弱电系统智能化在医院新建项目的应用

■ 柴建军 刘智明 焦军胜

医院弱电系统智能化是通过采用现代信息技术、网络技术和自动化控制技术，结合医院业务管理流程来进一步提高医院管理水平。北京协和医院作为国内大型三甲综合医院，通过本次门急诊楼及手术科室楼改扩建工程建设，使医院智能化程度在原基础上有了较大的飞跃。

1 工程概况

北京协和医院门急诊楼及手术科室楼工程建筑面积221915平方米，其弱电智能化系统主要包括两部分：（1）楼宇智能化系统。包括楼宇自动化控制系统、安全防范系统、综合布线系统、有线电视系统、停车场管理系统、背景音乐及紧急广播系统；（2）医院专用系统。包括ICU视频探视系统、医护对讲系统、门诊导医叫号及信息发布系统、手术示教系统、标识指引系统等。

鉴于医院弱电系统智能化的实际应用和未来的发展趋势，考虑到各子统的实际需求及使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，北京协和医院门急诊楼及手术科室楼弱电系统智能化遵循了以下原则。

1.1 先进性、实用性

采用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次设备，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展。

1.2 可靠性、易操作性

高效稳定的系统，能提供全年不间断运行。对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备及敷设的线缆，能够适应严格的工作环境，以确保系统稳定。完善且易于使用的图形人机界面交互系统，提供了信息共享与交流、资源查询与检索等有效功能。

1.3 满足科室对不同环境功能的需要

开放式建筑结构允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公场所必需的通信与电力供应也具有较大的灵活性，通过综合布线系统可以迅速改变插座功能，具有很强的机动灵活性。

1.4 满足节能降耗需求

在医院能量消耗中，新风机组和照明系统能耗最大，约占新楼总能耗的60%以上。在满足患者对环境要求的前提下，利用楼宇自控系统，尽可能采用自然光和大气冷热量来调节室内环境，从而最大限度地减少能源消耗，比如将公共区域照明时间设置为7:00～19:00，夜间照明利用标识系统灯箱和应急灯来满足保安巡更和视频监控的需要。

1.5 可扩展性

把各子系统有机结合起来，充分考虑将来需求的发展空间，所提供的系统平台与技术充分配合将来功能及扩充项目的需求以避免重复投资。始终贯彻标准化、结构化、模块化的设计思想，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。

2 主要系统设计介绍

2.1 楼宇自动化控制系统

楼宇自动化控制系统主要由空调冷源监控系统、热水交换监控系统、空调及洁净空调监控系统、新风监控系统、送排风监控系统、给排水监控系统、电梯监视系统、照明监控系统等构成。

根据大楼设备数量及监控需求，系统设1个中心控制站，2个子系统控制分站，200多个现场DDC(Direct Digital Control)控制器，300多个温湿度传感器和风阀、水阀驱动器，以及5000多个I/O监控点等，对楼内各类设备的参数进行监视、测量和控制。

优点：基于楼内设备统一协调控制的管理理念，结合本工程“大温差、变流量”的节能特色，对系统进行的优化设计不仅达到了普通公用建筑运行可靠安全、节省能源及人力的要求，也满足了现代化医院的特殊要求：（1）完整的定制化图形化用户界面；（2）同步、保存和备份控制器的数据库；（3）多级别密码保护；（4）进行能量管理和节能分析；（5）自定义对非标准控制程序的支持；（6）支持通过网络与正在运行的工作站之间进行在线通信；（7）支持通过直接读取工作站的数据库而达到离线通信；（8）手术区空调系统和冷冻机系统通过设立分站进行分级控制。

2.2 安全防范自动化系统

安全防范自动化系统包括视频监控、门禁巡更、防盗报警三个子系统。

视频监控系统采用数模结合的解决方案，通过模拟采集、数字编码、网络传输、数字储存的方式实现监控、传输和存储。楼内设置了1000余路视频监控点，对楼内各重要进出口通道、人行楼梯、一二级候诊区、主要技术区域、重要非技术区域、电梯前厅、桥箱、扶梯及医院周界进行视频监视，基本实现了无死角覆盖。监视图像传送到大楼监控中心，通过21台40寸专用监视器组成的电视墙，用4分割画面的模式轮循显示。为保证系统灵活稳定，该系统配置了专用的网络设备、视频管理服务器和视频存储服务器，网内的任何计算机均可实时调看图像。

