智慧医院可视化运维管理平台建设探讨*

张 敬， 杨华荣， 张 浩， 聂晨晰

(中建三局集团有限公司，武汉 430064)

0 前言

近年来，国家在科技战略和建设落地等不同层面都对医院的智慧化建设做出了相应的规划与布局。《全国公共卫生信息化建设标准与规范》中也将信息平台等新兴技术建设和应用列为建设医院信息化业务的一级指标。目前我国对智慧医院的界定范围主要分为三大领域：一是面向医务人员的“智慧医疗”，以电子病历为核心的信息化建设；二是面向患者的“智慧服务”(如手机支付、预约挂号、预约诊疗、信息提醒等)；三是面向医院的“智慧管理”，用于医院的精细化、信息化管理。

针对“智慧管理”，借助BIM、物联网、云计算等现代信息技术，建筑设备管理、安全管理、物业管理、医疗业务等应用系统能够集成在统一的计算机网络平台和医院的BIM模型界面上。在医院的指挥中心打造数据可视化的管理平台，充分利用和管理各类信息，能够直观了解医院的运行状态，实现医院的可视化、精细化和智慧化管理。

1 医院运维现状

目前大多数医院都是规模庞大、功能多样的建筑群，医院的诊疗体系及运维承载着庞大的人流、物流和信息流等，涉及安全、能源、建筑设备、物业等众多专业。传统的管理模式已经无法满足医院运维的发展需求，没有信息技术作为支撑的现代医院在运营和运维中面临着众多难以克服的困难。

(1)信息孤岛：医院智能化各子系统及HIS系统独立运行，各类设备、资产信息分散；运维主要依靠工作人员的经验，数据既不直观也易丢失，且工作效率低。(2)系统复杂：医院机电与医疗系统繁多、设备种类复杂，各系统和设备均需长期运行，缺乏良好的维保、巡检，导致设备故障频发。(3)能源浪费：在医院的整个建筑生命周期内，能耗成本在总成本中的占比超50%，在满足能源供应的前提下，能耗管理是医院运维的重点工作之一。(4)平疫结合: 在新冠疫情的影响下，对医院的平疫结合提出了更高的要求，不仅是对医院空间资源灵活配置的要求，同时也需对机电等相关系统平疫模式的切换进行有效监控。(5)安全隐患：医院规模庞大、人员流动频繁，加上物业大量不易监管的外包人员，安全隐患往往不能及时被发现。(6)多院区协同管理：越来越多的医院建设分院区，如何进行多院区高效协同管理也是面临的新挑战。

2 整体解决方案

2.1 项目概述

该医院总建筑面积20余万m2，为新冠疫情爆发后新建的“平疫结合”三甲医院，床位包括传染病床位和普通病床位。院区包括门诊楼、医技楼、住院楼、行政楼、感染楼5个单体建筑，其中门诊楼一层的指挥中心是医院统筹指挥、调度和管理的中枢。

2.2 平台特点

作为医院智慧管理的“大脑”，可视化运维管理平台对接几乎所有的机电设备、智能化及医疗业务系统，且需要7×24 h不间断运行，因此平台需要具备开放性、稳定性、安全性、可扩展性、先进性和经济性等特点。

相较于传统的智能化方案和运维模式，平台具有一些突出的优势，主要包括(1)立体监测：全方位监测设备运行数据和周边环境因素；(2)多级报警：根据故障级别和人员权限进行多级报警；(3)可视故障：重点部位实时监拍，三维可视化快速定位故障；(4)灵活管理：手机、电脑等终端灵活管理；(5)多维感知：基于算法与数据分析，多维预测设备安全趋势；(6)高效监控：响应时间秒级；(7)资料管理：运维资料等实时查询、管理。

2.3 系统架构

可视化运维管理平台的设计以“分散控制、集中管理”为指导思想，基于医院BIM模型，运用大数据计算、二维码、物联网等现代信息技术，对医院进行全时段立体式监测、可视化信息展示，实现各应用系统之间信息共享、快速响应与联动控制，提供给医院管理者直观、高效、智慧的数字化管理工具。

