物联网与能效管控平台AI创新融合——智慧医院的诞生

易允恒 安科瑞电气股份有限公司

摘要

本文以某大型三甲综合医院智能化系统建设为案例，深入探讨了智慧医院智能化系统的创新设计方案。本文从智慧医院的建设背景、核心技术、系统架构、典型应用场景及未来发展趋势等方面展开详细论述，旨在为智慧医院的建设提供一套完整的技术解决方案和实践指导，推动医疗建筑向智能化、信息化、可持续化方向发展。

1 引言

随着全球人口老龄化趋势的加剧和慢性病患者的增加，医疗需求不断攀升，传统医院管理模式面临巨大挑战。与此同时，物联网、大数据、人工智能等新兴技术的迅猛发展，为医院智能化建设提供了新的契机。智慧医院通过引入先进的信息技术和智能化设备，实现了医院管理、医疗服务、患者体验等多方面的全面升级，成为未来医疗建筑发展的重要方向。

2 智慧医院建设的背景与挑战

2.1 传统医院管理的局限性

传统医院管理模式存在诸多局限性，如：

信息孤岛：医院内部各部门之间信息不互通，数据难以共享。

管理效率低下：依赖人工操作，管理效率低，错误率高。

患者体验差：挂号、缴费、就诊等流程繁琐，患者等待时间长。

医疗资源浪费：设备、药品等资源管理不善，导致浪费。

2.2 智慧医院建设的必要性

智慧医院建设是解决上述问题的有效途径。通过引入物联网、大数据、人工智能等技术，智慧医院可以实现：

信息互联互通：打破信息孤岛，实现数据共享和业务协同。

管理精细化：通过智能化管理，提高医院运营效率，降低运营成本。

患者体验优化：简化就诊流程，提供个性化医疗服务，提升患者满意度。

资源优化配置：实现医疗资源的合理分配和高效利用。

3 智慧医院的核心技术

智慧医院的建设依赖于一系列前沿技术的支撑，以下是智慧医院的核心技术：

3.1 物联网技术（IoT）

物联网技术是智慧医院的基础，通过传感器、RFID标签等设备，实现对医院内各种设备和物品的实时监控和管理。例如，通过RFID标签，可以实现对药品、器械等物资的全程追踪和管理。

3.2 大数据分析

大数据分析技术通过对医院内海量数据的分析，提取有价值的信息，为医院管理决策提供支持。例如，通过对患者诊疗数据的分析，可以优化诊疗流程，提高诊疗效率。

3.3 人工智能（AI）

人工智能技术在智慧医院中具有广泛应用，如：

智能诊断：通过机器学习算法，实现对疾病的智能诊断和预测。

影像识别：利用计算机视觉技术，实现对医学影像的自动识别和分析。

语音识别：通过语音识别技术，实现病历录入、医嘱下达等操作的智能化。

3.4 云计算与云存储

云计算和云存储技术为智慧医院提供了强大的计算和存储能力，支持医院数据的集中存储和处理，实现数据的互联互通和共享。例如，通过云平台，可以实现远程医疗、远程会诊等应用。

3.5 区块链技术

区块链技术可以用于医疗数据的存储和共享，确保数据的安全性和隐私性。例如，通过区块链技术，可以实现患者电子病历的加密存储和共享，确保患者隐私。

易允恒18702125179

4 智慧医院的系统架构

智慧医院的系统架构如图1所示，主要包括以下几个层次：

4.1 感知层

感知层由各种传感器、RFID标签、摄像头等设备组成，负责采集医院内各种数据，如温度、湿度、空气质量、设备运行状态等。

4.2 网络层

网络层负责将感知层采集到的数据传输到数据中心，支持有线和无线等多种通信方式，如以太网、Wi-Fi、Zigbee等。

4.3 数据层

数据层负责对采集到的数据进行存储、处理和分析，包括数据仓库、数据湖、数据分析平台等。

4.4 应用层

应用层是智慧医院的核心，包括各种智能化应用，如：

智能楼宇管理：对医院内的空调、电梯、照明等设备进行智能化管理。

智能医疗：实现智能诊断、远程医疗、影像识别等应用。

智能护理：提供智能化的护理服务，如智能输液、智能监测等。

智能办公：支持医院的日常办公活动，如智能会议、智能文档管理等。

4.5 展示层

展示层负责将各种应用数据以可视化的方式展示给用户，如大屏展示、移动终端展示等。

易允恒18702125179

5 典型应用场景

5.1 智能病房

智能病房通过各种传感器和智能设备，实现对患者生命体征的实时监测和自动报警。例如，通过智能床垫，可以监测患者的呼吸、心率等生命体征，并通过物联网技术将数据传输到护士站，实现对患者的远程监护。