门禁巡更系统按照卫生部有关规定采用国密算法的CPU卡以提升安全性。楼内共设置500余个门禁控制点，在治疗室、药品库等重要房间采用指纹门禁，实现了一层各出入口和贵重物品房间的人员进出控制，也保证了病患与医护通道的分离，同时也便于安保人员的巡更监管。

防盗报警系统采用双鉴移动探测器进行探测，主要部署在存放重要资料和财产的区域，探测器具有抗天气环境干扰和温度变化的能力。对防区进行科学划分后可准确确定报警位置，同时视频监控系统联动显示报警点视频。

优点：整个安全防范自动化系统在实现了监视与控制、设备分布图显示、联动事件管理、信息集成和综合处理、统计报表、异常情况报警、支持预警等功能的基础上，还实现了各类系统监控信息的资源共享和优化管理。同时，系统充分考虑了技术的先进性和经济的可行性，如监控系统采用前端模拟采集，后端数字存储的方式保证用较少的投资获得高质量的数据。

此外，根据北京协和医院平层面积大、人员流动量大、各功能区相对独立的特点，该系统应用中采取分区管控、统一调度的模式，例如：从整体考虑将门诊、急诊、住院等区域利用主街门廊设置门禁进行区域分割，在各区内再根据自身特点，如门诊区利用医护通道设置门禁来分离病患和医护人员，住院区利用一楼大堂设置速通门来管理探视家属。上述设施的启停均由中控室统一指挥，配合视频监控画面可实现远程调度。

2.3 综合布线系统

综合布线系统中数据主干采用光纤，语音主干采用大对数电缆，水平子系统采用六类UTP对绞电缆，语音及数据插座模块选择RJ-45标准接口，可实现主干万兆到桌面的优质通讯平台。

2.3.1 工作区子系统。为适应将来网络的发展，提高系统的互换性，工作区的语音和数据信息插座全部采用六类模块化信息插座。根据需要，前端共设信息点14000个，采用六类非屏蔽信息插座，并针对手术室、检验科等特殊科室敷设了光纤点。

2.3.2 水平子系统。水平全部采用六类UTP线缆，电话线和数据线可以灵活互换，方便地实现了所有语音点和数据点之间的互换。

2.3.3 垂直子系统。系统采用星形网络结构，数据主干采用48芯多模光缆，语音主干采用三类100对的大对数铜缆。

2.3.4 管理子系统。根据各楼层信息点的分布情况，系统分区分楼层设置IDF各自独立管理。各IDF分别采用机架式配线架、110配线架和光纤配线架端接水平信息点、垂直语音和数据主干。

2.3.5 建筑群子系统。考虑到与其它建筑物的连接，新楼计算机机房分别与数据中心和老院区敷设了24芯单模光缆进行数据传递。

综合布线系统是构成医院信息网络系统的基础，是实现门诊楼、急诊楼、住院楼等各系统内部交换和内外连接的桥梁，是医院铺设的一条先进可靠的“信息高速公路”。

优点：该系统从满足医院业务要求的角度进行设计，按照查询、挂号、候诊、就诊、检查、取药、手术等环节的不同需求设置了不同数量、不同位置、不同高度的信息点，并为无线AP预留了足够的点位，这样就从技术和数量上保证了大楼网络的全覆盖。

2.4 有线电视系统

有线电视系统按照860MHz带宽有线电视传输系统要求设计。在候诊区、病房内、活动室等区域均设置了电视点位，向有收看需求的病员及医护人员提供本地有线电视节目，并且能够在部分患者收看时不应影响其他患者的休息。

优点：该系统不仅可以将有线电视信号通过自身系统点位对患者播放，还可以将信号传送给大楼信息发布系统，实现信号共享和跨平台播放。

2.5 停车场管理系统

停车场位于地下二、三层，交通流向为西进东出。考虑到医院车辆流动性大、高峰时段集中、出入车辆收费情况较复杂的特点，停车场管理系统进行了如下设计：在硬件上采用服务器与工控机相结合的方式，在软件上采用C/S架构应用与存储相对独立的在线计费模式，在入口设置自动取卡机，出口和停车场内设置了10个收费点，采用中央收费与出口收费相结合的模式实现分流，收费吞卡后自动抬杆放行。

