UPS智能监控系统在医院信息化建设中的应用

吴永仁 孙 鹏

2015年7月4日，国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》提出了“互联网+医疗卫生”的新模式，进而“互联网+医疗卫生后勤保障服务”的新模式应运而生[1]。另外，《绿色医院节能建设与管理指南》中对绿色医院节能运行维护提出：“后勤发展要朝着智能化、信息化的建设方向迈步，绿色医院的建立和运行都将离不开后勤智能化综合管理的建设[2]。”

后勤保障部门是医院日常开展医疗工作的基本保障，在医院后勤安全运行管理中，管理者及运维人员每天所面对的是大量的设施设备，这不仅涉及专业面广、种类繁多，而且区域十分的分散。这些分布在医院各个区域的自动控制系统、能耗系统均存在着信息“孤岛”现象，而后勤人员无法对其进行集中和有效的监控[3]。对于医院后勤管理存在各项复杂事务的情况下，怎样对后勤设备的安全从巡检、维修等工作流程中进行更精细化的管理，使医院后勤分散的设备和“孤岛”分布的自动化系统能够集中与信息化系统进行互联互通提出了新的要求。

UPS电源系统是保证用电设备不间断运行，防止意外断电造成重大损失的电力供应设备。根据医院负载的要求，一般需要UPS全年全天不间断运行，因此，尤其是对相关高危科室来说，存在安全和可靠性要求高，日常运行维护管理责任大，现场实时情况掌握困难的情况，而远程智能化监控管理系统的推出，使医院管理人员可实现在局域网内对UPS供电系统进行随时随地的近程、远程和集中监控。通过对各分布现场的UPS电力供应和周围环境温湿度的实时监视，以及对监测到的设备数据的深度挖掘，同时配合管理措施，从而达到隐患预判，避免突发故障情况的出现，实现对供电系统和负载安全运行的智能化维护管理，促进医院现代化、智能化、信息化、精细化的发展，进而也能够保障患者的就医安全[4]。

1 苏北人民医院UPS配置概况

苏北人民医院是江苏省扬州地区历史最久、规模最大、功能最全的一所三级甲等综合性医院，也是该地区的医、教、研中心。全院UPS的使用数量巨大，并且还在呈逐年增加态势。现主要集中分布在：门急诊挂号收费处、出入院收费处、司法鉴定所、手术室、ICU、CCU、NICU、生殖中心、临床医学检验中心、血液研究所、新生儿科、急诊中心、变电所、监控中心、小型分机房、信息数据中心机房等重要部门和科室，以及全院门禁系统和重要位置的照明系统。

苏北人民医院配置的UPS具有数量众多、品牌多样、型号丰富、使用部门多，分布范围广的特点。此外，除了信息数据中心机房以及变电所，其他使用场所均没有专业的现场管理人员，致使有时UPS工作在旁路状态，市电异常、电池电量耗尽，甚至开关跳脱等，管理人员都未能及时掌握情况，使得UPS效能未能得到充分发挥。

2 UPS监控系统的必要性及实现目标

之所以要对医院UPS实施相应的监控和管理，主要是由UPS系统本身的局限性所决定的[5]。

2.1 医院电力保障要求高

UPS作为一种电气设备，本身就存在一定的故障率，虽然经过多年的持续发展，UPS的技术水平取得了长足的进步，但是对于医院这样一个特殊场所来说，对于电力的高要求是其他很多行业都无法比拟的，如果由于电力出现中断而未能及时处理，则很容易对医疗工作造成无法挽回的巨大损害。

