医院总务科电气自动化系统的智能能效与应急协同优化研究

引言：医院作为密集型人群聚集的场所，院内电气系统的健康、稳定、灵活、高效、智能、应急等运行至关重要，在疫情常态化背景下更加强调了电气自动化系统协同化、智能化。随着智能、绿色、集约、高效、节能等概念进入医院后勤领域，能效应急协同、绿色管理等概念医院后勤管理应运而生，加强电气自动化系统的智能能效与应急协同研究是实现信息化、绿色化、集约化、高效化医院后勤管理的发展方向。

一、医院总务科电气自动化系统建设的重要性

1、保障医院运行连续性的关键枢纽

医院是高投入、高负荷、无间隔的运行系统，日常的医疗、救治、护理、检查等工作都需要电力的保障。医院电力系统不同于一般建筑物，它需要更高的供电压力和持续供电状态，稳定是设备运行的前提，也是保障人身安全和医疗质量的前提。在这个时代，各式各样的医疗设备信息化、医疗管理数字化、运行管理智能化程度越来越高，电气系统已经从传统的电源系统转变为医院整个医疗生态系统的支撑系统，尤其是在多系统、多数据、多环境融合交叉的场合，只有稳定、高效、快速、准确的电气控制设备才能支持整个医疗的无障碍运行。医院总务科电气自动化系统是一个基础性的保障系统，是保障系统连续性和安全性的节点，是医院运行稳定性的基础。

2、能源资源管理效率提升的核心载体

现代医院电气自动化系统逐步成为医院能效管理的重要资源。由于现代化医院的设备耗能特点比较突出，传统的粗放型的供能管理手段已经不能完全适应新型环境下的医院能效管理与安全、环境管理的统一要求。电气自动化系统实现了不同区域、不同设备、不同负载的统一运行监测和调度，通过模型用能和运行规律分析，适时指导用能控制方案；电气自动化系统通过能耗采集和动态控制，为运行参数优化与能效提升提供了可能，对能耗实时感知、避免无谓浪费提供了可能。与此同时，在医院能效管理过程中，对电气自动化系统“传感—分析—调度”闭环系统的运行管理，对提升医院能效资源管理效率至关重要，为医院节能降耗提供了条件，重构了能源管理思维，是医院可持续运行模式的重要载体和技术支持。

3、应对突发风险的综合响应平台

面对复杂多变的外界环境和各种突发灾难，医院被要求必须具备弹性、协作的应急能力，而电气自动化系统作为整个弹性应急能力的基础，是医院用电设备的支撑，医院照明系统、电梯系统、消防系统、暖通空调系统、应急联动系统等等都是配合电气系统运行的子系统或响应系统。电气系统已经从点状控制发展到系统的协调应急，这就要求电气系统的信息整合能力、电气系统的响应速度、电气系统的决策科学性等都要更高，电气自动化系统可以通过建立控制中心实现快速发现、故障分析、智能管控等，避免人为错误造成的安全事故，也可以通过冗余控制、自恢复等，快速切换控制模式、响应系统，避免关键部位断电。集成化、智能化、协作化的电气自动化系统已经成为医院灾害防范和运维的重要依托，成为现代化医院应急响应系统的重要组成部分。

