物联网技术在社区医院建筑节能管理中的应用研究

孔垂柳 张建奇 周博文

【摘要】2013年7月住房城乡建设部、国家发展改革委批准发布的《社区卫生服务中心、站建设标准》是社区医院（社区卫生服务中心、站）建设项目投资的重要依据，提出“社区卫生服务中心、站的建设，应贯彻安全、适用、经济、节能、环保的原则”。数年的工程建设周期和数十年甚至上百年的运维周期，是工程项目生命周期的一个特点，特别是医院建筑属于重要公共建筑，具有全天候开放、能耗高、连续运行等特征，在数十年的运维过程中，更加需要做好能耗管控，设备设施运行和维护管理等综合管理。随着物联网技术的发展，以及对于低碳环保的要求，社区医院建筑要向绿色医院建筑迈进，在实现智能控制的基础上，优化调配管理各项资源，实现绿色节能，更加科学的创造效益，同时为智慧医院建设奠定良好的基础。

【关键词】社区医院；节能；物联网

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.097

现今已迈入21世纪第二个十年，物联网产业在我国发展迅速，其中在建筑节能管理领域中表现尤为突出[1]。王衡[2]在基于BIM物联网技术的工程施工监测指挥系统研究中表示，实现了各个监测点的信息共享，也便于对建筑工地现场的统一管理。物联网技术在智慧建筑领域具有重要意义，并基于物联网对能源管理应用、空间管理应用、设施管理应用、安防管理应用、环境监测应用、智能家居运用进行了具体分析。

公共建筑节能降耗一直以来都是我国节能减排工作的重点。加强节能管理、高效用能是国民经济和社会发展“十二五”、“十三五”规划的重要内容。当前，节能、环保、可持续发展的理念已受到广泛重视和推广，医院建筑属于大型公共建筑，具有全天候开放、能耗高、连续运行等特征[3]，卫生领域随即提出了绿色医院的理念，各级、各类医院的建设和运营均需要遵循我国建设节约型社会的主张。

社区医院（社区卫生服务中心、站）是提供基本卫生服务，满足人民群众日益增长的卫生服务需求的有效途径，提高人民健康水平的重要保障。近年来，随着医院改革不断深化，以及人们健康意识的不断增强，社区医院作为最小单位的综合医院，业务量持续增长，医院的建筑能源消耗水平呈现自然增长的趋势，如何有效提升能源利用效率，合理控制能耗增长是医院后勤管理人员面临的最为现实及严峻的问题[4]。

1、研究内容

借鉴医疗行业的“互联网+医疗”模式，构建从分项计量为主到以“互联网+”智慧节能管理的医院建筑全生命周期能耗管理系统，通过实时监控、数据采集、节能决策等功能，实现社区医院的各区域、各设备的实时采集、能耗公示及分析上报。可通过数据研究主要能耗因素，进行节能工程、实时用能的全方位监控，实现从实施决策到实施后的节能效果监督、再到节能效果验证的一体化的监督，使整个医院的后勤运营保障更加合理、高效。

基于能源管理、能耗监测系统，研究医院后勤管理的各子系统接入条件，如视频监控系统、消防系统、门禁系统、电子巡更系统、电梯子系统等，结合系统中集成、积累的能耗数据，不仅可以推动建立节能模型，制定节能方案，实现节能實效，而且可以构建“互联网+”智慧节能的后勤管理统一集中式系统，为社区医院向绿色医院、智慧医院转变提前铺路。

2、研究方法

2.1 社区医院能耗现状分析

在医院后勤运营保障各项工作中，医院能源管理是顺利、高效实现各项诊疗目标的重要前提。社区医院（社区卫生服务中心、站）承担所在社区的户籍人口及外来人口的预防、保健、医疗、康复、健康教育和生育指导等功能。太阳宫社区医院功能定位为康复医院和社区卫生服务中心，开设有全科诊室、中医诊室、康复治疗诊室、妇女保健和生育技术指导室、眼病防治室及口腔科等诊室，为太阳宫及香河园等邻近八个街道及地区68.12万人口提供医疗、护理、康复、医养结合及住院诊疗服务。院区包括急诊部、门诊部、住院部、医技科室以及后勤保障、行政管理、院内生活用房等7大功能区域。太阳宫社区医院后勤保障部门需要根据医院建筑所涉及的建筑结构、水电气热暖、信息通讯、楼宇智控、景观道路、装饰装修等公共系统，以及医用保障所涉及的气体系统、物流传输系统、停车系统、净化层流系统、放射防护系统、医疗信息化系统、大型医疗设备系统、消防和安防系统等各专业系统分别进行系统的运行和维护。目前，该社区医院能源管理现状如下：