2.2 可扩展性差

除个别品牌的功率模块式UPS外，一般塔式、机架式结构的UPS硬件配置相对固定，且无法进行升级扩容[6]。当负载设备或用电系统增加而要求提高电力供应能力时，虽可以通过多台UPS并机来实现，然而，UPS对并机要求很高，需要多台同品牌、同型号、同配置的UPS之间实现相互通信，共同为负载供电，但在任意一台UPS出现故障时，往往容易造成UPS并机系统出现过载风险，导致所有UPS集中转为旁路输出模式，甚至直接停机断电。因此，为满足电力供应能力增加的需要，通常只有通过重新购买大容量的UPS替换来完成改造要求。此外，UPS系统本身只能保障供电的安全性，其对动力环境的监测和管理却无能为力。

2.3 管理难度大

现代大型综合医院中数字化、信息化的普及使得UPS的数量越来越多、分布越来越广、机型和生产厂家也不尽相同，导致管理的工作量巨大，工作难度增加。而有限的管理人员是很难做到对每台UPS的实时运行状态有十分清楚的了解，有时UPS工作在旁路状态，或电池开关跳脱，在外电中断时UPS未能发挥作用；有时空调系统出现问题，环境温湿度升高，UPS及电池将面临过温、过载，以及内部元器件损坏的风险；甚至当UPS出现故障时，管理人员也没能第一时间马上知晓。同时，很多UPS的使用场所并无人员24小时值班管理，一般均采用周期性的巡查管理方式。这样容易造成不能及时发现问题，尤其是在夜间、节假日等非正常工作时间段发生故障时，相关管理人员无法第一时间获知并作相应的处理。所有这些情况的发生严重影响了医院工作的正常、有序进行，甚至影响到医院内患者的生命安全。

2.4 维护成本高

UPS系统本身是一种集电子、电气、自动化等相关专业的供电设备，其日常维护工作，无论是电池的放电测试、电池的更换还是UPS内部除尘清理，都需要操作人员具有一定的专业技术水平才能完成。同时，使用地点的分散，也为长期的维护工作带来了巨大的时间成本。

建设UPS智能监控管理系统的根本目标是要能够有效地缩短故障报警通知和故障初步判断时间。具体来说，系统的远程报警功能，能在UPS工作异常或发生故障时，通过多种自动远程报警方式，及时向不在现场的管理人员通告故障信息，大大缩短故障报警通知时间；其次，该系统还要求能够给管理人员提供与故障有关的客观、完整、准确的历史信息，这样又可以缩短故障初步判断时间，从而使得UPS系统的可用性得到较大提升[7]。

该系统的建成将对全院各处UPS进行集中式的实时监控和智能管理，实现设备运行维护管理精细化，加强运维保障能力，降低管理人员的工作强度，保障UPS所带负载的安全、可靠和不间断运行，进而保证医院各部门、各科室医疗工作的正常、有序开展。

3 智能监控管理系统的应用

苏北人民医院结合自身UPS的实际配置情况，配备了一套UPS智能监控管理系统，并对门诊楼内所有UPS首先进行了一期的建设使用，如图1。

该智能监控系统主要基于Internet/Ethernet网络平台，通过内建完整的TCP/IP网络通讯协议，经由Web浏览器或单机版的管理软件对UPS进行远程集中管理的一种UPS监控管理解决方案。通过对使用现场的各UPS电源分别安装UPS网络适配器，让UPS直接通过RJ45的连接器连接至网络，而不需要使用计算机上的RS485/232连接端口[8]。在集中监控室内通过协议转换器与各网络适配器之间相互通讯，从而取得各UPS电源电力供应及现场环境情况的实时数据。同时，为保障系统的实时性，系统采用多线程的方式，可同时与已连接的各端口的UPS进行通讯，以便于对事件的即时响应。

