浅析雷神山医院的智能化系统设计

2020-05-28李亮，马轩，彭玲

智能建筑电气技术 2020年1期

李亮，马轩，彭玲

（中南建筑设计院股份有限公司，武汉430071）

0 引言

雷神山医院是一座在疫情期间新建的专门用于收治新型冠状病毒肺炎病人的呼吸类应急传染病医院。为解决项目设计周期短、产品供货不足、施工工期短、施工人员短缺等几大难题，智能化系统的建设内容需尽量精简实用，系统结构需尽量简单，产品安装调试需尽量便捷。

1 项目概况

武汉雷神山医院选址于原江夏区强军路军运村食堂用地，建设用地面积约22万m2，总建筑面积约7.9万m2，整体按照传染病医院标准设计，包括医护生活区、隔离病区及相关配套用房，病床总床位数建设目标为1 500床，可容纳医护人员约2 300人。如图1所示为雷神山医院总平面图。

根据场地原有建筑保留情况和功能分区，将东、西两个地块分别规划为隔离医疗区和医护生活区，并配备相关运维用房。生活区内的办公用房、部分宿舍和库房利用原军运会运动员食堂和仓库进行改建，部分宿舍为新建，均为板房结构临时建筑。隔离医疗区为新建一层临时建筑，设有卫生通过单元、病区护理单元、医技单元、接诊区，不含门急诊，护理单元为集装箱拼接式建筑。

图1 雷神山医院总平面图

在疫情紧急、建设工期短、设备供货紧张、施工人员短缺的情况下，为了减少施工工程量和设备采购量，对原军运会已安装的设备及管线进行梳理，尽量利用原有机房、设备、室内弱电桥架和室外弱电管网。

弱电中心机房、消防及安防监控中心均沿用位于改造办公区（原军运会食堂）内的原有机房，机房均位于清洁区，且有直接对外出口。

2 项目进度安排

雷神山医院从项目立项到第一稿施工图交付，设计周期共计7天；从现场踏勘到部分完工交付，施工周期共16天。由于部分环节倒置，设计过程中部分图纸有所反复。如图2所示为雷神山医院施工现场。

图2 雷神山医院施工现场

3 设计思路分析

雷神山医院作为呼吸类应急传染病医院，其建设标准需符合常规医院设计相关规范、标准外，还需满足GB 50849-2014《传染病医院建筑设计规范》和GB 50686-2011《传染病医院建筑施工及验收规范》等传染病医院相关特殊规范、标准要求。

设计过程中，各场所电话及网络信息点的设置要求还应满足卫健委要求（具体参见《呼吸类临时传染病医院设计导则（试行）》，湖北省住房和城乡建设厅于2020年2月3日颁布），并征询完工交付后入驻医院的使用意见。

ICU、影像中心、检验科、超声科、手术室等医技用房在配合医疗工艺设计的同时，适当预留内外网冗余信息点位。

病房、护士站、医生办公室、会诊室、ICU、手术室等场所需充分考虑后期智慧屏、高清智能会议终端、远程会诊终端、远程探视终端等设备的接入。

安防系统除设置常规出入口控制系统和视频监控系统外，考虑医护人员安全，增设护士站及医护办公室一键报警系统。

CT、B超及心电图室门外考虑后期增加叫号系统，需预留信息点位。

考虑室外特殊辅助用房的设计需求，例如污水处理站的网络需求，便于上级主管单位实时监测系统运行状态水质。

设计过程中需无缝对接电话、网络、电视和手机信号覆盖运营商，便于他们进行市政外管线和接入系统的设计、设备安装及调试。

由于项目是板房结构和集装箱拼接式临时建筑，设计、施工和调试周期都非常短，这就要求设计过程建设标准和产品选用不能按照常规医院建筑功能多而全的要求来进行设计，仅需建设必要的智能化子系统，各子系统功能也应以实用、安全和方便维护为主，在遵循规范、满足使用要求的前提下，尽量考虑各系统的功能性、通用性和施工便利性。同时为解决材料短缺的问题，尽量选用库存量大、各大厂商捐赠设备和便于调货的产品。极力避免因设备供货不足、施工工艺及调试过程复杂等因素影响工程交付时间。

4 各系统设计方案

4.1 信息设施系统

4.1.1 通信及计算机网络系统

（1）电话接入方式

电话系统接入不设程控交换机，采用远端虚拟交换接入方式。电话及网络通信均采用光纤引入，网络通信光缆引至信息中心机房；电话系统除在信息中心机房设置光纤接入设备外，还将语音光纤接入设备下沉至隔离医疗区汇聚机房，以光纤替代三类语音干线，减少室外管线工程量，方便施工。

