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浅谈医院后勤智慧配电能效管理平台建设与应用

更新时间:2024-01-26   点击次数:347次

摘要:目的 推进绿色医院建设,实现后勤能源管理科学化、规范化、精细化。方法 成都中医药大学附属医院结合能源管理工作实际,充分发挥信息技术的优势,搭建医院后勤智慧能源管理平台,从硬件、软件两方面双管齐下,强化后勤节能管理机制建设。结果 实现能耗数据自动分类分项采集与分析、能源设备实时监控与告警预警、科室能源考核指标量化、科室成本精细核算等,达到能源管理智能、及时、直观和高效。结论 医院后勤智慧能源管理平台的建设与应用能够有效从医院基础运行层、技术应用层、管理决策层3方面促进医院节能降耗目标实现,降低万元收入能耗支出。

关键词:后勤能源信息化管理智慧能源管理平台节能降耗

0引言

2017年,国务院办公厅下发了《建立现代医院管理制度的指导意见》。2018年,国家和行业信息化标准。《中华人民共和国节约能源法》规定,“公共机构应当厉行节约,杜绝浪费,带头使用节能产品、设备,提高能源利用效率"。对于医院来说,构建医院后勤智慧能源管理平台(以下简称“平台"),全面提升后勤能源智能化、精细化管理水平,进一步推进医院节能降耗工作,是符合现代化管理要求的必由之路。

1医院能源管理现状与问题

医院能源结构种类复杂、繁多,用能地点分散,用能设备庞杂,用能强度随时变化,医院的能源及资源消耗主要来自水、电、天然气、气体等方面,能源管理缺乏系统的管理、有效的节约措施等问题,在行为节能及能源精细化管理上存在较大难度。

1.1资源保障不足

能源管理工作需要一定的经济投入,如果缺乏先进的能源技术和设施、足够的人力资源,能源管理的有效性和效率就会受到限制,无法满足能源管理工作的需求。

1.1.1能源管理制度不完善

能源管理目标不明确,缺乏专门的节能管理机构、规定和标准,就会导致责任不明、工作混乱和效率低下。

1.1.2节能措施执行效率不高

缺乏系统性的监测和评估机制,导致节能措施执行不力,节能意识普及不够,对节能措施的认知不足,难以有效推动实施。

1.2缺少信息化支持节能管理

后勤信息化建设的滞后难以高效匹配前端快速发展,特别是在能源供应结构、能耗设备使用以及用能综合监测等方面,信息孤岛难以打破。各种能源未能在统一平台下实现管理运营,数据难以集中,单位能耗无法核算。设备缺乏在线监视及维护计划,易形成安全隐患。

1.2.1缺乏医院在线监测计量

由于缺乏智能化运用,无法对能源死角监控,致使数据采集不全且无远传功能,无法准确掌握医院能耗的相关静态、动态数据。

1.2.2缺乏能耗数据分析

传统能源数据统计依赖于人工记入,不能及时统计、分类、分项计量。考核指标难以量化,更无法有效地发掘各个能耗设备的节能点,不利于医院成本核算及控制。

2建设思路与目标

某医药大学附属医院(以下简称“该院")以绿色医院建设为目的,从硬件设备、软件平台两方面双管齐下搭建后勤智慧能源管理平台,对能源设备远程监控,突破节能“瓶颈",使运维更加智能、及时、直观和高效。同时,加强后勤科学的节能管理机制建设,主动去发现能源使用规律、异常情况,为医院在资源规划和科学调度上打好基础,推进能源优化、能耗降低、能效提高,降低医院运营成本。

2.1平台建设思路

2.1.1硬件方面

实行物联网(internetofthings,IOT)技术运用,传感器和监测设备通过平台实时采集能源的使用情况和相关数据,例如电量、水量和气量的消耗情况,能源管理人员可以对采集到的数据进行处理和分析,借助自动化控制子系统和人工智能技术,物联网连接不同能源设备和子系统,实现对能源设备和能源子系统的智能控制和优化,实现能源的整合和协同效应。

2.1.2软件方面

一个完整的后勤智慧能源管理平台,需将各项子系统进行集成和管理,实现一体化管理,平台作为应用和运行的基础架构和架构链接,打通能源数据分析子系统,对传感器和监测设备收集的数据进行实时监测、分析和报告,以识别能源使用模式,发现潜在的节能机会,并进行预测和优化能源消耗。同时,联动自动化控制子系统,通过智能算法和控制策略,实现能源设备的自动化控制和优化,根据实时数据和设定目标,调整设备的工作状态、节能策略,提高能源利用效率。通过直观的可视化界面,展示能源数据和状态,以图表、报表等形式呈现,了解能源消耗情况和效果,评估能源利用率,方便作出决策和优化能源管理。

2.2平台建设目标

2.2.1能源监测与分析

通过传感器、监测设备等技术手段,实时采集水电气等能源消耗情况,实现对能源的实时监测和数据分析,包括能源消耗情况、效率分析、用能结构等,以便为决策提供依据,并发现能源消耗的问题和潜在的改进点。

