基于风险控制的医院UPS电源安全管理与对策研究

王得水 戴建荣* 蔡 军 张 洋

随着科学技术的不断进步与发展，医院的用电设备也越来越多，越来越精密，对用电的要求也越来越高。因此，医院供电的安全性、可靠性越来越重要[1]。大型医疗设备对医院供电条件有较高要求，有的机器明确标明电源电压波动应＜5%，零线电压≤1 V，接地电阻＜4 Ω[2]；医院计算机网络通讯、数据的存储、各种数据资源的传输也对不间断供电系统也提出了要求[3]。但由于我国目前公共电力系统存在电网电压有时偏高、偏低、浪涌、冲击和突然中断等许多不稳定的因素，会直接影响到各类电气设备的正常运行，影响临床工作、医院信息系统的数据传送保存等[4]。

不间断电源系统(uninterruptible power supply，UPS)具有对外电网交流电进行稳压、稳频、滤波、抗电磁射频干扰、防止电压的浪涌和下陷等功能，能够为用电器提供稳定的高品质供电[5-6]；在突发情况下，UPS的备用电池能为电气设备提供临时的供电支持，保证设备或数据信息的安全，为工作提供有力保障。因此，UPS作为一种性能优良的供电电源系统，在医疗领域得到了广泛的应用，在医院医用设备的正常、安全运行方面起着重要的保障作用[7-8]。

1 UPS概述

UPS的基本原理是将市电输入UPS后经过整流变换成直流电，一路给充电器为电池充电，另一路提供直流电压给逆变器工作，逆变器将直流电变换成稳压、稳频、纯净的50 Hz交流电，向负载供电。当市电异常或供电中断时，逆变器改由电池提供能量继续工作，这样逆变器始终处于工作状态，保证无间断地给用电设备供电[9]。

1.1 UPS分类

UPS通常包括UPS主机、蓄电池、静态旁路开关及其他接入、接出辅助设备[10]。按工作方式分为后备式UPS、在线式UPS和在线互动式UPS的3种类型[11]。

(1)后备式UPS。在市电正常供电时通过内部的滤波电路，经稳压控制器将交流电送给输出端，由交流市电向负载提供电源。同时，利用蓄电电路为电池充电，储存能量[12]。

(2)在线式UPS。在市电正常供电时，市电经滤波回路及突波吸收回路后，分为两个回路同时动作：①经由充电回路对电池组充电；②经整流回路，提供净化过的交流电给负载使用。若市电发生异常，则变流器的输入则改由电池组来供应，变流器持续提供电力，达到完全不断电。不论市电品质如何，在线式输出均是稳定且纯净的正弦波电源。其品质最高，无转换时间，保护性最高，对市电杂讯、突波衰减能力最佳。

(3)在线互动式UPS。该系统是一种界于后备式和在线式之间的工作方式，集中了后备式效率高和在线式供电质量高的优点。当市电在规格电压范围内时，不作调节直接输出至负电设备，如同一台后备式UPS；当市电高于或低于正常规格时，启动升压或降压功能，并且不使用蓄电池供电；直到市电低于可升压范围或高于可降压范围或市电停电时，才使用蓄电池供电[9]。

1.2 UPS存在的风险

UPS的使用为医院各类电气设备的正常运行提供了有力支持，但也存在着使用风险，包括UPS可能引起的火灾风险和UPS断电造成的其他风险。

(1)在中、大功率UPS供电系统中一般使用的是阀控密封铅酸(valve regulated lead acid，VRLA)蓄电池，俗称免维护电池，通常认为这种电池不需要维护，但如果不进行维护和管理则容易发生电池外壳变形、电解液渗漏、容量不足以及电池端电压不均匀等问题，极易诱发火灾。UPS后备蓄电池是储能设备，一旦发生事故，蓄电池自身会长时间持续释放较大能量，很难中断或控制，加剧火灾危害[13]。

(2)UPS电路板发生故障，可造成大面积停电。手术室正进行的手术可能会被迫中止，重症监护室内呼吸机支持呼吸的患者会呼吸受阻，危及到病患的生命安全，并会引起医院螺旋CT显示图像和方向位置异常[14]。

(3)UPS故障会造成设备丢失医疗数据的情况的发生。医院财务等部门数据的丢失会可能影响医院各类账务流通的管理，进而影响到医院设备、医药，耗材的购进。医院信息中心数据的丢失可能会影响到病患的挂号、就医；医院医保部门的数据丢失会给医保工作带来麻烦；医院病案室数据的丢失可能会造成病患病案不完整，影响到后续诊疗活动的顺利开展；医院影像归档传输系统可能会因为UPS故障造成病患的影像资料数据无法保存与传送。

(4)UPS故障使电脑网络无法传输各种数据，信息设备软硬件损坏和数据丢失，电话通讯会中断，给医院带来巨大经济损失[15]。因此，UPS故障可影响到医院工作的各个方面。

2 UPS安全管理现状与对策

2.1 UPS基本状态与管理对策

(1)UPS基本状态。自2014年起，设备处联合相应科室人员和公司专业人员首次对UPS进行摸排巡查，期间发现存在大量问题：①从设备处到使用科室均无UPS电源的专用管理制度；②部分科室的UPS漏液情况及其严重，电极柱被严重腐蚀，部分UPS电源所处环境恶劣，表面附着有大量灰尘，易造成设备散热不畅，甚至引起火灾；③部分科室的PS电池使用超年限，电池性能严重下降；④对UPS电源停留在一般设备的管理层面，无专人管理；⑤部分UPS无医院资产账目；⑥部分UPS电源在账目上已作报废处理，但并未按规定将已报废的UPS清理，而是长期放置在使用科室。UPS坏损情况如图1所示。