2.1.1能耗高，管理基础弱

太阳宫社区医院的能耗包括：采暖、通风、空气调节、蒸汽、热水、照明、医技设施及其他动力设施等能耗。其中，空调能耗（采暖、通风、空气调节）和供热能耗（热水、蒸汽）占有很大份额，经过前期数据搜集和现场调研，显示在该医院能耗结构图中电能消耗占比最大，约占64%，燃气约占11%，主要用在供应蒸汽、热水、消毒、洗涤及厨房。从用电量分析，空调约占50%，照明、插座约占34%，检验和化验等医技设施、空调、照明是医院节能管理的重点。

由于历史原因，医院在能源结构设计、能耗设备管理、能效水平提升以及用能安全监测等方面，缺乏行之有效的手段；能源数据多数采用人工收集的方式采集，数据的及时性、准确性以及电子化存储受到制约，无法实现国家要求的能耗分类分项计量；不能进行能源、能耗与能效的信息采集与数据分析处理，以及以安全用电为主的用能安全管理；难以按照科室、楼层计量以致不能准确考核科室能耗成本，影响定额能耗管理及奖惩等管理手段实施。

2.1.2信息化程度低

近年来，该医院信息化建设尤其是诊疗信息化建设发展很快，后勤运营保障体系的信息化建设却相对滞后。因此，作为后勤保障工作的重要环节，存量能源综合管理难以匹配快速发展的诊疗信息化速度，能耗数据统计、分析困难，通过数据深度加工，发现能源消耗异常，排查能源使用问题，从而提升能源管理水平，降低能耗的措施缺乏。

总体来看，该社区医院存在着能源需求多样化，环境品质要求高；能耗总量大，电能消耗在总能耗中的比例高；能耗变化与多因素有关；信息化、数字化、可视化系统建设滞后，缺乏医技设备运行策略差异化等系统性节能思路等医院能源管理存在的普遍问题。

2.2 基于物联网技术的社区医院节能管理平台建设

构建基于物联网技术的社区医院节能管理平台，其目标在于通过实时监控、数据采集、节能决策等功能，实现医院的各区域、各设备的实时采集、能耗公示及分析上报。

太阳宫社区医院从医院综合管理体系化建设的需要出发，总结了医院从信息化到数字化、智能化的发展规律，运用物联网、可视化、大数据等技术手段，采用科研课题+平台建设+服务运营模式，从能源物联网建设入手，以将“医院后勤一体化综合运营保障体系建设”的创新理念付诸实施为指导，已投入使用的医院能耗监测系统运行效果良好，可以在保证绝对的安全性、一定的舒适性以及必要的便利性前提下，实现能源优化、能耗降低、能效提升三重目标。

系统的主要应用功能有：

能源状况的基本监测信息，对医院内能耗情况进行全面的监视，实时掌握能源消耗情况，找出能源消耗异常值。为出具单位面积能耗（KPI）等多种相关能耗指标报告为能耗统计、能源审计提供数据支持。

能源计量统计和分析，通过对医院能源大数据分析，精确提示医院存量能源使用过程中在能耗与能效方面的可优化空间。可以形成存量能耗曲线，见图1，与优化后的节能曲线相比较，得出客观可靠的效益分析报告，提高能效，降低能耗；可以根据医院用能结构与负荷曲线形成医院综合能源站建设依据，通过高效清洁能源与新能源利用，改善医院能源结构。