二、医院总务科电气自动化系统的智能能效与应急协同优化路径

1、搭建分布式监控体系，强化数据支撑力

医院电气系统运行中，数据的完整性、实时性等对能效进一步提高及应急反应速度等提出了更高的要求，分布式智慧监控是实现系统高感知、高响应的路径之一，通过高精度电参数检测传感器、智能仪表和基于物联网通信网的系统监控，实现变电站、配电间、病区支路、用电终端等各级电能参数采集和信息集中，做到电气系统运行状态可颗粒度掌控、可回溯，满足动态扩展、系统容量扩展等要求，具备良好的可塑性与灵活性，尤其适用于多源并网与多建筑体并联运行的复杂结构场景，并可支持多电压等级下的异构节点接入，进一步拓展系统兼容范围，不仅满足当前设备的接入和未来设备的扩展、系统更新要求，实现长时间持续可靠运行，满足系统对负荷突变等的应急需求。分布式智慧监控方式数据更新频率高于集中式且数据覆盖面更广，不存在数据延时或数据死角的问题。而且，边缘算力融合后，部分低等级数据处理，可在本地直接实时处理完成，节省带宽，节省上传时间。在异常电流和电压下降等因素的作用下，能够第一时间在本地识别，形成低等级的告警信息，为中控进一步识别和调度留有充足的时间。频繁、准确、实时的数据输入，为院方呈现能耗趋势图和故障演化轨迹，为能效调度、趋势预判、联动控制等打下坚实的基础，从根本上提高管理的主动性、方向性。

2、构建多维评估模型，推动能耗优化升级

科学合理的有效评估，是确保医院电气系统能效管理最优化，基于区域分布和负载特征构建能效评估模型，解构并动态掌握能耗结构。基于每个负荷单元，按照能耗基准、负荷响应性、运营时段等构建能耗多维度多层次得分，识别能效低效和高耗节点，对负荷波动做出实时调整。另外，评估框架还可融合多专业用能特征，实现不同能源载体之间的协同分析与评判。尤其是在多功能复合型医疗建筑中，不同功能区负荷特性差异显著，评估模型的适配性愈发关键。同时增加时序分析和负荷响应变化敏感度评估分析，提升负荷趋势预测和调度预测预判性，对非常规运作做出适应性调整。通过实时数据流采集对各节点进行得分及得分趋势分析，挖掘异常负荷波动和设备运行偏差。评估模型可运用于日常运行和非常态运行，对发生系统结构变更和新增设备的再调整后，能有效重建能效分析维度，固化分析模型。以模型评估结果作为用能优化策略指导性依据，开展分时、分区、分级优化调度，提升效能、节能降耗。同时，通过嵌入机器学习算法，实现模型主动学习运行、节能结果，动态调整评估系数、反馈策略，模型自学习、自适应、精准匹配。此类模型的加入，深化了对用能行为的系统性认识，也构建了测、评、调一体的闭环管理策略，从系统层面提升了医院的用能效率与弹性。

3、构建冗余应急体系，夯实供电稳定底座

医院属于生命维护系统，任何时间内都不能停电，医院电力系统容错率需高。构建多电源冗余互补、自容故障模式的供电模式是医院电力系统供电保持较高可用性，安全容错的关键。构建供电模式有二路市电电源、UPS 发电机组电源、应急机组电源等，供电电源应具备独立、互无影响、快速响应性等。同时，根据不同供电电源对供电质量的要求，构建容错供电模式，系统具备较强的适用性和容错性。系统内部构建自控智能控制器，对供电单元的电压、电流，以及供电电源的运行状态实时监控，一旦系统主电源运行异常，及时进行故障诊断和容错处理，使 ICU、手术室、ICU 等重点电源正常用电。系统内部构建容错算法和供电单元容错仿真，对供电单元稳定运行状态进行测试，及时发现系统内部薄弱环节。同时 ， 此机制不能停留在“被调用”层面 ， 而应向“主动参与”层面发展 ， 在数字预防阶段 ， 平台可与院内数字应急系统进行连接 ， 在突发情况发生时 ， 调用已准备充分的供电预案 ， 在调度负荷时优先考虑 ， 比如 ： 是否由系统自动判断将非重要部位负荷切除、优先调度重要部位负荷。这一联动机制， 让供电不再是人工调用， 而是系统自动调用， 可在突发情况发生后第一时间启用，提高院内抗风险能力。