2.4 平台建设内容

智慧医院可视化运维管理平台(图1)的建设内容主要包括建筑三维可视化、设备智能化监测、业务流程信息化几个模块。针对医院的使用和运维需求，结合其智能化方案、管理组织架构等，对智能化、机电和医疗等子系统数据进行采集和处理。

(1)建筑三维可视化模块，包括整体建筑可视化、重点机房可视化等。(2)设备智能化监测模块，包括生活热水系统监测、给排水系统监测、通风空调系统监测、空气质量监测、变配电系统监测、智能照明系统监测、门禁系统监测、视频监控系统监测、污水处理系统监测、医用气体系统监测、医用物流系统监测、医院HIS系统监测等。(3)业务流程信息化模块，包括一站式服务平台、建筑设备管理、物料管理、维修管理、巡检管理、保养管理、应急指挥管理等。

2.5 BIM模型

医院运维阶段应用的BIM模型(图2)应能够准确、直观的反映现场状况，包含完整的信息数据库，如建筑、结构、机电等各专业信息、构件和材料设备信息、相关标注等。需注意的是，从施工阶段到运维阶段，BIM模型需经过轻量化、几何转换等处理过程。

图2 医院BIM竣工模型示意图

2.6 数据交换

数据交换是可视化运维管理平台正常运转的基础，主要包括该平台系统与智能化、机电、医疗业务系统进行数据交换。数据交换稳定运行的前提是必须确保各系统、平台数据安全，尤其是避免影响医疗业务系统的数据安全性和稳定性。实施数据交换前，各方服务商需就接口协议和数据使用范围进行密切沟通。

数据交换的方式主要有三种，第一种直接通过末端传感器采集数据，适用于简单功能的实现，如环境监测。第二种是通过与各子系统对接获取数据，适用于较为复杂的功能，尤其需要现场执行单元的功能，如FAS系统、BA系统等。第三种对于在现有系统基础上通过改、扩建打造医院智慧管理的项目，或者自身无法提供标准数据接口的系统和设备，则需要和供货商协调，明确数据传输协议，编写相应的数据传输程序，可采取中间数据库的形式。

3 重点应用功能

3.1 一站式服务平台

可视化运维管理平台一站式服务体现在运维工作采用接单、分类、派单和回访全过程闭环管理模式(图3)。系统采用B/S架构模式，支持用户随时随地查询和处理；服务器采用Linux系统，平台采用MySQL数据库，同时支持SQL server、Oracle等主流服务器。

图3 一站式服务平台示意图

位于指挥中心的大屏幕显示系统是集所有信息接收、显示以及工作人员操控于一体的多媒体互动系统。该平台支持系统实时监控、日志监控、用户权限管理、部门组织架构管理、信息推送和系统参数配置等。

3.2 医疗业务系统监测

通常接入可视化运维管理平台的医院医疗业务系统包括HIS系统、医用气体系统、医院物流传输系统、污水处理系统等。通过与医院上述系统对接，在平台上以图表、报表等形式进行数据展示，使数据更加直观、生动。主要包括以下几个方面：(1)快速直观了解医院的统计数据，如年门诊量、当日门诊量、手术量、床位占比等；(2)直观了解医院内各楼栋、楼层的功能分布，各层房间的功能分布；(3)能够获取每个诊室值班医师信息，已就诊及待就诊人数，当前就诊患者和待就诊患者的基本信息、预计就诊时间等。(4)能够精确查询各科室住院人员详细信息、出入院数据、药品使用情况等；(5)实时动态监测医用气体、污水处理的流量及流速、压力等数据。

