基于BIM的医院建筑设备与能源管理系统介绍

睿医界 · 公众号 · · 2017-11-27 17:41

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随着医院现代化管理水平的不断提高，医院后勤管理迈入精细化时代。搞好医院后勤设备的管理，发挥后勤设备的功能和作用，以及加强能源管理，构建绿色医院，更好地为医、教、研服务，是医院后勤管理的一项重要内容。本文针对医院建筑设备与能源管理的现状进行了系统设计，并基于BIM提供设备和能源管理的应用场景。

医院是人员密集、流动性大、存在各类安全风险的社会服务性的公共场所，加强医院建筑设备的管理和能源供应的保障，提供优质、高效的服务，确保医、教、研活动安全有序的运转，是医院后勤管理部门工作重点内容之一。

1、医院建筑设备与能源管理现状

医院建筑设备数量庞大、专业性强、不间断运行要求高，能源形式多样、消耗量大，对后勤设备与能源管理提出了较高的要求，给运维人员带来了不小的压力。相较于医院业务系统的信息化、智能化建设，建筑设备与能源管理的信息化与智能化建设大大滞后。

1.1 系统分散，被动管理

医院建筑设备种类繁多、分布较广，运行数据分散在不同的监控系统中，如变配电监控系统、BA、照明系统、锅炉系统等，部分设备甚至无“监视”工作，无法进行统一管理和综合分析，故障处理往往“头痛医头，脚痛医脚”，无法提前预知及定位根因，一定程度上导致了临床满意度的降低。

1.2 运维人员缺乏专业的知识技能

医院普遍存在后勤运维人员年龄结构老化、有技术职称人员比例偏少的现象，这也导致了运维人员在遇到复杂设备故障时，往往束手无策，甚至违规操作现象的发生，严重影响了设备安全稳定运行，缩短了设备使用寿命，甚至引发重大安全事故。

1.3运维数据缺乏积淀，运维经验无从继承

设备运行数据存储在各自的监控系统中，部分现地控制设备运行数据则没有进行记录和存储，设备的维保记录往往没有进行系统性的整理和存档，设备的这些运行和管理数据没有进行挖掘分析，对设备整体使用的经济性、可靠性缺乏科学评价，来辅助设备采购决策。

1.4 能耗管理较为粗放

据统计，医院建筑能耗是普通公共建筑的1.6~2倍，其中电费占能耗费用的65%~72%，是医院能耗管理的重点对象。目前，多数医院在能耗统计方面通常按月进行人工抄表、统计，并依据每月抄表数据分析能源消费情况。采集的数据实时性差，分析粒度较粗，无法满足医院各部门、科室的日常能耗管理要求，实现准确的能源成本分摊和能源绩效考核，也不易发现能耗漏洞和不合理用能。

2、系统设计

基于上述现状及问题，医院建筑设备与能源管理系统主要从如下几个方面进行设计：

（1）集成各设备监控系统，将各设备运行数据、管理信息进行集中监视和统一管理，并向运维人员实时推送告警信息；

（2）提供设备综合运行分析，故障自诊断，及时发现设备安全运行隐患，提示运维人员及时处理；

（3）建立专家知识库，提供SOP和故障知识库，降低设备运维难度，实现设备运行管理标准化，故障处理简单化；

（4）从多维度（设备运行信息、维修保养信息、故障信息等）整合设备信息，进行分析和评价，对设备进行全生命周期的管理；

（5）依据《GB/T 51153-2015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（试行）》等标准、规范，对医院能耗进行采集和分析，为医院的绿色运行提供决策支持。

2.1 系统架构

系统采用面向服务的架构（SOA），由设备层、网络通讯层、平台及应用层、终端展示层组成。

设备层：通过末端计量表计、传感器、采集器等设备采集设备运行数据、能耗数据以及环境数据，并对通过控制元件对系统进行控制；

网络设备层：通过多协议转换和数据并发对末端设备采集信息进行传输，并提供丰富接口，具有开放性特点；

平台及应用层：将采集的数据以统一格式存储到实时数据库或历史数据库中，基于系统应用功能进行统计、分析及展示，同时支持控制令的下发；

终端展示层：系统采用B/S架构，支持多用户多终端多种展现形式。

2.2 系统主要功能

 设备综合监控与告警

监测医院建筑设备的运行状态，如空调新风系统、给排水系统、变配电系统，并对故障告警进行分类、分级管理，可通过手机APP实时推送、短信等多种形式，提醒运维人员及时进行处理。

 系统诊断

从全局的角度，对能源与设备管理系统进行问题诊断，并提供快速处理当前问题的入口。诊断的对象包含医院的大型用能设备及系统、能耗设备及安全保障系统。

 专家知识库

提供专家知识库系统，包括各系统电子图纸管理工具、流程管理工具、以及针对设备的知识库、标准操作指导库，特别是运维人员在设备运行与处置过程中，通过不断改进和丰富专家知识库，提高专家诊断系统的智能化水平，提高设备运维效率。

 设备全生命周期管理

对设备的基本信息进行归档管理，包括设备日期、设备型号等，整合设备的故障信息、能耗信息、能效信息以及维保信息，对设备进行科学评价，为设备的采购与管理提供决策支撑；将设备分解至独立最小单元，根据寿命、标准制定维保计划，并到期提醒。

 能耗分析

通过对能耗数据的统计和分析，展示各分类分项能耗占比、最值、均值、同比和环比，各区域设备能耗状况。

 KPI管理

对考核部门、科室的各种能耗KPI进行定额管理，包含对能耗KPI进行追踪，定额消耗速度提醒、KPI告警提醒。

3、基于BIM的监视与管理

结合BIM（Building Information Modeler—建筑信息模型），将医院建筑设备、管线、能耗等在可视化的基础上形成精准的空间三维数据库系统，更加直观的掌握设备运行状况和区域用能情况。

3.1 以全局视野统一管理复杂的设备系统

将所有设备及附属管线在医院的分布情况与其物理位置直接关联，透明化显示所有设备的形状、关联设备、管线在建筑体内、地上、地下的分布及作用区域，以全系统的视觉来监控设备结构及各系统间的关系，将多设备系统以清晰的流程方式呈现；同时基于上下游及其他关联关系，综合显示多设备系统运行状态，联合调度设备运行。

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