医院建筑智能化信息设施系统设计

高红红,　韩怀宝,　孙玉龙,　王业篷

(1.山东建筑大学 信息与电气工程学院, 山东 济南　250101;2.山东同圆设计集团有限公司, 山东 济南　250101)



医院建筑智能化信息设施系统设计

高红红1,韩怀宝1,孙玉龙2,王业篷2

(1.山东建筑大学 信息与电气工程学院, 山东 济南250101;2.山东同圆设计集团有限公司, 山东 济南250101)

结合某医院智能化信息设施系统,介绍了信息设施系统的各个子系统设计,详细阐述了计算机网络系统和有线系统。提出计算机网络系统设计不仅要满足目前医院使用的要求,而且还应适应未来的网络发展需要;数据主干系统采用6芯多模光缆连接,有效地降低串音干扰,更有利于语音、数据及图像的传输。

建筑智能化; 医院; 计算机网络系统; 有线系统

0　引　言

随着科技的发展和信息化水平的不断提高,建筑智能化越来越重要。信息设施系统作为智能建筑的重要组成部分,为建筑物或建筑群的拥有者(管理者)及建筑物内的使用者提供有效的信息服务,支持建筑物内用户所需的各类信息通信业务[1]。

本文结合某医院门诊病房楼工程信息设施系统,根据需要对建筑物内外的各类信息进行接收、交换、传输、存储、检索和显示等综合处理,并提供符合信息化应用功能所需的各类信息设备系统组合的设施条件。

1　系统规划

1.1计算机网络系统

该附属医院门诊病房综合楼项目的计算机网络系统分别为内网、外网和设备网3部分,分别设置交换机和服务器。内网为医疗专用信息应用网,服务于省医学科学院附属医院的运营,只对医院内工作人员开放;外网主要用于网上挂号、预约门诊、信息公告、信息查询、远程医疗及特需病房等;设备网为安防专用网络,服务于监控、门禁等安防系统[2]。

1.2综合布线系统

根据EIA/TIA 568综合布线标准,综合布线系统分为工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、配线间子系统、设备间子系统、建筑群子系统6个子系统,每个系统均是相对独立的模块[3]。

1.2.1有线系统

有线系统由市政引来外线光缆,进入弱电机房。系统采用星形拓扑结构,由工作区子系统、水平布线子系统、垂直子系统、管理间子系统、设备间子系统组成;整体的布线系统采用光纤-UTP铜缆混合方案。

1.2.2无线系统

考虑无线接入设备发展速度较快,在公共区域、就诊区、病房区等设置无线AP网络系统。该系统前端与有线系统框架相同,末端依据建筑布局设置无线AP点,接入层交换机选择带有POE电源的交换机型,在连接AP点的同时也为其提供电源。

1.2.3有线电视系统

有线电视系统采用860 MHz双向邻频传输方式设计,以有线电视节目信号作为输入信号源,并预留自办节目及卫星电视接口。有线电视经解码后重新混频接入,自办节目由机房硬盘播放设备提供,信号经编码、混频接入,采用放大-分配-分支的分配网络,将电视信号分配至各电视终端。

1.2.4公共广播系统

公共广播主要设置在医院的公共场所及走廊,在服务台或护士站等地方设置音量调节开关。各类广播功能共用广播设备和扬声器,消防广播平面设计满足公共广播需求。一旦发生火灾,消防强切信号至强切模块,将公共广播切换为消防应急广播。

1.2.5信息引导及发布系统

系统由服务器、网络、播放器、显示设备组成,将服务器的信息通过网络(局域网、广域网、专用网都适用,建议采用广域网传输)发送给播放器,再由播放器组合音/视频、图片、文字等信息(包括播放位置及播放内容)输送给液晶显示器或LED显示屏进行播放,将所有服务器信息发送到显示终端。

1.2.6室内移动通信覆盖系统(预留施工条件)

系统应满足中国移动GSM系统、中国联通GSM系统、中国电信CDMA系统及WLAN系统,同时预留建设移动、联通、电信3G系统。系统信号源的引入方式采用基站直接耦合信号方式。预留移动通信覆盖系统机房和电源条件,机房内设置微蜂窝和近端机。