2.2.2能源节约与环保减排

通过智能控制和优化,实现能源的节约和高效利用,减少能源浪费,提高能源利用效率,降低能源成本;通过能源管理平台,实时监测和控制能源子系统的运行,减少不必要的能源消耗。

2.2.3安全运行管理与维护

通过传感器和数据采集装置采集关键参数和运行数据,对能源设备和子系统的远程监控、故障诊断和维护管理,从高压到低压,末端用电负荷等设备,一图总览实时掌控供配电系统运行态势,保障供配电安全,提高设备的可靠性和运行效率。

2.2.4建立指标体系推进能源标准化

参考能源管理标准和指南,结合平台制定医院内部的能源管理标准,同时设立考核机制,定期评估能源管理绩效,对比实际数据与设定的指标,分析差距并采取改进措施,推动能源管理标准的有效实施。

3建设内容与主要功能

3.1平台建设内容

采用分层分布式网络结构,由现场感知层(能源计量终端)、网络层(通讯管理终端)和平台层(后勤智慧能源管理平台)3个部分组成。其中,感知层是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型传感器,各系列带通信功能的电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及水表、气表、冷热量表等,实现从表计和传感器获取读数向服务器传输原始数据;网络层是智能网关采集设备层,可进行协议转换和存储,将数据上传至平台,保证原始数据的完整性,修复数据错误/丢失;平台层主要包含应用服务器和数据服务器(各项

子系统),可在PC端和移动端实现应用,分析能耗数据提供节能诊断依据。

通过平台建设将各个子系统及业务数据互联互通,解决医院的核心数据不准确、无法共享等问题,同时为设备安全、节能降耗、成本核算及进一步信息化建设奠定基础。

3.1.1基础数据体系标准化

对医院现有的人员、空间、设备、业务、运行等信息,按统一标准转化成数字化的编码并存储于服务器上,再通过物联网技术结合各子系统,记录其互通数据状态,使得医院各类与后勤相关的信息形成数字资产。

3.1.2数据中心建设

在形成的数字资产和各后勤系统运用的基础上,建立数据中台和业务中台,以充分发挥不同数据指标的灵活应用价值。数据中台对所有数据进行转换、建模、分析。业务中台对医院后勤能源、安全、品质等管理业务进行数字流程线上再造。

3.1.3标准指标库建设

平台的于后勤各类指标的提升,建设一个标准的指标库是非常必要的,指标的数据可从数据国家三级公立医院绩效考核操作手册》《医院智慧管理分级评估标准体系》等政策文件的解读,医院智慧化建设指标分类为预算、成本、安全、节能降耗、服务、应急、绩效、培训考核8大类型。将各类指标分解至后勤全年规划,并按目标任务落实,从而整体提升后勤智慧运营质量与效率。

3.2平台主要功能

根据四川省卫生健康委《关于推进能耗监管体系建设实施方案》的通知要求,该院针对性设计监测点位,配备能耗远程监测点计量器具,实现分户计量、分区计量和主要用能设备计量,实现能源精细化管理,满足了GB/T29149—2012《公共机构能源资源计量器具配备和管理要求》的规定。目前已上线后勤智慧能源管理平台,有7大具体功能。

3.2.1功能覆盖无盲区

平台首要的功能是实现能源一体化系统集成,实时监测医院的能源使用情况,并通过物联网等技术进行联网,实时传输到数据中心,从而能够对能源的使用情况进行实时监测,清晰展示当日用电趋势、日/周/月/年能耗总览、能源占比、电能耗评价等所涉院区的各类能耗指标。

3.2.2数据溯源可定位

将智能电表覆盖到医院重点楼栋及楼层科室,实现水、电、气等各种能源在线采集监控,通过智能电表收集用电数据,并利用数据分析预测未来的能源需求,实现楼层科室用能监测及分摊,为科室用能考核提供数据支撑,由被动节能转向主动节能,并积累能源大数据,为深入挖掘节能潜力提供依据。

3.2.3多维度数据统计分析与评估

(1)通过对建筑和业态两个维度的能耗模型分析,实时查看水、电及总能耗的走向趋势,以及各建筑能耗数据对比及排名信息。

(2)根据不同能耗类别、区域建筑提供能源的分类分项计量功能,将医院整体能耗按比例分摊至不同点位。管理人员可按分摊对象选择查询条件,调整用能方式,挖掘节能潜力,提高用能分析水平。

3.2.4负荷峰值预测与用能优化

(1)预测能耗趋势,预估未来能耗走向,通过设置用能设备的预警上限和下限,当越过阈值时系统自动发送预警短信。另外,系统还可生成三相电压/电流不平衡等数据实时曲线图,为电能质量监测与分析提供参考依据。

(2)通过平台查询不同对象在选定时间段内电的峰值,经自动分析,实现削峰填谷,节省能源费用及应用管理节能。

3.2.5报告报表即时生成

平台自动生成数据报表,解决人工抄表带来的各类问题。平台支持能源分析报告、能源统计报表的在线预览及多形式输出,掌握院区能源实际情况,实时多维度分析,快速发现用能异常。