优点：该系统从技术和流程上尽量减少人工操作环节，以提高通行速率。在车辆管理上，采用患者使用感应式IC卡、工作人员使用门禁卡、单位车辆使用远距离IC卡三种方式来分别对外来车辆和本院车辆进行管理。同时运用高清晰拍照设备提取车牌信息，确认是同卡同车后才予以放行，有效防止盗窃事件的发生。在车位引导方面，采用平面车位超声探测和立体车库读取车位信息的方式实时定位每个区域内的车位数量，在与停车场标识相结合的LED显示屏上准确显示出车辆前进方向上空余车位情况，从而引导车辆迅速找到空车位，保证车流畅通。

2.6 背景音乐及紧急广播系统

背景音乐及紧急广播系统采用同一套设备和线路。平时能为公共区域提供服务性广播（音乐娱乐节目）和业务性广播（寻人寻物启事、通知）。具有分区呼叫、音量控制功能。当发生紧急事故（如火灾）时，可根据程序指令自动切换到紧急广播工作状态，提供任何事件的报警联动广播和手动切换的实时广播来引导人流疏散。如火灾报警时，可进行报警层与相邻上下两层的报警广播。

优点：在手术室、体检中心等对背景音乐有特殊播放要求的区域，采用本地控制播放音源，竖井内设置消防强切模块完成消防联动的方式，既满足了高质量的背景音乐效果，又实现了紧急广播功能。

2.7 ICU视频探视系统

ICU视频探视系统通过在ICU病房的病床头、观察窗外、探视室内设置探视器和在护士站设置控制主机，实现了探视转接、探视计时、监听插话、图像查看、主机呼叫分机、分机呼叫主机、多方通话等功能。此系统提高了对病人的监护能力，同时减少了医护人员的工作量，并能在适当时候为病人家属提供隔离探视的途径，极大地提高了医院人性化服务的能力。

优点：该系统既可以在探视时间集中探视又能在病房外单独探视，且均由护士站主机集中控制，便于根据不同时间段和病人情况安排探视方式。

2.8 医护对讲系统

医护对讲系统主要应用在急诊EICU和住院病房。病区各护理单元的护士站、病房门口及患者床头三处均设置有双向对讲呼叫设备，在病房门设有灯显设备，走廊处设置信息显示屏，病房卫生间设置求助呼叫设备，同时各护理单元之间实现联网。该系统不仅是医患双方沟通的工具，同时显示在设备上的患者信息更便于护理人员查看，从而可以更人性化的为患者服务。在实际应用中，该系统还兼顾到医院整体设计风格，既保证功能完备又具有良好实用性和装饰性。

优点：该系统依据病房管理制度和护士值班模式进行设计，呼叫方便且提示音清晰，便于医护人员定位和响应。

2.9 门诊导医叫号及信息发布系统

门诊导医叫号及信息发布系统结合HIS，通过医生处的虚拟呼叫器、候诊区的800台液晶显示器及吸顶音箱等硬件设备有秩序地呼叫患者进入诊室就诊，使医院的医疗秩序和门诊管理更加规范化和现代化。此外，系统兼容医保卡和就诊卡，方便患者挂号、就诊、取药等各个环节。

优点：该系统利用现有网络平台和显示终端，采用软、硬件相结合的方式，将叫号和信息发布两个系统的功能进行了整合。显示内容可按分屏、分时段、分科室、分业务等多种要求重新规划和定义。例如：在各科一级候诊区，患者可以在叫号屏上清晰的看到当前各诊室就诊患者的号码，减少咨询护士的次数，在排队候诊时可先通过宣教屏了解就诊流程和相关医学知识，系统会通过广播提前通知该患者到二级候诊区准备，在二级候诊区屏幕上显示的是该诊室下两位就诊患者的信息，患者只需按照屏幕指示便可顺利就诊。

2.10 手术示教系统

手术示教系统是一套基于高性能网络平台的标清和高清手术视音频拍摄、转播和存储的系统。该系统由视音频采集子系统、播出子系统、手术室播出子系统构成，其中视音频采集子系统包括前端摄像机、拾音器、前端数字视音频矩阵组成；播出控制子系统由中心控制主机及视频存储服务器组成；手术室播出子系统由医疗视频工作站、多媒体投影仪、电动投影屏幕组成。视音频采集子系统设置在各手术室，播出控制子系统设置在总控中心，手术室播出子系统设置在各示教室，这样可以在示教室调用需要观看的手术室现场情况。该系统还支持手术现场视音频资料的网络直播、网络存储、点播、转播等功能，每个手术示教室设有3路视频和2路音频。