1.2.7智能会议系统

系统将会议报到、发言、表决、翻译、摄像、音响、显示、网络接入等独立的子系统有机地连接成一体,由中央控制计算机根据会议议程协调各子系统工作[4-5]。

1.2.8电梯五方通话系统

电梯五方通话的五方一般包括电梯轿厢、电梯机房、电梯轿顶、电梯底坑和物业中心,采用2线制配线系统。轿厢、轿顶、底坑可通过紧急呼叫按钮呼叫电梯机房母机和监控室总机,等待对方应答进行通话。电梯机房也可通过电梯机房母机直接与下属的子机通话,或呼叫监控室总机。监控中心可通过监控室总机和下属的母机或子机通话,并具有来电、去电指示、呼叫记忆等功能。

2　计算机网络系统

2.1设计原则

基础网络及安全是一个多系统的集成工作,与网络规模、结构、通信协议、应用业务程序的功能和实现方式密切相关。网络设计应结合现有网络和业务特点,并充分考虑发展需求,一般应遵循以下原则:

(1) 方案实用。网络设计不仅要求能够满足目前医院使用的要求,而且还应适应未来的网络发展需要。网络的扩展可以在现有网络的基础上通过简单增加设备和提高电路带宽的方法来解决,以适应不断增长的业务需求,节省网络建设的投资。

(2) 稳定、可靠。网络的可靠性是网络设计中需要考虑的一个主要原则。作为信息系统应用的依赖和基础,系统必须具备连续安全、可靠运行的能力,所以在系统结构设计中选用可靠性高的网络产品,并合理设计网络架构。

(3) 易于管理。采用先进的网络管理工具,通过图形界面对网络设备进行集中化统一管理,对网络实行集中监测、分权管理,统一分配带宽资源,进行流量统计分析和故障自动报警,大大简化网络管理难度。

(4) 整体安全。从安全体系结构出发,综合考虑安全保密的各种用户身份认证和各个环节,采用多种安全手段,包括防止非法接入、访问控制、入侵检测、网关安全、边界防护、身份认证、内容安全等。

2.2整体网络架构

系统整体网络架构如图1所示。

图1　整体网络架构

2.3设计要点

(1) 100 TB虚拟化核心平台,保证网络稳定、可靠。网络核心交换机使用基于100 TB交换容量的数据中心级核心交换机产品,设备采用90°正交CLOS架构,同时设备支持1∶N及N∶1的双向虚拟化,通过N∶1方式将2台核心设备虚拟化为1台超级核心交换机,优化性能。

(2) 医疗专用无漫游解决方案。采用该方案部署移动医护基础无线网络系统,使用1台功率为100 mW的无线AP最高覆盖整个病区,保证单个病区内无漫游发生,极大降低了网络丢包率。使用天线进房间方式部署每个病房,可保证病房内信号强度>-65 dB。

(3) 严格的网络准入身份认证。身份认证系统配合接入交换机进行严格的802.1X实名制认证,认证前用户无法访问任何网络节点,并在认证系统中规划每个用户所属的网络权限。当用户接入网络后仅可访问允许方案的网络区域,保证敏感数据仅允许专人访问。

(4) 使用FC网络与以太网一体化设备,保证双网统一管理。在PACS存储等数据中心中使用以太网和FC网融合交换机,提供万兆以太网光口、万兆以太网电口等。

(5) 解决移动医护、物联网、外网无线的方案。采用的医护专用无漫游解决方案中可同时部署内网的移动医护、物联网、外网的无线覆盖等问题,确保内外网物理隔离。

(6) 深度优化,确保安防监控不卡顿。QoS技术对峰值流量进行整形,将峰值数据缓存到交换机中,当带宽利用率低时再进行发送。交换机利用流量反压技术本地承载大量缓存数据,将多余流量反压回摄像机的存储中,当带宽利用率低时再发送。

