物聯(lián)網(wǎng)與能效管控平臺AI創(chuàng)新融合——智慧醫(yī)院的誕生

易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

摘要

本文以某大型三甲綜合醫(yī)院智能化系統(tǒng)建設(shè)為案例，深入探討了智慧醫(yī)院智能化系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計方案。本文從智慧醫(yī)院的建設(shè)背景、核心技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)、典型應(yīng)用場景及未來發(fā)展趨勢等方面展開詳細(xì)論述，旨在為智慧醫(yī)院的建設(shè)提供一套完整的技術(shù)解決方案和實(shí)踐指導(dǎo)，推動醫(yī)療建筑向智能化、信息化、可持續(xù)化方向發(fā)展。

1 引言

隨著全球人口老齡化趨勢的加劇和慢性病患者的增加，醫(yī)療需求不斷攀升，傳統(tǒng)醫(yī)院管理模式面臨巨大挑戰(zhàn)。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，為醫(yī)院智能化建設(shè)提供了新的契機(jī)。智慧醫(yī)院通過引入先進(jìn)的信息技術(shù)和智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院管理、醫(yī)療服務(wù)、患者體驗(yàn)等多方面的全面升級，成為未來醫(yī)療建筑發(fā)展的重要方向。

2 智慧醫(yī)院建設(shè)的背景與挑戰(zhàn)

2.1 傳統(tǒng)醫(yī)院管理的局限性

傳統(tǒng)醫(yī)院管理模式存在諸多局限性，如：

信息孤島：醫(yī)院內(nèi)部各部門之間信息不互通，數(shù)據(jù)難以共享。

管理效率低下：依賴人工操作，管理效率低，錯誤率高。

患者體驗(yàn)差：掛號、繳費(fèi)、就診等流程繁瑣，患者等待時間長。

醫(yī)療資源浪費(fèi)：設(shè)備、藥品等資源管理不善，導(dǎo)致浪費(fèi)。

2.2 智慧醫(yī)院建設(shè)的必要性

智慧醫(yī)院建設(shè)是解決上述問題的有效途徑。通過引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，智慧醫(yī)院可以實(shí)現(xiàn)：

信息互聯(lián)互通：打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。

管理精細(xì)化：通過智能化管理，提高醫(yī)院運(yùn)營效率，降低運(yùn)營成本。

患者體驗(yàn)優(yōu)化：簡化就診流程，提供個性化醫(yī)療服務(wù)，提升患者滿意度。

資源優(yōu)化配置：實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的合理分配和高效利用。

3 智慧醫(yī)院的核心技術(shù)

智慧醫(yī)院的建設(shè)依賴于一系列前沿技術(shù)的支撐，以下是智慧醫(yī)院的核心技術(shù)：

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧醫(yī)院的基礎(chǔ)，通過傳感器、RFID標(biāo)簽等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院內(nèi)各種設(shè)備和物品的實(shí)時監(jiān)控和管理。例如，通過RFID標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)對藥品、器械等物資的全程追蹤和管理。

3.2 大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過對醫(yī)院內(nèi)海量數(shù)據(jù)的分析，提取有價值的信息，為醫(yī)院管理決策提供支持。例如，通過對患者診療數(shù)據(jù)的分析，可以優(yōu)化診療流程，提高診療效率。

3.3 人工智能（AI）

人工智能技術(shù)在智慧醫(yī)院中具有廣泛應(yīng)用，如：

智能診斷：通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對疾病的智能診斷和預(yù)測。

影像識別：利用計算機(jī)視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)學(xué)影像的自動識別和分析。

語音識別：通過語音識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)病歷錄入、醫(yī)囑下達(dá)等操作的智能化。

3.4 云計算與云存儲

云計算和云存儲技術(shù)為智慧醫(yī)院提供了強(qiáng)大的計算和存儲能力，支持醫(yī)院數(shù)據(jù)的集中存儲和處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和共享。例如，通過云平臺，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會診等應(yīng)用。

3.5 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)可以用于醫(yī)療數(shù)據(jù)的存儲和共享，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。例如，通過區(qū)塊鏈技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)患者電子病歷的加密存儲和共享，確?；颊唠[私。

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4 智慧醫(yī)院的系統(tǒng)架構(gòu)

智慧醫(yī)院的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要包括以下幾個層次：

4.1 感知層

感知層由各種傳感器、RFID標(biāo)簽、攝像頭等設(shè)備組成，負(fù)責(zé)采集醫(yī)院內(nèi)各種數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、空氣質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。

4.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，支持有線和無線等多種通信方式，如以太網(wǎng)、Wi-Fi、Zigbee等。

4.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和分析，包括數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)湖、數(shù)據(jù)分析平臺等。

4.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層是智慧醫(yī)院的核心，包括各種智能化應(yīng)用，如：

智能樓宇管理：對醫(yī)院內(nèi)的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進(jìn)行智能化管理。

智能醫(yī)療：實(shí)現(xiàn)智能診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療、影像識別等應(yīng)用。

智能護(hù)理：提供智能化的護(hù)理服務(wù)，如智能輸液、智能監(jiān)測等。

智能辦公：支持醫(yī)院的日常辦公活動，如智能會議、智能文檔管理等。

4.5 展示層

展示層負(fù)責(zé)將各種應(yīng)用數(shù)據(jù)以可視化的方式展示給用戶，如大屏展示、移動終端展示等。

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5 典型應(yīng)用場景

5.1 智能病房

智能病房通過各種傳感器和智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對患者生命體征的實(shí)時監(jiān)測和自動報警。例如，通過智能床墊，可以監(jiān)測患者的呼吸、心率等生命體征，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶o(hù)士站，實(shí)現(xiàn)對患者的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