优点：该系统按照多规格的视音频技术参数进行规划和搭建，支持标清和高清视音频信号，还预留多路视音频切换和转换设备，既满足医院原有设备的平台移植也便于日后的升级和扩充。

2.11 手术室智能化系统

手术室智能化系统主要包含数字化手术室系统和物品追踪定位系统两个方面。

数字化手术室系统由10间数字化手术室内的触摸控制屏、中央控制设备、终端显示屏等组成，它可以在触摸控制屏独立完成本手术室内的光源、空调、器械、视音频设备等的启停和监控，同时还可以将本手术室内的各种状态信号传输给大楼内其他系统，如手术示教系统。

物品追踪定位系统由手术区和中心供应室内的近100个终端天线和集中放置的中控设备组成。医疗设备上粘贴RFID标签，标签中储存大量的设备信息，同时还存入每次维护检查的相应信息，通过阅读器定位功能可以搜索到需要的医疗设备，还可以统计丢失的设备。

优点：手术室智能化系统减少了医护人员对设备的操作，降低了管理难度，便于日常维护。

3 后期管理要点

智能化系统是现代楼宇的重要标志，但这并不意味着可以一劳永逸地享受现代科技的成果，只有建立良好的管理制度和维护队伍，系统才能保持正常工作，投资才能达到预期收益。因此，需要重视以下几方面的工作。

3.1 建立完善的操作管理制度

操作管理制度是保证建筑智能化系统正常运行的基本条件，该制度中要严格规定系统竣工资料、产品技术说明书、系统操作说明书、系统参数的设置、密码管理、系统运行数据等管理细则。

3.2 建立一支专业的智能化系统管理队伍

传统的后勤保障管理模式已无法完全满足现代智能建筑管理的需要，建筑落成时，应由专业管理部门进行管理。智能化系统涉及多种技术、多门学科，需要各类专业的技术人员，因此需要建立一支高素质的智能化系统管理队伍。这支队伍应掌握各个系统的工作原理、运行现状、设备分布，掌握系统的操作方法、一般故障排除以及特殊故障的应急处置。

3.3 落实系统正常运行及预防性维护

智能化系统需要定期进行专业维护保养，只有将系统中存在的隐患消灭在萌芽中，才能保证系统正常安全的运行。目前在智能化系统的运行中，由于重视程度不够，往往几年才做一次系统的维护保养，导致系统经常工作在异常状态，增加了楼宇运行成本。

3.4 不断完善和提升系统服务功能

智能化系统内的各个子系统往往独自运行没有问题，但在实际整合和应用过程中就会出现问题，甚至彼此相互影响，这些问题在工程竣工时很难发现，只有各个系统全部投入使用后，而且在运行一段时间后往往才会暴露一些问题。因此需要专业厂家维保两年以上，及时解决运行中出现的问题。只有不断完善智能化系统的建设，才能充分发挥系统的效益。新楼的各项最优系统指标需要通过智能建筑使用情况以及智能系统运行数据的积累和分析，从而对运行参数进行优化和调整来实现。

4 医院智能化的发展方向

从自身角度讲，医院智能化系统的改造和发展必须在保证医疗安全的前提下进行，涉及到的主要子系统由于各公司的技术壁垒，较难与其他子系统融合，给系统集成带来很大困难，如果能建立一个统一的标准，例如将国际上普遍采用的HL7作为医院信息系统数据交换的标准，医院智能化的发展必将迈向新的台阶。医院大楼内部可实现温湿度及新风量的自动控制，为医护人员提供安全、舒适、健康、高效的办公环境，同时也能为患者提供一个有序、优良的就医环境，体现出现代化医院 “以人为本”的管理理念。

从外部角度讲，智能建筑越来越多，虽然它们都建成了独具特色的综合信息系统，但是从城市角度来讲，它们仍然是一个个功能齐全的“信息孤岛”，如何将这些智能的信息孤岛有机地联系起来，更好的发挥其特色和作用，进而推动整个城市的现代化、信息化和智能化是另外一个重要的发展方向。可以设想，未来的智能化医院与公共交通调度、住宅、学校、银行、购物中心、写字楼等通过信息网络连接成“数字化城市”，必将极大地满足群众医疗需求，促进社会进步。

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