电能监测平台建设在三甲医院的应用和发展

张浩

[摘    要]通过电能监测平台系统，对医院建筑体内各病区的用电状态进行监测，有效形成分时、分区域的用电报告。并以此为数据基础，可以对医院主要的耗能设备在当前运行模式下的电能情况进行评估，及时发现能源浪费的现象，改进能源管理机制，做到精细化用能，降低能源成本，积极响应国家政策要求，为建设绿色医院、节能医院起到积极推动作用。

[关键词]节能降耗;数据分析;发展前景

[中图分类号]TM933.4 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–0–03

Application and Development of Power Monitoring

Platform Construction in Tertiary Hospitals

Zhang Hao

[Abstract]Through the power monitoring platform system， the power consumption status of each ward in the hospital building is monitored， and the time-sharing and sub-regional power consumption report is effectively formed. And based on this data， we can evaluate the power situation of the main energy-consuming equipment in the hospital in the current operating mode， discover the phenomenon of energy waste in time， improve the energy management mechanism， achieve refined energy use， reduce energy costs， and actively. In response to national policy requirements， it will play an active role in promoting the construction of green hospitals and energy-saving hospitals.

[Keywords]energy saving and consumption reduction; data analysis; development prospects

2011年和2017年，國务院先后下发了关于“十二五”和“十三五”期间的节能减排综合性工作方案，明确要求推动建筑节能，建立能耗定额管理制度，加快能耗监测平台和节能监管体系建设。近些年国家针对大型公共建筑特别是综合医院实施电能监测、节能降耗政策的推进力度加大。越来越多的医院对能源成本愈发重视，加强对医院各类用能监管，减少能源浪费，提高能源利用率，在确保正常医疗需求的同时最大限度地实现经济用能、合理用能，遏制不断上涨的能源成本，已经成为各大医院未来发展必须考虑的问题。

（1）医院能耗的特点。医院建筑电能为一般公共建筑的1.6～2倍;医院电能的构成：集中供冷、供热及医疗用电;医院电能中，空调用电约占45%～55%，照明插座用电约占30%，医疗占15%～25%。

（2）医院用电管理中存在的主要问题。用电管理较为粗放，对部门科室的用电监管力度不足;缺少对重要耗能设备运行模式优化，电能利用率偏低;普遍存在空调温度过低、开窗等电能浪费的问题;大部分科室存在免费使用的思想，节能降耗的意识淡漠;部分大型医疗设备保障系统待机状态用电远高于医疗设备本身消耗。

（3）解决方案的总体思路。建立在线电能计量检测系统;提供电能统计分析和日常运行监控系统;建立医院电能评估指标体系，实施科学量化管理。

1 系统总体解决方案

1.1 概述

电能监测系统是在保证用电技术安全、运行经济合理的条件下，充分利用医院原有设备，对医院用电设备进行合理和经济用能分析、用电成本分摊分析和诊断，对标行业电能指标、确定医院用电基准、制定合理节能目标，通过强化节能管理、优化运行方式以提高用电设备耗能水平，达到降低医院单位面积用电能耗、人均用电能耗和医院总体节能降耗的目标。

电能监测系统普遍基于PDCA循环管理流程，通过电能监管平台系统，从电能的分项采集和计量开始，实现数据采集、监测、整合、处置环节，实现电能数据的可视化管理。对医院电能状况进行基于用电设备合理和经济节能分析，用电成本分摊诊断，对标同行业先进水平，合理设定电能目标，及时发现潜在的节能空间。根据医院的实际情况制定行之有效的节能方案，并依据方案实施前后的电能数据验证节能效果，在接下来的节能周期内做到持续改进。

1.2 系统组成结构和配置

系统组成结构和配置如图1所示。

1.2.1 用电监管平台系统的采集和配置

采集设备主要由各类智能仪表组成，根据不同线路和管网设计，采用集中安装和分散安装结合的形式，根据所在位置配置不同类型的计量表。

1.2.2 数据传输系统组成和配置

系统网络采用星型拓扑结构，主要由数据采集器、网络交换机、以太网光纤转换器、数据转换器及光纤通道组成。

1.2.3 数据中心管理系统组成和配置

电能管理中心由数据中心IT设施以及主站管理系统软件组成。IT设施主要包括数据库服务器和值班室工控服务器。其中数据库服务器主要用于存储系统采集的所有数据，部署运行电能监管系统软件和Web数据展示查询系统;值班室工控服务器作为同步主配电室数据中心，实现远程监控和方便管理等目的。主配电室数据中心界面如图2所示。

主站电能管理软件主要由系统配置、数据采集、数据处理、电力运行监测、生成电能报表和基于B/S模式的集中电能管理Web系统构成。另外有一个电能数据上传的专用模块。用户可以通过Internet广域网随时访问Web系统，授权查询电能资源数据。

2 电能管理系统实现方案

电能管理至少应由电能监管软件系统、电能计量设备系统和数据传输处理系统等几个部分来实现。

通过对系统配置的组态定制，快速建立符合规定的分项、分区域计量管理模型，对用电情况进行精确计量统计。电能数据处理模块可以根据用户预先设定的统计间隔，实现能源分项计量模型中对应节点的耗电量等数据的计算，并根据需要按照日、周、月等固定周期自动统计计算。允许对医院的重要用能区域以及设备进行台账管理，结果自动生成Excel格式信息报表。系统支持为不同的计量监测对象提供快速查询显示耗能情况，进而实现对耗电量、耗水量等分类电能数据，也可对动力用电、空调用电、照明插座用电等分项统计。管理员可以根据需要，分时段查询相关电能数据、分析模型、电能分析图表等（图3）。