（2）计算机网络

计算机网络共设置内网、外网和设备专网三套网络，各套网络之间物理隔离，且每套网络均采用双核心、双汇聚的冗余式网络架构。弱电中心机房内的内、外网核心交换机之间增设光纤跳线，实现信息互通。表1为电话及计算机网络信息点位配置表。

内网：为建筑内各类终端医疗设备、医护及管理人员的信息终端设备提供网络通信服务。其承载的信息内容为医疗业务信息系统（HIS）及其子系统（LIS、PACS、RIS、EMR 等）。

外网：为医护人员、行政办公人员、隔离住院人员提供互联网信息服务及IPTV业务，其承载的信息内容为互联网信息及有线电视业务。

弱电专网：用于承载各类基于TCP／IP协议的弱电设备及系统信号，涵盖安防视频监控、出入口控制和一键报警等系统。

（3）计算机网络系统架构

接入层：在医护生活区、办公区和隔离医疗区的各医护单元弱电间内设置内、外网千兆数据网络接入层交换机，用于内、外网和无线AP信息点的接入。

电话及计算机网络信息点位配置表表1

汇聚层：在弱电中心机房和隔离医疗区南、北区的汇聚机房内设置内、外网万兆光纤网络汇聚层交换机，用于各接入层交换机的接入。

核心层：在弱电中心机房内（已建）设置内、外万兆光纤网络核心层交换机，用于各汇聚机交换机的接入。

管理层：各网单独配置防火墙及网络管理软件，能实现功能包括：全面的基础资源管理、灵活的拓扑视图、智能的告警管理、易用的性能管理、强大的配置管理、丰富的VLAN管理、实用的IP／MAC管理、专业的虚拟化网络管理、丰富的报表管理、专业的网络分级分权管理。

如图3～4所示为内、外网结构示意。图5为设备专网结构示意图。

（4）WiFi无线网络

图3 内网结构示意图

图4 外网结构示意图

图5 设备专网结构示意图

用于实现院区WiFi信号全覆盖，无线AP设置于病房、护士站、医生办公室、会诊室、ICU、检验科、医护休息区宿舍和公共走道等场所。无线AP采用POE供电，接入外网接入层交换机，同时生成2个SSID（医护休息区仅生成一个外网SSID），提供内、外网服务（内外网划分不同VLAN，逻辑隔离）。内网用于会诊、移动护理、查房、医疗、远程探视等医疗专用终端的无线接入，外网用于提供无线上网服务。

（5）预留接口

医院信息中心需预留与上级疾控中心、防疫应急指挥部及政府主管部门的通信接口，如HIS系统位于云端，还需预留云端系统接入条件。

（6）移动通信覆盖系统

本楼为运营商提供移动通信覆盖机柜安装位置及线路敷设通道，后期由各大运营商负责线路敷设、设备安装及调试。现场如图6所示。

4.1.2 综合布线系统

综合布线系统是建筑物智能化的基础，该系统支持电话和多种计算机数据通讯。系统将电话及计算机网络系统布线纳入综合布线系统，采用结构化网络布线技术，实现全院的语音、计算机网络信息点和无线WiFi信号覆盖。

图6 移动医疗设备

系统包括工作区子系统、配线（水平）子系统、管理子系统（按病区信息点需要设置1个管理子系统）、干线（垂直）子系统、设备间子系统及建筑群子系统组成。

数据主干采用24芯或12芯单模光纤，语音主干采用单模光纤或三类UTP大对数电缆，水平布线采用六类4对UTP线缆。末端采用单双口信息面板，各场所信息点位的设置详见表1。

建筑物内线缆穿桥架顶板敷至工作区后穿管或线槽明敷至信息插座。隔离医疗区内线槽、穿线管的口部及穿墙处缝隙均应严密封堵。

4.1.3 有线电视系统

各病房和医护休息区宿舍内设置IPTV有线电视系统。信号由运营商提供，通过综合布线系统外网引入，在病房、宿舍等处安装电视机，通过网络IPTV机顶盒收看电视节目，安装完成病房全貌如图7所示。