5.2 智能手術(shù)室

智能手術(shù)室通過引入人工智能和機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)過程的智能化和自動化。例如，通過手術(shù)機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)，提高手術(shù)精度和安全性。

5.3 智能藥房

智能藥房通過RFID技術(shù)和自動化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)藥品的自動化管理和發(fā)放。例如，通過RFID標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)對藥品的全程追蹤和管理，確保藥品的安全和有效。

5.4 智能后勤

智能后勤系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院后勤管理的智能化和自動化。例如，通過智能物流系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)藥品、器械等物資的自動化配送，提高后勤管理效率。

6 未來發(fā)展趨勢

6.1 人工智能的深度應(yīng)用

未來，人工智能技術(shù)將在智慧醫(yī)院中發(fā)揮越來越重要的作用，如智能診斷、影像識別、語音識別等應(yīng)用的深度應(yīng)用。

6.2 5G技術(shù)的引入

5G技術(shù)的高帶寬、低延遲特性將為智慧醫(yī)院提供更強(qiáng)大的通信支持，實(shí)現(xiàn)更高效的遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程會診。

6.3 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的應(yīng)用

VR和AR技術(shù)可以用于醫(yī)學(xué)教育和手術(shù)模擬，提高醫(yī)學(xué)教育的效率和手術(shù)的精準(zhǔn)度。

6.4 綠色醫(yī)院建設(shè)

未來，智慧醫(yī)院將更加注重綠色環(huán)保，通過節(jié)能技術(shù)、可再生能源利用等手段，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展。

7 能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)

根據(jù)用戶管理需要設(shè)置能耗監(jiān)控管理中心，以方便進(jìn)行設(shè)施能耗系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。能耗監(jiān)控管理系統(tǒng)的監(jiān)控管理對象是電力、燃?xì)?、冷熱水等各分類能耗系統(tǒng)，在建筑物各層設(shè)置帶有通信功能的智能測控裝置來傳輸能耗數(shù)據(jù)，并與中央監(jiān)控通信，實(shí)時對整體能耗狀況進(jìn)行集中監(jiān)測管理。

8 安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)包含配電監(jiān)控、用水監(jiān)控、新能源監(jiān)測（發(fā)電風(fēng)機(jī)、分布式光伏、儲能）、電能質(zhì)量監(jiān)測、負(fù)荷分析、用電安全、設(shè)備電源監(jiān)測、能耗分析（分類分項能耗、區(qū)域能耗、部門能耗、同比環(huán)比分析比較等）等功能模塊，實(shí)現(xiàn)企業(yè)能效多方位的監(jiān)測和預(yù)警，功能模塊可以選擇定制，支持建筑三維建模。

實(shí)時預(yù)警：實(shí)時監(jiān)視漏電電流、消防設(shè)備以及重要負(fù)荷電源狀態(tài)、供配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對出現(xiàn)電源電壓異常、回路剩余電流異常、電纜或母線溫度異常、微機(jī)保護(hù)裝置動作等情況及時報警，提醒運(yùn)行和維護(hù)人員處理，盡早消除故障，保護(hù)用戶人身和財產(chǎn)安全。系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)事件等級發(fā)出告警。系統(tǒng)報警時自動彈出實(shí)時報警窗口，并發(fā)出聲音或語音提醒。

運(yùn)行監(jiān)視：系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)視變電所各回路出線的電流、電壓、功率、電能，剩余電流、電纜及母線運(yùn)行溫度，消防設(shè)備和重要設(shè)備的電源狀態(tài)、各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)等情況，圖形動態(tài)展示，人機(jī)界面友好。

能耗分析：能效管理系統(tǒng)支持分類分項能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析功能，可以采集用電、用水、燃?xì)?、熱量冷量、工業(yè)氣體等能源消耗量，并折算標(biāo)煤。同時可以追溯支路能耗、區(qū)域能耗、部門能耗的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析，并進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的同比、環(huán)比比較，每個月可自動生成能源分析報告。

電能質(zhì)量分析：對企業(yè)重要回路或者對電能質(zhì)量敏感的回路進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，包括：電壓合格率、三相不平衡度、2~63次諧波含量柱狀圖、功率因數(shù)曲線展示等等。對電能質(zhì)量嚴(yán)重超出國家標(biāo)準(zhǔn)限制的，可以通過有源濾波、無功補(bǔ)償?shù)妊b置進(jìn)行有效治理。

能耗報表統(tǒng)計：豐富的報表系統(tǒng)支持定時、分時段等抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，對站所進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護(hù)計量體系的正確性。

能源流向跟蹤：能流圖能很好地反映建筑或者企業(yè)的能源消耗流向，幫助企業(yè)梳理電費(fèi)消耗明細(xì)，挖掘節(jié)能潛力。

重要設(shè)備管理：系統(tǒng)支持對企業(yè)重要設(shè)備的信息管理，包括廠家資料、維保信息等，包括空調(diào)設(shè)備的能效分析、震動異常報警、新風(fēng)機(jī)組濾網(wǎng)報警等等。

設(shè)備選型如下

9 結(jié)束語

智慧醫(yī)院的建設(shè)是現(xiàn)代醫(yī)院發(fā)展的必然趨勢。通過引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，智慧醫(yī)院不僅提高了醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和效率，還實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院管理的智能化和精細(xì)化。本文提出的智慧醫(yī)院智能化系統(tǒng)設(shè)計方案，為未來醫(yī)療建筑的發(fā)展提供了新的思路和實(shí)踐指導(dǎo)。

審核編輯 黃宇