4、打通系统联动链路，提升协同应急效能

对于医院的集成化运作模式而言，应急响应的速度不仅仅在于电气系统本身是否可靠，而更多的时候是多个子系统的应急响应，搭建具有多套系统参与的应急平台也是近几年医院电气自动化集成系统优化的主要方向，平台需要依托统一通信协议，实现多套电力、光热、消防、电梯、暖通、安防等系统的集成，实现状态共享、应急事件同步响应与指令交换等功能，打破各自为战的现状。同时能够实现不同故障场景模型及响应路径设计，根据不同的突发事件采取不同的调节逻辑，避免“眉毛胡子一把抓而导致响应失败或无路可走”。当系统应急响应触发后，如突发停电、火灾报警、地震震感等事件发生后，通过在中央控制室平台一键启动应急响应联动策略，断电响应开启应急照明，电梯紧急停止运行，疏导疏散应急广播，消防开启排烟灭火等，最大限度地保护人员安全疏散和环境稳定。平台包含事件触发机制，优先判断规则，分布式执行节点，应急指令可秒级传递至各系统并做出响应，同时自动生成响应日志、执行轨迹，以便事后的分析和应急预案的优化。有了这样一个多维度一体化的应急平台，让医院在面对复杂突发事件时不是依靠人工判断，而是自动、模块化的执行，能够极大的提升整体处理效率以及准确性，实现全流程闭环的应急管理模式。

5、嵌入智能预警分析，增强主动防御能力

在“智能运维”理念的指导下，医院电气系统的运维由被动维护向主动预防转变，为了有效提升系统运行的安全性和效率性，在系统自动化控制系统的基础上增加“智能分析预警”功能，让系统具备自学习、自诊断、预诊断的功能。借助 AI 智能算法和大数据分析，对海量历史数据，包括故障历史记录、能耗曲线等进行建模、特征提取，对潜在的非线性异常、趋势性进行分析，结合环境变量的变化，提高模型应用的范围和精确程度。如系统对功率因数异常波动、设备负载波形畸变、设备运行周期异常等，系统给出不同级别的预警，根据预警的规则，系统给出对应的处置建议，如调整作业方法、巡检计划、安排计划性维护等。系统中应建立各类风险类型的标签库，根据设备的种类、使用频率、历史故障等数据，提升提醒的可靠性和准确性，让每一次提醒都有理、有据、有价值。此外，此子模块还可以通过时间预测数据对设备的使用寿命和故障率进行预测，从而在风险点前预防非计划停机，防止非计划停机产生更大的风险点，并通过掌机、中控屏、手机等信息终端将报警信号推送至总务科人员终端，从而实现报警远程同步，为远程遥控提供决策依据，确保信息及时性和有效性，提高医院电气管理水平。此子模块可以实现“系统管理”，使医院电气管理系统从“设备管理”迈向“系统决策”。

三、结语

医院总务科电气自动控制是整个医院系统的神经中枢，电气自动控制的先进程度，直接关系到一个医院的稳定、高效、快速的应对能力。通过构建多层次感知网络实现实时状态感知；通过建立多功能能效管理模型和调度模型实现资源管理；构建多系统联动平台和智能预警分析实现突发事件快速应对和决策，电气系统已经从一个单一的用电系统进化为具有监测、分析、控制、协调的系统。

参考文献：

[1] 廖元 . 电气自动化技术在医院后勤建设上的运用 [J]. 数字技术与应用 ，2023，41（05）：70-

[2] 许记 .PLC 技术在医院电气设备自动化控制中的探究与应用 [J]. 电子技术与软件工程 ，2022，（07）：156-159.

[3] 杜晖 . 电气自动化在医院的应用探讨 [J]. 电子世界 ，2019，（24）：106.

[4] 瞿烨 . 电气自动化在医院的应用分析 [J]. 中国高新区 ，2018，（10）：157.

作者简介：

陈龙，男（1994.7—），汉族，甘肃陇西人，本科，工程师，研究方向：电气工程及其自动化牟建龙，男（1997.4—），汉族，甘肃临洮人，本科，工程师，研究方向：电气工程及其自动化