3.3 建筑设备管理

该平台助力医院建筑设备运维管理模式的改革，实现对医院空调、给排水、信息机房、电力、环境监测、电梯等设备的运行状态进行实时统一的监控和预警。

通过BA系统、设备、仪表等与平台进行对接，在医院BIM模型中添加展示设备、仪表，可实时获取设备的运行数据，利用终端设备和二维码、RFID技术及时准确定位、检修故障设备，可实现机电设备和管道上的阀门、监测仪表等设备的3D可视化，提高设备管理的精度和效率。对绑定在BIM模型中的建筑设备，编制设备管理台账(包括设备说明书、生产日期、生产厂家等)，可实现快速定位、详情查询、维保计划、漫游巡检等功能，提高运维效率的同时降低维护成本。

3.4 能耗管理

医院不仅是能耗大户，能源形式也是各式多样。可视化运维管理平台能够获取各类传感器、智能仪表采集到的能耗数据，分科室、分楼层、分区域、分时段对能耗进行动态监测，也可以与历史数据作能耗分析对比，分析节能空间。通过数据分析能耗是否异常，不仅可以协助工作人员处理人为浪费和跑冒滴漏等问题，同时能耗异常报警还能够触发设备的运维系统，引发报修，形成自动化管理机制。

此外，长期积累和记录的能耗数据还可以作为医院考核各科室和各部门的能耗KPI依据，逐渐形成一种积极、健康的能耗管理模式。

3.5 智能化平疫结合监测

受新冠疫情影响，平疫结合成为当前新建医院建设中的重要一环。国家卫健委印发的《综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则(2020年版)》第2.4条也做出了明确要求。

由于平疫结合涉及医院空间管理、以及空调、医用气体、安防等众多子系统，因此设置该系统支持医院平疫模式切换监控(图4)，可实现一键切换，实时监控各子系统的切换状态，是否达到疫情模式的要求等。

图4 医院平疫结合切换看板示意图

3.6 安全管理

医院具有许多安防子系统，比如视频监控系统、火灾报警系统、门禁系统和电子巡更系统等。通过将安防子系统与BIM模型绑定，可实现如下功能。

(1)在平台中可远程查看监控摄像机的实时画面，并支持多路同时查看。(2)实时显示门禁状态，记录刷卡信息，便于后期查询。(3)在医院BIM模型中显示所有紧急报警按钮和火灾探测器的位置。发生火灾时，能够联动附近的摄像机，显示火情的实时画面，自动定位火灾位置，并与周边门禁等系统相关联，达到报警联动的功能；同时三维可视化显示逃生通道，指挥人员正确疏散，最大程度降低火灾造成的人员财产损失。(4)医院管理者可制定应急预案，并录入到系统平台，在发生紧急事件时平台将自动提示预案，并在第一时间发出警报、启用预案、通知管理者进行处理；此外，平台还具备指挥调度功能，指挥中心可通过语音、信息等方式联系协调相关单位或部门对突发事件进行处置。

3.7 多院区协同管理

在医院各院区三维BIM模型的基础上，同时借助GIS地理信息技术，通过BIM+GIS的集成和交互，能够直观了解当前医院与其他各院区的位置关系、各院区的基本信息等，实现医院各院区之间的资源信息共享，为医院多院区协同管理提供高效、便捷的方法。

4 平台开发注意事项

在医院可视化运维管理平台开发与实施落地的过程中，参与各方应理清各自职责，在重要环节密切配合，确保开发与建设成果符合使用要求。

(1)需求确认：建设单位明确的需求是开发平台的关键，具体涉及指挥中心的建设方案、驾驶舱的界面及风格、系统对接界面等。(2)信息核对：现场图纸与BIM模型信息需反复核对，实现BIM模型的准确应用。(3)信息处理：尽早开始医院设备厂家等资料的收集和整理，建立健全完整的工作流程和制度。(4)BIM模型：需对BIM模型进行轻量化处理，根据运维需要导入参数，实现BIM模型“减负”，使模型优化到电脑或手机等终端可以轻松调用的程度。

5 结束语