3.3.1.5 停车场管理系统

车辆出入口管理系统由前端子系统、传输子系统、中心子系统组成，实现对出入口车辆的24小时全天候监控覆盖，记录所有通行车辆，自动抓拍、记录、传输和处理，同时系统还能完成车牌与车主信息管理等功能。

3.3.1.6 车库车位诱导系统

* 系统组成

医院室内停车场系统主要包括诱导部分与寻车部分，其中诱导部分目的为将进入医院地下停车库的车辆导引到空余的车位，寻车部分目的为帮助车主快速找到自己的车辆。endprint

* 诱导部分

诱导部分主要由：数据采集模块（包括车位检测相机、车位引导灯等）、中央控制模块（包括诱导管理器、中心服务器等）、数据库服务器、信息发布模块（包括室内引导屏等）组成。

* 寻车部分

诱导部分主要由：数据采集模块（包括车位检测相机、车位引导灯等）、中央控制模块（包括诱导管理器、中心服务器等）、数据库服务器、信息发布模块（包括室内引导屏、一体化终端查询机等）组成。

3.3.1.7 梯控管理系统

* 系统架构

电梯楼层控制器主要用于楼层控制，对授予楼层权限的人方可使用该楼层的电梯按键并只到达被授权层。

本工程在1、2、3#病房楼（医护电梯）内分别设梯控管理系统，电梯厅入口需刷卡呼梯，电梯轿厢内需刷卡选择意向楼层。

3.3.1.8 无线私有门禁系统

无线联网智能门锁（以下简称无线门锁）是一种安全可靠，高效节能，技术先进，操作灵活，管理方便的电子门锁。产品支持无线联网，支持遠程名单下发，记录自动上传等功能，方便客户运营和维护。

* 系统功能

无线联网门锁系统增加了无线收发电路，通过网络完成自动授权/授禁用户卡、监控门锁终端联机状态、电池电量、信号强度以及刷卡记录。另外，具备授权/授禁名单自动接收、记录和门锁状态自动上传等特色功能。本系统包含以下功能：部门人员管理、设备维护、功能卡的发放（包括工程调试卡、编址卡、校时卡、参数采集卡、名单下载卡、名单采集卡、总控卡）、授权管理、房间管理、刷卡记录报表查询等功能。

3.4 公共广播系统

门急诊医技一层体检中心、门急诊医技楼三四层手术中心、2#病房楼三层ICU中心、2#病房楼四层ICU中心分别设背景广播系统，控制主机位于对应区域管理处（护士站、前台接待）；能实现播放背景音乐、话筒业务呼叫等功能。

3.5.医疗导引系统 （含分诊排队叫号系统、信息发布及查询系统）

3.5.1 门诊排队管理系统设计

挂号后，医院HIS系统会把挂号信息提取到排队管理系统中，并传递到内科门诊护士站处。

排队管理系统与HIS系统接口通过多种方式来完成

说明：在数据共享处理的同时，需要HIS供应商在挂号发票上打印各科室的挂号流水号，如：“内科门诊 08号 李敏”，也可以再在上面打印其他提示信息，如“请到2楼内科门诊等候区就诊”等。

候诊

病人李敏拿挂号单到2楼内科门诊护士站等候医生叫号，内科等候区配置了液晶显示屏显示叫号信息。等候区及过道天花板上安装吸顶喇叭进行语音提示。病人李敏坐下后，留意等候区内的显示屏和语音提示，并在号码即将被叫到时做好就诊准备。

诊室呼叫：

内科医生看完前面一个病人后，通过虚拟呼叫终端呼叫病人李敏，喇叭发出“叮咚，内科门诊8号李敏请到2号诊室”的提示音，等候区液晶显示屏上显示 “内科门诊 08 号 李敏 到2号诊室”，同时，2号诊室的诊室液晶终端上显示“请08号李敏”，提示李敏就诊。

病人李敏看到提示后到2号检查室检查即可。

3.5.2 信息发布系统设计

在信息发布的基础上，信息互动平台增加了互动功能，允许使用都通过平台进行信息点播、频道选择以及点餐等功能实现。

信息互动平台支持的的信息服务内容包括：

可以发布医疗宣传、常识宣传等任何需要的信息。系统能适应多种不同场所，不同区域可同时发布不同的信息，也可统一发布相同的信息；区域内的每个信息点，均可在管理员的控制下发布完全不同的信息，从而实现信息精确到点的发布。

病区公共区域

可以发布关于病区管理的任何需要的信息。

病房

可以发布关于相关病区的信息。 同时，支持病人通过信息公示平台进行互动，查询相关信息，或者实现点餐服务。

3.6 建筑设备监控系统

本工程建筑设备管理系统管理中心设于门急诊医技楼一层消控安防中心内，后期可根据业主实际需求增加控制分站，系统软件可支持5个客户端同时访问。具体操作权限可根据业主实际需求设定。