3.2.6降本增效优化节能策略

平台支持能耗对标体系的管理、值进行配置,支持医院/部门对标数据查询等。通过智能分析,帮助管理人员查找能耗薄弱环节,为调整和优化用能方式提供理论依据,实现用能可控,提升能源利用率。

3.2.7能耗预警动态响应

平台对医院已有电力监控进行对接及数据互通,并将医院供水系统、配电房的变压器、低压主进线回路以及空调系统进行在线监测,实现24小时秒级值守,实时推送能耗异常信息,及时发现能源使用中的漏洞和不足,通过平台自动跟踪与分析,防止用能异常,推进院内多业务统一监、管、控,提升运营效益。

4应用成效

该院通过物联网、5G、BIM等技术的运用,利用信息化支持节能管理,在智慧能源管理平台上打通了相关业务板块,对零散、单个系统模块进行优化,实现各项子系统与业务数据间互联互通。平台接入565个监测点位,覆盖了门诊/中心大楼、锅炉房、食堂、药剂楼的水、电、气能源数据计量,从基础运行、技术应用、管理决策3个维度达到能源精细化管理要求,解决医院能源管理的核心问题。

4.1基础运行层成效

4.1.1数据采集

实现医院各楼层科室能源消耗远程数据计量与传输,自动记录和生成报表,取代原有人工抄表,达到一次采集数据共享,减少工作流程,降低人工消耗,提升数据准确性。

4.1.2数据监控

提供实时的能源消耗监控和设备状态监测,监控和记录配电参数,包括电流、电压、功率因数等,提供实时的配电参数数据,帮助基层运行人员进行维护和管理,让基层运行人员能够随时了解能源使用情况。

4.2技术应用层成效

4.2.1数据统计与分析

平台对能源消耗数据进行分析和模拟,识别和评估能源使用中的瓶颈和低效问题,技术人员可根据数值进行设备优化调整,同时分析返回的数据值检验节能运行效果,提高能源使用效率和减少能源浪费。平台保存实际能源消耗数据,为配电容量设计提供可靠的证据,帮助技术设计人员确定合适的配电容量规划,制定设备的调度策略,实现错峰管理,优化能源使用效率。

4.2.2减少安全隐患

实时监测能源的运行状态,针对运行异常、故障等实现了自动告警联动,及时发现异常或故障,并向技术人员发送报警通知,快速响应和解决问题,降低事故发生概率,提高能源运行的稳定性和可靠性,有效保障核心用能及机电设备安全运行。

4.3管理决策层成效

4.3.1数据可视,决策支撑

对能耗实时在线监测、计量、分析、管理,管理层清晰地了解能耗的分布及使用情况,包括能源消耗量、能耗趋势、能源利用效率等,快速检测跑冒滴漏的情况,为管理层提供全面的能耗数据,平台利用数据分析和智能算法,提供优化建议和决策支持,为管理者制定明确的能源管理策略和目标提供参考。同时,跟踪和记录节能措施的实施效果,通过数据分析和对比,让管理层了解节能措施的成效。

4.3.2核算,绩效考核

利用平台建立能耗分析模型,设立能源管理制度,对该院各类能源使用、消耗、转换,按科室、时段、业态等,进行不同时间维度的环比以及占比分析,见图1.将平台反馈出的能耗数据定期分摊至科室进行成本核算,建立起绩效奖惩机制,见表1。通过优化医院能源考核指标,挖掘节能潜力,同时加大节能宣传和教育,有效增强人员的规范用能习惯,推进医院成本管理水平提升。

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4.3.3达到节能降耗预期目标


根据2023年上半年与2022年上半年用电量统计对比分析,实现单位人均综合能耗同比下降2%、水能耗同比下降2.1%、电能耗同比下降3%(新建项目试运行电耗不纳入统计范畴),见表2,综合计算建筑面积单位能耗同比下降1.5%。同时,在平台内预留多个对接端口备接,有效推进国家对医院开源节流、降本增效、降低医院万元收入能耗支出要求的落实,为智慧后勤信息化建设进一步夯实了基础。

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5.AcrelEMS-MED医院能源管理平台


5.1平台概述


AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据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、智慧用电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结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作,帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况,为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。


5.2平台组成


安科瑞医院能源管理系统建立基于云平台的“监、控、维"一体化的能源管理系统,从数据采集、设备控制、数据分析、异常预警、运维派单、系统架构和综合数据服务等方面的设计,帮助医院后勤管理部门了解医院能源运行情况,关注消防和电气安全,及时预警异常情况,提高运维效率。它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所运维云平台,配电房综合监控系统,能耗管理系统,智能照明控制系统,智慧消防平台,电气火灾监控系统,消防设备电源监控系统,防火门监控系统,消防应急照明和疏散指示系统,充电桩管理系统,电能质量治理解决方案,隔离电源解决方案,


5.3平台拓扑图

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5.4平台子系统


(1)医院电力监控解决方案


电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能,并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信,实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患,快速排除故障,提高医院供电可靠性。


电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所,对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控,对0.4kV出线配置多功能计量仪表,用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。

(2)医院变电所运维云平台解决方案

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术,通过智能网关采集现场数据并存储在本地,再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息,有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环,提高运维效率,即时发现运行缺陷并做消缺处理。