图7 安装完成病房全貌

4.2 公共安全系统

4.2.1 火灾自动报警及消防紧急广播系统

火灾自动报警及消防紧急广播系统按现行消防规范进行设计，此处不再赘述。

4.2.2 安全技术防范系统

安全技术防范系统包含安防视频监控系统、出入口控制系统、一键紧急报警系统、停车场管理系统等。

（1）安防视频监控系统

系统采用数字视频综合管理平台，安装于生活区的消防监控中心内（原军运会机房）。在各单体出入口、公共走道、护士站、医护办公室、ICU、检验中心、手术室、仓库等处配置摄像机，在场地周界围墙上安装带移动侦测功能的摄像机，实现监控全覆盖，并防止无关人员闯入院区（详见图8～9）。

图8 雷神山医院出入口监控

图9 雷神山护士站监控

（2）出入口控制系统

在宿舍区各楼栋、隔离医疗区、各病区病人的出入口，负压病房的医、患通道，污染与洁净区的过渡区设置门禁点；ICU及负压检验室缓冲间设置门禁点，并配合工艺设计，满足A、B门联锁控制要求。在院区各出入口门房增设带身份识别的人行速通道闸，防止无关人员闯入。门禁系统采用非接触式IC卡身份识别方式，并设置进入的权限级别和时间级别，并有防尾随措施。

此外，系统还具备消防紧急联动控制功能，火灾时根据火灾自动报警系统的联动信号，自动开启处于疏散通道上的门禁。

（3）一键紧急报警系统

在护士站和医生办公室设置一键报警按钮，如图10所示，信号接入消防监控中心内的安防报警主机，医护人员可在紧急情况下进行呼救。

（4）车辆出入口管理系统

在院区主要车行出入口设置道闸或电动伸缩门，系统能自动识别车牌，授权车辆自动放行，其他车辆按规定登记后放行。

图10 护士站的一键报警按钮

4.3 医院专业业务系统

4.3.1 病房呼叫系统

各病区均设置一套病房呼叫系统。各护士站设总控台，病房床头设备带上设呼叫面板，如图11所示，病房设门灯，医护走廊设双面廊屏。护士可通过如图12所示的主机与病人对讲，处理病人的呼叫请求。系统采用传统模拟系统，总线式结构，施工布线、调试简单。

图11 病房床头呼叫面板

图12 护士站病房呼叫系统主机

4.3.2 ICU移动探视系统

在南、北区ICU病房内各设置一套全无线可移动一体化移动探视设备，支持开放式和引导式探视模式。由于本地未设探视室，系统具有基于互联网的远程探视功能，采用无线AP接入方式，先由护士站选择合适时机通过移动探视车对患者进行视频录像和病情讲解，视频资料经由医院审核后上传至服务器，异地家属可以通过电脑或移动端设备进行远程点击播放，系统也可支持病人及医护人员与病人家属的实时对话功能。

4.3.3 远程会诊系统

在南、北隔离医疗区ICU会诊室预留远程会诊系统，该系统为预留系统，院方后期可根据实际需要进行设备采购和安装。系统可以实现将不同地点的医疗专家集中起来，通过网络对某个患者进行远程会诊。患者所在医疗机构的医生，通过远程协同会诊系统，将患者病历、基本医疗情况及相关的X光片、CT片、心电图、病理切片等诊断结果传输到每位专家的电脑。专家基于远程会诊系统接收到的资料，展开讨论；在必要的情况下，甚至可以要求患者的主治医生现场对患者进行相关检查操作，各地专家直接观看检查过程及结果，作出判断，从而最终诊断患者病情。如果系统外接相关患者所在医疗机构的医疗设备和系统，还可以实现外地专家远程操作医疗设备和系统，以实现远程专家亲自诊断。

4.4 机房工程

弱电中心机房利用军运会原有弱电机房及消防监控中心，对不满足现使用要求的地方予以整改，弱电机房建设基本要求：（1）机房耐火等级为一级；（2）弱电中心机房设置独立精密空调，环境温度18～28℃，相对湿度40%～75%，消防监控中心设置独立舒适性柜式空调；（3）机房室内，采用防静电地板，地板高度300mm；（4）内设正常照明和应急照明，机房内光照水平面500lx；（5）单独设置接地体时，电阻值应≤4Ω；采用联合接地体时，电阻值应≤1Ω；（6）综合机房地板荷载要求1 000kg／m2，电池电力机房地板荷载要求为1 200kg／m2；（7）机房门为甲级防火门，向外开启，宽度不应小于1.5m，门高不低于2.1m；（8）引入机房的上级交流电源须有可靠保证，即提供两路独立的380V电源引入（其中一路引自柴油发电机保障应急母线段），并设置60kVA备用UPS电源，电池保障时间30min。