* 冷热源系统

对于冷热源系统BA通过接口方式对其进行监测，由设备厂家完成整套群控控制，并预留通讯接口，开放通讯协议。

* 空调新风系统

空调机组监控：

机组带有水阀调节控制、过滤网压差传感器、风机压差传感器、送风温度、回风温度监测以及新风阀，回风阀调节控制。

压差报警：对过滤网设压差及风机压差进行监测，并作高限报警。压差开关将会监察过滤网的状况，设定值为30～200Pa范围，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。

连锁控制：风机启动：新风风阀打开、水阀执行自动控制；风机停止：新风风阀关闭、水阀关闭。

状态监测：监视风机组之运行状态、故障状态。通过启动柜接触器的辅助开关，直接监测风机运行状态；通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号。

时间表控制：可按区域，对每台被控空调设备的开/关、温度设定、运转模式权限等依日程进行设置。

* 新风机组监控：

机组带有水阀调节控制、新风风阀开关控制、过滤网压差传感器以及风机压差传感器、送风温度监测功能。

压差报警：对过滤网设压差及风机压差进行监测，并作高限报警。压差开关将会监察过滤网的状况，设定值为30～200Pa范围，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。

连锁控制：风机启动：新风风阀打开、水阀执行自动控制；风机停止：新风风阀关闭、水阀关闭。endprint

状态监测：监视风机组之运行状态、故障状态。通过启动柜接触器的辅助开关，直接监测风机运行状态；通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号。

时间表控制：可按区域，对每台被控空调设备的开/关、温度设定、运转模式权限等依日程进行设置。

* 送排风系统

对项目内送排风机及双速风机纳入BA控制，排烟风机、两用风机高速状态、加压风机等纯消防类风机在消防报警系统中已独立自成系统，BA系统不作任何控制及监测。

监控内容：

对其他手术净化机组、热水交换系统、柴油发电机、高压氧舱系统、物流机房、停尸间等采用第三方通讯接口方式接入BA，需相关设备厂家配置通讯接口。

3.7 医用呼叫对讲系统

* 病房呼叫系统介绍

呼叫系统主要由呼叫主控机、护士主机、床头分机、走廊屏、卫浴分机、门口分机、网络播放机、电脑控制软件、病区电子一览表及病区信息一览表组成。护士工作站的呼叫主机由电脑和呼叫主控机担任，电脑通過接口和呼叫主控机相连接，护士对呼叫系统的操作通过电脑来完成，护士通过电脑管理病人及病人的呼叫信息，并对呼叫信息进行统计。