(7) 专业运维系统,掌控IT资源。基于IT基础架构库构建的统一运维系统,将所有基于IP的IT资源进行统一管理,并能提供有效的业务梳理功能。

3　有线系统

3.1有线系统结构

有线系统结构如图2所示。

图2　有线系统结构

由市政引来外线光缆,进入弱电机房。系统采用星形拓扑结构,由工作区子系统、水平布线子系统、垂直子系统、管理间子系统、设备间子系统组成;整体的布线系统采用光纤-UTP铜缆混合方案。数据主干系统采用6芯多模光缆连接,可支持高达622 Mb/s ATM、550 MHz带宽图像应用,更有效地减低串音干扰,使语音、数据及图像传输更清晰[6]。

3.2具体设置

考虑到医院的特殊性,特别是内部局域网的重要性,将工作区的信息点分为内网数据、外网数据和语音。下面介绍该医院门诊病房综合楼的综合布线系统信息点的配置。

(1) 门诊部分。在单人诊室和分诊台设置1个语音和1个内网数据;双人诊室设置1个语音和2个内网数据;候诊区设置2个语音(用于公共电话)和1个内网数据(用于信息发布)。

(2) 挂号、收费及取药、住院窗口。每个窗口至少设置1个内网数据,并设置1～2个语音及2～3个外网数据。

(3) 医技部。每个医疗检查、检验设备设置1个内网数据;检验工作台设置1个语音和1个内网数据;分诊台设置1个语音及1个内网数据;诊断报告工作台每位设置1个语音及1个内网数据;每间手术室设置2个内网数据。

(4) 住院部。单人病房中病房及卫生间各设置1个语音(使用同一分机号码),病房内设置1个外网数据;多人病房中设置1个语音,每个床位设置1个外网数据,每个病房预留1个外网数据;护士站设置1个语音和3个内网数据;主任、教授、护士长办公室、示教室设置1个语音、1个内网数据、1个外网数据;医生办公室每名医生设置1个语音、1个内网数据、1个外网数据。

(5) 确定水平主干类型。医院门诊病房综合楼对高速率的数据传输要求较高,因水平布线内网数据、外网数据、语音信息点局采用6类4对UTP线缆,可支持100 Mb/s的传输速率,满足不同用户对不同网络传输速度的需求。

(6) 确定配线管理间的位置和数量。

① 根据建筑布局、信息点的位置及数量,从投资成本方面考虑设置配线间(建议各区域每2～3层共用配线间),从弱电间空间方面建议内外网及语音部分设置1个配线间,设备网单独设置配线间,且两配线间尽量分开设置。

② 配线间子系统连接的水平6类铜缆采用端口式配线架,水平光缆和楼层主干光缆采用标准接口,可任意组合多模光缆端接箱,并自带跳线管理器。另外,连接楼层电话主干电缆采用插接式配线架。

③ 水平线缆至每个信息点(包括语音和数据点)直接连至各子配线间的6类数据配线架,其中数据信息点由6类数据配线架通过RJ45-RJ45的6类跳线连接到网络交换机端口,语音信息点则由6类数据配线架通过110-RJ45的语音跳线连接到110语音配线架。

④ 每个管理子系统中的语音、数据铜缆和光缆连接配线架设备全部采用标准规格的19英寸产品,并安装于19英寸机柜中。19英寸机柜需考虑所有配线架及网络设备安装的容量。考虑到机柜线缆较多(强电电源、各种光纤、双绞线、跳线等),强电和弱电分开进线,各种线缆布置应合理、美观。

(7) 确定垂直主干线缆类型。内网、外网和设备网主干线缆均采用6芯多模光缆,用于连接接入交换机、汇聚交换机和核心交换机。语音垂直干线均采用三类大对数线缆。

(8) 确定设备间的位置。弱电机房设置在-1F,内网、外网及电话的设备间设置在8F计算机网络中心;物业网的设备间设置在1F消防控制室。

(9) 技术要求:

① 工作区子系统:铜缆模块根据不同的情况使用双口信息出口,信息点可支持各种信息数据(如语音、数据、视频)传输。铜缆部分要求采用的信息插座(RJ45插座)全部使用向下倾斜45°或90°的插座面板,根据不同的应用使用不同出口的面板。不同型号的终端可以通过RJ45标准跳线连接到信息插座上,使语音、数据、视频等完全可互换。