5.2 智能手术室

智能手术室通过引入人工智能和机器人技术，实现手术过程的智能化和自动化。例如，通过手术机器人，可以实现微创手术，提高手术精度和安全性。

5.3 智能药房

智能药房通过RFID技术和自动化设备，实现药品的自动化管理和发放。例如，通过RFID标签，可以实现对药品的全程追踪和管理，确保药品的安全和有效。

5.4 智能后勤

智能后勤系统通过物联网技术和智能化设备，实现医院后勤管理的智能化和自动化。例如，通过智能物流系统，可以实现药品、器械等物资的自动化配送，提高后勤管理效率。

6 未来发展趋势

6.1 人工智能的深度应用

未来，人工智能技术将在智慧医院中发挥越来越重要的作用，如智能诊断、影像识别、语音识别等应用的深度应用。

6.2 5G技术的引入

5G技术的高带宽、低延迟特性将为智慧医院提供更强大的通信支持，实现更高效的远程医疗和远程会诊。

6.3 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用

VR和AR技术可以用于医学教育和手术模拟，提高医学教育的效率和手术的精准度。

6.4 绿色医院建设

未来，智慧医院将更加注重绿色环保，通过节能技术、可再生能源利用等手段，实现医院的可持续发展。

7 能耗监测管理系统

根据用户管理需要设置能耗监控管理中心，以方便进行设施能耗系统的统一管理。能耗监控管理系统的监控管理对象是电力、燃气、冷热水等各分类能耗系统，在建筑物各层设置带有通信功能的智能测控装置来传输能耗数据，并与中央监控通信，实时对整体能耗状况进行集中监测管理。

8 安科瑞医院EMS能效管理系统

安科瑞医院EMS能效管理系统包含配电监控、用水监控、新能源监测（发电风机、分布式光伏、储能）、电能质量监测、负荷分析、用电安全、设备电源监测、能耗分析（分类分项能耗、区域能耗、部门能耗、同比环比分析比较等）等功能模块，实现企业能效多方位的监测和预警，功能模块可以选择定制，支持建筑三维建模。

实时预警：实时监视漏电电流、消防设备以及重要负荷电源状态、供配电设备的运行状态，对出现电源电压异常、回路剩余电流异常、电缆或母线温度异常、微机保护装置动作等情况及时报警，提醒运行和维护人员处理，尽早消除故障，保护用户人身和财产安全。系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行实时监测，并根据事件等级发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提醒。

运行监视：系统实时监视变电所各回路出线的电流、电压、功率、电能，剩余电流、电缆及母线运行温度，消防设备和重要设备的电源状态、各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态等情况，图形动态展示，人机界面友好。

能耗分析：能效管理系统支持分类分项能耗数据统计和分析功能，可以采集用电、用水、燃气、热量冷量、工业气体等能源消耗量，并折算标煤。同时可以追溯支路能耗、区域能耗、部门能耗的数据，进行统计分析，并进行能耗数据的同比、环比比较，每个月可自动生成能源分析报告。

电能质量分析：对企业重要回路或者对电能质量敏感的回路进行质量监测，包括：电压合格率、三相不平衡度、2~63次谐波含量柱状图、功率因数曲线展示等等。对电能质量严重超出国家标准限制的，可以通过有源滤波、无功补偿等装置进行有效治理。

能耗报表统计：丰富的报表系统支持定时、分时段等抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，对站所进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。

能源流向跟踪：能流图能很好地反映建筑或者企业的能源消耗流向，帮助企业梳理电费消耗明细，挖掘节能潜力。

重要设备管理：系统支持对企业重要设备的信息管理，包括厂家资料、维保信息等，包括空调设备的能效分析、震动异常报警、新风机组滤网报警等等。

设备选型如下

9 结束语

智慧医院的建设是现代医院发展的必然趋势。通过引入物联网、大数据、人工智能等先进技术，智慧医院不仅提高了医疗服务的质量和效率，还实现了医院管理的智能化和精细化。本文提出的智慧医院智能化系统设计方案，为未来医疗建筑的发展提供了新的思路和实践指导。

审核编辑 黄宇