图1 UPS坏损情况实物图

(2)管理对策。由设备处对医院UPS进行统计，确定医院UPS电源的分布以及其状态。通过调查，医院UPS主要分布于计算机室各机房、病理科、检验科、放射治疗科、影像诊断科、保卫处、核医学科、PET-CT中心、输血科、手术室、腔镜科、财务科、药剂科和统计室。设备处初步掌握UPS管理中未使用维护监督、UPS电源没有归属、账实不符，UPS电源从购进到报废流程管理执行并不严格的混乱现状，为下一步制定规章制度打下基础。

2.2 建立UPS管理小组健全规章制度

(1)针对UPS安全管理调查结果，成立了UPS安全管理小组，下属于医院安全生产委员会。UPS安全管理小组全权管理UPS设备的采购管理和日常维护工作。安全管理小组由设备处、信息中心、总务处以及UPS电源使用科室组成。设备处负责UPS的采购和对外联络维修与保养；总务处负责UPS电源安装的环境安全和用电安全的评估审核；信息中心负责对UPS电源各使用科室提供UPS电源操作使用和日常巡检的技术支持；各使用科室指派UPS电源管理人员，并要求科室UPS电源管理人员负责科室UPS电源日常使用和每日检查工作(如图2所示)。

图2 UPS安全管理小组构架图

(2)制定“UPS安全管理制度”，制度为UPS电源的安装使用环境(包括温度、湿度)、安装验收须知、资产管理、参数设置、巡检周期、巡检内容、维护记录表等涉及到UPS管理的各方面提供参考意见。

2.3 建立巡检制度实施管理制度

(1)聘请专业公司提供每个季度的巡检服务。设备处请有经验有资质的服务商对UPS进行巡检。2015年设备处将UPS定期巡检纳入预算，让巡检成为了常规工作。巡检的内容主要包括：UPS电源使用环境通风情况、UPS电池积尘、电池充电电压、电池漏液状态、电池鼓包状态、电池温度情况及电池报警等情况的检查。

(2)使用科室对UPS电源的安装使用环境进行了改善。清理了使用环境，将多余的物品清除，使UPS电源放在通风散热良好的地方[16]；UPS使用环境配备了空调，保证其处于最合适的25 ℃使用环境[17]。

(3)UPS管理小组召开技术会议。由技术服务商进行讲解，UPS安全管理人员参与会议并对使用维护进行讨论。医院UPS电源管理人员加深了对UPS电源的认识，提高了使用管理水平。根据同一组蓄电池中新旧不能混用以及容量、型号不同也不能混用的原则，使用科室对漏液、鼓包、电压不稳、超期限的电池进行了成批量的更换，保证了UPS电源能够正常工作[18]。

3 UPS安全管理效果

3.1 安全巡检结果

自2014年成立UPS安全管理小组、制定“UPS安全管理制度”至2017年，设备处共计开展UPS巡检5次，对每次巡检结果情况进行记录并经使用科室确认。在2014-2015年的两次巡检中，故障台数大幅下降，使用科室在收到设备处反馈意见后能够很好地进行整改，保证了UPS电源的安全使用。在2015-2017年的4次巡检中，整体上故障台数无大变化。其巡检结果见表1。

表1 UPS巡检结果汇总

3.2 巡检结果分析

(1)在2014-2017年的5次巡检后，故障台数和巡检总台数的比例大幅下降，表明巡检能够有效改善设备处对UPS的管理。2016.07的巡检后，该比例有了小幅增加，与购买服务后更仔细的巡检以及前后两次巡检间的间隔时间有关。虽然巡检次数不够多，但是整体上是能够反映巡检的积极作用，即是UPS巡检能够帮助设备管理部门更好地了解其使用状态并及时地发现隐患，解除隐患。5次巡检UPS故障台数和总台数比率如图3所示。

表2 UPS电源巡检结果汇总

图3 5次巡检UPS故障台数和总台数比率示图

(2)通过对UPS的巡检使管理工作得到很大提高，同时发现UPS管理的不足之处。通过将2016年之后的3次巡检每一台故障UPS电源的故障进行统计，可以发现有部分科室的存在3次巡检后均未对故障UPS进行整改的情况。虽然多次巡检的故障UPS电源并未引起严重后果，但却存在很大的安全隐患(见表2)。

(3)在多次巡检中能发现部分科室的报废UPS电源一直处于未处理的状态，虽然报废UPS已停用，但设备内的电池长时间搁置，有漏液等情况发生的可能，仍存在极大的安全隐患。因此，需高度重视和解决巡检中的各种问题，防患于未然。

4 结语

UPS电源管理方案的实施，有效降低了UPS电源故障发生，故障台数占比也显著降低，提高了UPS电源管理的水平。但是，加强对科室进行UPS安全知识的培训宣传是UPS管理工作中的重要一环。对UPS电源的有效管理需要由设备处、使用科室、巡检服务商三方共同完成，实现设备处工程师制定合理的巡检计划，设备资产管理人员对UPS进行完善的登记，对报废UPS电源进行及时的处理，使用科室对故障UPS电源及时维修，使用人员正确地对UPS电源进行日常使用管理，巡检服务商用最先进合理的指标对UPS进行检测。在三方的共同努力下，将安全隐患或故障的发生率降低至5%以内，保证UPS电源处于健康的运行状态，保证医院工作的正常开展。

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