② 水平子系统:水平线缆分别由管理子系统引出,以星形拓扑结构延伸至用户工作区。铜缆使用6类UTP双绞线进行连接,部分水平子系统由各楼层配线间至各个工作区之间的电缆,所有水平电缆全部采用6类非屏蔽双绞线。配线间内接线端子与信息插座之间均为点到点端接,任何改变系统的操作都不影响整个系统的运行,为系统的重新配置和故障检修提供方便。

③ 配线间子系统:楼层配线架中,语音、数据的UTP铜缆和光缆连接配线架设备全部采用EIA/TIA标准规格的19英寸产品。19英寸机柜需考虑所有配线架及网络设备的安装空间;光纤网部分全部使用光纤24口或48口高密度19英寸机柜式配线架,并配管理单元;水平配线架均采用24口快接式配线架,语音干线采用110配线架;光纤系统均采用机柜式光纤配线架,每配线架配有1个理线器,同时所有的管理可以根据使用功能进行不同的接口管理,以保证网络系统的安全。另外,所有跳线使用高强度光纤制成的双芯跳线。

④ 主干子系统:语音主干采用三类大对数非屏蔽UTP双绞线铜缆,并留有15%的裕量,数据主干使用6芯多模光纤进行连接。

⑤ 设备间子系统:设备间子系统设在计算机中心,所有语音主干连接至计算机中心机房,主干光缆全部连接至计算机中心机房。光纤干线部分配线架全部使用24口或48口高密度19英寸机柜式配线架;语音干线配线架部分使用110配线架;跳线配置全部信息点。

⑥ 机柜要求:机柜采用镀锌钢板材,达到国际IP 23级保护标准,全钢化玻璃前门,钢质后门、侧门,EIA标准立柱,机柜内每层拖板都要有两路独立供电带开关的二、三插座;机柜有专用的防雷接地体,达到BS 6497国际标准。

4　结　语

本文介绍了医院信息设施系统的设计,电气设计人员应在充分了解各部门的职务和工作需求的基础上,对各个系统的计算机网络系统和有线系统作详细规划,并且结合国家规范对智能化信息产品进行适当选型,满足医院对安全、舒适和节能的需求。

[1]胡峻,汪卓赟,周典.医疗设备信息化管理系统建设探讨[J].中国医学装备,2014(12):84-86.

[2]王达威.五星及铂金五星级酒店智能化信息设施系统设计总结[J].智能建筑与城市信息,2012(8):103-106.

[3]韩玮,辛云宏.某城市综合体电气设计综合布线系统设计[J].电子科技,2013,26(10):79-82.

[4]王娜.建筑智能化与绿色建筑[J].智能建筑与城市信息,2014(1):24-27.

[5]孙海东.浅析建筑电气技术的发展及应用[J].现代制造,2013(30):85.

[6]王永明.现代智能化系统的整体设计规划[J].低压电器,2008(16):52-54.

Design of Intelligent Information Infrastructure System in Hospital Building

GAO Honghong1,HAN Huaibao1,SUN Yulong2,WANG Yepeng2

(1.School of Information & Electrical Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China;2.Shandong Tongyuan Design Group Co., Ltd., Jinan 250101, China)

Combining by intellectualize information infrastructure system of a hospital,this paper introduced each subsystem design of information infrastructure system,and elaborated the computer network system and cable system.It is pointed out that the design of computer network system should not only meet the requirements of current hospital use,but also should meet the need of the future network development.The data backbone system consists of six-core multimode fiber optic cable connection,which can effectively reduce the crosstalk interference,and be more conducive to voice,data and image transmission.

building intellectualize; hospital; computer network system; cable system

高红红(1990—),女,硕士研究生,研究方向为绿色建筑与节能。

TU 855

B

1674-8417(2016)06-0001-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.06.001

2015-12-02

韩怀宝(1991—),男,硕士研究生,研究方向为绿色建筑与节能。

孙玉龙(1988—),男,从事建筑智能化设计工作。