社区医院节能模型的建立和优化，即设置分区域、分系统、分设备的社区医院节能模型，依据能耗监测数据完成模型数值校验，通过算法优化提升模型的精准度，指导节能管理的精细化。依托节能模型和数据分析，制定合理的能耗指标，制定能耗定额化、预测性的管理手段，出具医院能耗定额管理参照建议。建立社区医院节能模型的要素为：

（1）能耗排名（Energy Ranking）。不同时间范围下，能源管理组的能耗值排序，找出能效最低和最高的设备单位。

（2）能耗比较（Energy Comparison）。不同时间范围内，能源管理组的能耗值比较。

（3）日平均报告（Average Daily Profile）。任何一天每15分钟平均能耗需求的报告，摸清能耗模式并找出超出预期的能耗峰值需求。

（4）偏差分析（Deviation Report）。任何一天不同时段能耗值与管理设定值的偏差，分析实际能耗值超出能耗使用计划值的趋势，找到能耗增加的倾向。

（5）最大值/最小值分析（Max/Min Value Analysis）。不同时间范围内能耗值的最大值/最小值分析，分析各系统和设备能源消耗和时间的相关关系。

3、研究结果及分析

研究社区医院节能策略：从分项计量到基于能源物联网的“互联网+”智慧节能。

3.1 社区医院“互联网+”智慧节能管理平台建设的指导思想

基于能源物联网的医院智慧节能管理平台建设应充分结合医疗卫生主管部门与住建部关于绿色医院用能标准、医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、用电安全相关指标以及其他用能指标，并与国家能源政策与用能模式改革有机结合，以优化医院能源结构、降低能耗、提升能效，提升医院用能管理水平，加强用能安全、改善医疗环境，在能源费用降低的同时促进医院利润增长为目标，强化科技与专业协作与新技术应用，奠定未来“万物互联”的智能化医院后勤管理新模式。

3.2 社区医院“互联网+”智慧节能管理平台建设重点

“互联网+”智慧节能管理平台通过能源分类分项计量与智慧端口应用，实现按照分类、分项原则，进行医院能源结构分析与能源账单分析；通过分类分项能耗实时监测、趋势跟踪与对比，总结医院用能规律，提供用能负荷错峰管理依据，缩短异常能耗发现、定位与处理时间，减少能源浪费；按照医院管理中信息、物资、设备、人员、资金等范畴，空间功能区域以及流程与诊疗需要相适应的思路，在系统建设中，创新性应用医院能耗八大率概念，将床位数、住院率、总收入、人员比、设备量、投资额、均摊数以及建筑面积等与能源管理相结合，形成独具特色的医院能源管理考核指标；利用科室排名、定额管理、超额告警等管理工具提升能源管理水平。通过能源大数据分析，发现医院异常用能、低效用能、能源损耗、能源浪费等环节，形成针对性节能整改建议，达到提升能效、节能减排的效果。

結论：

在能源物联网建设的基础上，发展医院建筑物联网和设备物联网建设，基于能源物联网构建社区医院“互联网+”智慧节能管理平台，对医院各类基础设施资源管理系统及其空间数据、属性数据与业务数据统一管理，可以实现社区医院建筑能耗管理与设备运维全生命周期管理，使运维管理更加及时、有效、直观和智能，为医院的资源规划及科学调度提供可靠依据。基于医院能源物联网、建筑物联网以及设备物联网的医院后勤一体化综合运营保障体系建设是未来医院后勤管理的发展方向。在当前医院信息化发展的技术条件下，北京太阳宫社区医院围绕安全、品质、高效的原则，运用物联网、大数据、可视化等新技术，以医院建筑节能为切入点，构建智能化医院后勤运营保障体系，将会在实现医院后勤管理的绿色化、智能化，在数字化医院建设的探索上有所为、有所成。

参考文献：

[1]赖东展.物联网技术在智慧建筑领域的应用体现[J].科技经济导刊，2020，28（35）： 36-37.

[2]王衡.基于BIM和物联网技术的智慧建筑监测系统：中国，CN201721727846.0[P]. 2017

[3]蒋建民.BIM技术推动医院项目建设精细化管理[J].财经界，2019，（9）：57-59.

[4]管德赛，王宝姣.精细化管理在医院节能工作中的实践与成效[J].现代医学，2014，14（10）：134-136.