通过分项、分区域的电能数据多维度对比，实现对医院电能的同比、环比分析。例如：动力用电、空调用电和照明插座用电等的分项电能同比、环比分析;各病房间的分区域电能数据同比、环比分析。对院内的耗能区域和重点对象进行排名，及时掌握各区域的电能消耗占比，为以后医院的未来规划和发展提供数据支撑。

2.1 电能报警管理

通过主要区域和重要用能设备的状态参数进行监测，根据用户的实际情况设定区间范围，越限自动报警。报警通知可以是动画效果、声音，也可以为短信、邮件等方式发出，以便监管人员及时干预。

2.2 重点设备的电能监测管理

电能监测平台可以针对重点耗能设备进行精确管理，如：中央空调系统的管理，可以通过采集空调系统的冷冻水、冷却水的实时温度参数，以及冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备的实时运行参数，通过可视化直观图形画面实现集中监管。结合实时状态数据、历史变化趋势以及整体耗电数据进行综合分析，探索空调系统节能运行的方式。同时，可以通过对历史耗能数据的统计对比，将空调系统的耗能量和制冷量进行耗能转换效率的对比，来发现一年中不同月份最高能源转换效率的设备运行模式，从而实现节能降耗的目标。

2.3 电能审计

通过对用电系统低压进线和各馈电回路计量数据，进行损耗分析，评估违规用电、窃电等异常用电的情况，协助医院发现并及时纠正能源使用过程中的浪费问题，提醒管理人员及时介入，从而降低用能成本。单一的电能消耗量并不能客观反映出医院整体的耗能水平，电能指标才是衡量医院各楼宇间电能水平高低的关键，例如单位面积的电能、人均电能等。医院可以根据自身实际配置添加各种电能审计指标，结合楼层面积、制冷/热面积、科室人数等特定数据，系统自动结合科室用电数据，统计出各种电能指标结果。医院可以将得到的电能指标与国家标准、行业标准以及往年同期水平进行纵向、横向的分析，从而对医院整体电能利用率、消耗率进行监测和评价。

2.4 系统的运行、维护和管理

电能监管平台为最大限度地避免因计算机服务器故障或网络故障等原因导致数据采集、传输过程中断和数据丢失，利用多级数据冗余机制确保数据采集、传输和存储过程的安全性。例如：利用数据网关支持本地数据缓存和转发，保证数据的采集的连续性;系统具备自动追补数据的功能;数据库服务器磁盘支持RAID模式，确保数据的安全以及存取速度。系统普遍支持海量数据存储，数据服务存储时间跨度可长达20年左右。

另外，对不便安装在线计量仪表进行计量的，可以通过离线电能数据模块录入，通过Web网页进行特殊数据的手动录入。

电能监管平台系统提供全面且安全的用户分级和授权管理模式。开发者可根据医院的实际情况，进行集中式用户授权和分级用户授权等模式。保证不同角色用户登录系统后，能查询和操作已授权的界面和功能，确保系统的安全访问。

系统提供的数据库维护管理功能包括：基本信息、数据备份、数据还原、数据导入/导出、数据清除、自动导出、相关日志的显示和保存等。

2.5 电能管理系统性能指标

电能监管平台系统设计应考虑医院设备运行的不同環境因素，具备软、硬件便于维护和各部件具有自检和联机诊断校验的功能。应根据不同医院的实际需要，留有数据存取的相应接口，便于用户自行或厂家应医院的需要编制程序加入系统，实现添加新功能。系统应具有很高的运行可靠性，平均无故障时间MTBF至少达到50 000 h以上。

电能管理系统软硬件必须具备很好的容错率，操作中出现的一般性错误不应影响设备的正常运行。如遇意外情况，应有良好的系统恢复能力。

3 电能监管平台存在的主要问题和发展前景

3.1 现阶段存在的主要问题

（1）电能监管平台存在的优势没有完全发挥出来。大多数医院的监管平台仅仅在于监测，数据分析和对电能管理功能体现不明显。

（2）部分医院各楼宇电力监管平台建立的顺序先后不一，不同程度存在系统多、阶段差异，导致整个系统集成起来比较困难。

（3）智能仪表的制造标准、通信标准和功能要求不统一，相关的检测、验收和管理标准也应同步完善。

（4）医院能耗监管平台的建设过程中，不能同步制定电能定额基准，无法对耗能情况进行有效的对比分析，导致对实际运行能耗缺乏约束力，造成实际情况与监管平台建设初衷存在差距。

（5）如何将电能监管平台与医院相关科室的能耗管理机制相结合，有效地提高各科室人员的节能意识，值得更加深入的探讨。

3.2 发展前景

电能监管平台建设应与后勤综合管理平台建设相融合，未来智慧后勤综合能耗平台建设将是其主要发展方向。该平台除实现在线能耗监测外，还能实现不合理用能的排查、管理和报警。通过数据分析，迅速提出可行的节能措施。并结合科室能耗管理机制，实现对人员节能意识的管理，最终达到医院综合节能的目标。

4 结语

随着国家对大型公共建筑实施电能监测、节能降耗政策的大力推进，三甲医院的管理者对于医院整体运行成本的重视程度显著加强。加强对病房、医技及后勤等环节用电的实时监管，有效减少电能的浪费，在保证正常的医疗服务的基础上最大程度地实现合理用电、经济用电。另外，未来智慧后勤综合能耗平台建设将是大势所趋，该平台将医院水、电、气、暖各个方面进行精细化、信息化管理，提供各种形式的节能措施，全方位降低运行成本，并为医院未来整体规划、设计发展提供关键数据。

参考文献

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