图1 网络拓扑结构与系统组网示意图

UPS智能监控系统的应用功能及特点有：①智能化。通过网络和各地网络适配器通讯，同时获取其所监控的所有UPS的实时状态、实时电气数据参数，通过监控软件界面将采集的数值真实地、动态地显示出来，并通过强大的数据库后台，记录历史数据、历史事件和操作日志，提供统计分析报告，带来预防式的集中监控管理。②便捷性。除了在监控中心UPS的专用监控电脑中查看UPS相关信息，管理者还可以随时随地通过Web浏览器输入想要查看的UPS IP地址，了解当前UPS状况，从而真正做到监控管理无处不在。③全面性。蓄电池是UPS电源实现不间断供电的重要组成部分，蓄电池的好坏直接影响电力情况的好坏和供电时间的长短。通过前端采集设备的可扩展传感器接口，可以将UPS的所有电池集中汇总接入到采集系统中，实时测量电池组的总电压，总充电/放电电流，每节电池单体的电压、内阻，整体温度的相关数据以及使用年限超期预警等，预防电池异常对UPS和负载设备的损害。④安全性。为了满足数据安全性的需要，前端网络适配器还提供了密码机制，管理者必须通过密码才能访问网页，进而对系统的配置及相关报警阈值进行修改，同时修改人也会被系统及时记录。为了防止网络病毒的攻击和网络数据干扰，系统设计了特有的包过滤功能和抗病毒机制，从而保证高可靠度的网络传输。

如图2和图3所示，UPS智能监控管理系统可以同时监控网络上多个地点的多台UPS。该监控软件系统能够支持多种品牌多类型的UPS，根据UPS分布位置进行罗列，并一一对应所在地址下的UPS品牌、型号、IP地址等基本信息，通过图标、列表、表盘、曲线等图例界面清楚的显示了UPS的运行状态，输入/输出电压、频率、负载量、电池容量、温湿度等参数的即时数据，帮助管理人员实时监控电力供应的品质。以简单易用的列表和图形形式，管理者只需通过该集中监控程序就可以实现管理上千台的网络UPS，同时系统自带的告警确认功能，要求管理者对告警信息进行确认，使管理责任更加清晰明确。UPS智能监控管理系统的投入使用使得管理工作变得更加快捷、简单和方便，更重要的是大大增加了电力供应的可靠性，从而实现医院电力系统真正智能化、网络化、信息化的目的。

4 结论

在新时代绿色医院信息化建设与精细化管理下的今天，不论办公电脑、服务器，抑或是现代化的医疗设备，早已进入24 h、全天候收发信息时代，无人状态下的电力能源管理已成为UPS的必要装备，功能完备的智能监控管理系统，势将成为智慧型UPS的最佳搭档[9]。

图2 智能监控管理系统界面图

图3 智能监控管理系统数据图

UPS智能监控管理系统不仅减少了人力资源的不合理使用，并且在故障发生的瞬间及时获得准确信息，缩短响应时间，从而提高了人力资源的利用效率。但是，不可否认也会存在由于管理人员的经验不足而造成无法及时处理某些状况，或是信息在传递的过程中产生认知上的错误等等，这些对于分秒必争的医疗工作都可能会造成无法弥补的损失。因此，在监控中心配置更加专业的管理人员，在故障发生时能够根据监控所得的实时信息准确判断故障点所在，联系操作人员并指导其正确地处理故障，缩短检修时间，从而将损失降至最低。这些都将是医院后勤UPS精细化管理中下一阶段急需改进和完善的工作内容。此外，UPS作为电力保护的重要组成部分，主要是由医院后勤保障部门来管理，但随着UPS智能监控管理系统的信息化在医院中发挥的作用越来越大，医院后勤保障部门应与包括信息部、设备部、UPS使用科室等在内的多个部门紧密配合、协调工作，实现供电与用电的有机统一。

未来后勤管理工作要改变原有的管理模式，走管理创新的道路，要将后勤工作从源头和思想上转变过来，通过科学管理方法的运用，培养和储备复合型管理团队和技术专业人才，大力发展后勤工作的数字化、智能化，才能为临床一线及病患提供更先进的后勤服务，更好地体现现代化医院后勤的整体性、及时性、先行性、预见性、准确性、严肃性和科学性，满足绿色医院不断增长的安全、稳定、高效运行的供电要求，进而促进医疗服务事业的不断向前发展。