* 系统功能说明

日常护理状态 （病房护理呼叫系统一般由护士台管理主机作为控制中心）

> 护士台电脑

显示此病区内的病人及床位情况；护士可以通过护士站电脑查看此病区的相关情况，包括病人信息，护理等级设定等等内容；

显示终端

显示病区电子一览表，显示床位信息、病人信息、诊断信息等。自适应主机路线，可显示30路、60路、90路、120路的住院病人信息

病人呼叫护士流程说明

护士呼叫病人流程说明

护士呼叫病人时，可以根据自己的习惯采用两者拨号方式进行听叫：

按分机号拨号

护士通过设定的分机号码进行输入呼叫病人；

按床位号拨号

护士通过快捷方式点击床位号进行输入呼叫病人；

当护士呼叫后，相应的床头分机振铃提示，病人按接听键与护士进行交流。

> 护士分机

接听病区内床位电话，显示病人信息，管理区域内相关硬件设备信息

护士分机主界面

护士站需要把语音信息通知到管理区域内的每一个病床分机时，可以通过广播的功能来完成，广播后，语音信息可以集中发送到各个床位分机。

> 门口分机

用于走廊病房门口的辅助设备，10.2寸门口分机数字显示屏。具有显示、呼叫、通话等作用。液晶屏幕清晰显示出房间号、床位号、医护图片等信息。

口分机通过与HIS排班管理系统对接，实现同步实时更行

高档IPS高清液晶屏设计，病房门口分机具有紧急呼叫及护士位置提示功能。

高灵敏触摸按键

显示房间号、床号，责任医生、值班护士信息（照片和姓名），可根据医院的个性化要求，将医生、护士的照片发送至门口机显示，也可以设置显示患者姓名。

门口机与床头分机的通话功能

当一边的病人呼叫了，门口机就会显示呼叫的床号，在另一边远距离的护士可以就近选择门口机通话，不受距离限制，快速应答，方便护理。

门口分机界面美观大气，配置“静”标示，明显提示病区人员保持安静。

> 床头分机

屏显辅助处理功能：

护士在接到病人请求或者对病人进行主动护士时，可以通过护理系统了解病人的相关信息，如病人的基本信息，病人的药物禁忌以及病人的饮食状况。

> 走廊双面显示屏

一般悬挂式安装在走廊中，便于走廊中的护士观察。

双面Φ3.75点阵，可显示2行*8个汉字信息。

悬挂式安装，便于走廊中的护士观察。

病床呼叫时，可显示呼叫分机号及护理级别和房间号；

也可根据需要设置成显示呼叫病床号及护理级别或滚动显示呼叫房间号、病床号及护理级别。

> 卫生间分机

安装在卫生间、淋浴间等场所，当患者发生紧急情况时报警使用

> 护理呼叫系统主控软件

数据库服务器类型：系统支持SQL、Oracle数据库。

3.8 有线电视系统

3.8.1 系统概述

瓯江口新院区统一视频服务平台以三网融合技术架构为基础，可以提供众多的媒体如数字电视、延时电视、自办频道、互动点播等。

3.8.2 有线电视系统拓扑图

在机房部署和核心服务器，双路电视编码器，录播服务器，多媒体接入服务器。其中核心服务器作为系统的中枢提供数据的交换作用；双路编码器对电视信号，卫星电视，自办频道的编解码作用；录播服务器对电视节目的录制为系统提供点播作用；多媒体接入服务器提供pc端的电视功能。

在病房和公共区域部署终端，终端提供数字电视，延迟电视，点播等功能。

3.9 病房热水管理系统

3.9.1 系统概述

数字控水管理系统便利于企业后勤管理，实现管理科学化、现代化。

采用数字控水管理系统，按需消费，自动结算，使医院收费合理化、后勤服务省时、管理科学化、杜绝浪费现象。

医院采用数字控水管理系统后不仅便利了病员，同时减少了费用支出：卡自动结算功能减少后勤管理人员，从而节约医院的人力及人工工资的支出；采用数字控水管理系统后不存在无人流水的情况，因为每滴水的浪费都会计在浪费者的用水射频卡上，从而杜绝了浪费水的现象，减少了医院的管理费用及水费的支出。endprint

本工程在1#病房楼三至十二层病房护理单元，2#病房楼五层至十二层病房护理单元、3#病房楼一层至十二层病房护理单元病房设计热水控制系统。系统管理服务器设在门急诊医技楼二层信息中心主机房内；

3.10 手术示教系统

* 手术室

音视频输入输出：将手术室术野摄像机，全景摄像机，DSA、腔镜、监护仪等视频源设备的高清视频接入光纤矩阵，将手术室触摸控制屏、大显示屏、小顯示屏等显示设备也接入光纤矩阵。

切换控制：手术室内配置一台全高清触摸控制屏，可以将任意一个手术室医疗视频源切换到任意一个显示屏上显示，且触控屏可以实时预览已选择的视频源。

音视频互动：在手术示教直播活动中与示教室，中控室等进行实时互动的音视频交流与教学。并可根据需要屏蔽外来音频，保证手术室内手术的进行不受干扰。

录制存储：可以在服务器端提供医疗级高清录制；全高清录制的手术视频除了可以存档备查，也可以作为学术论文之用，并可以制作成精品课件，作为教学资源使用。

* 中控室

监控中心：对所有手术室进行集中监控，支持多屏显示、分屏显示等功能，实现对所有手术室所有视频的集中监看和统一控制。

管理中心：对的手术示教系统进行用户管理，权限设定，访问控制，录制排程等管理。

互动交流：与手术室，示教室等进行音视频互动交流，进行必要的控制干预或协助。

网络示教：将所有手术室内的全高清视频及音频进行编码，传送至系统服务器进行统一管理。配置录制存储及管理平台，提供医院局域网及院外互联网的手术示教。

录制存储：可以在服务器端提供全高清录制；全高清录制的手术视频除了可以存档备查，也可以作为学术论文之用，并可以制作成精品课件，作为教学资源使用。

* 示教室

互动交流：可以与任意一间手术室及中控室进行双向音视频互动交流。

视频显示：显示所有手术室内的术野摄像机、全景摄像机、内窥镜、监护仪、显微镜、DSA等视频。

远程控制：在被授权的情况下，可以遥控进行手术室内多路视频之间的有效切换，同时可以远程控制手术室的摄像机云台，进行上、下、左、右移动及拉近、拉远镜头，获取最佳观看视角

3.11 机房工程

3.11.1 机房整体布局

机房工程建设的范围为包括门急诊医技楼一层消控安防中心（含电源间、设备间）、二层信息中心区（含主机房、语音通信机房和有线电视机房）；1、2、3#病房楼一层汇聚机房。endprint