医疗设备配套用UPS电源的风险控制

严浩，路鹤晴，苏琦

同济大学附属第一妇婴保健院 设备科，上海市，201204

0 引言

1 基本情况

目前医院的大型设备都配有UPS，但UPS只是医疗设备的附属品，作为保障大型设备数据安全的手段，往往被我们所疏忽。然而一旦UPS出现故障轻则医疗设备停机，数据丢失。严重的情况下，UPS元器件故障存在火灾隐患。对此我们开展了关于降低医疗设备UPS安全风险的巡检工作。

全院医疗设备配套UPS电源共36台，都使用的是在线式UPS，相比于后备式UPS不存在市电与电池的切换时间，供电时间长，价格较高。功率一般在500～6 000 W。主要集中在检验科的生化分析仪、血凝仪、免疫分析仪、细菌培养仪等，占UPS总数的72%，其余集中在病理科脱水机，放射科CT、MRI、钼靶机，产前诊断中心的基因分析仪，新生儿科血气分析仪等。这些设备配套用UPS价格为主机的几十分之一甚至百分之一，常常作为大型设备的一个附件。由于各设备厂家采购渠道不同，涉及UPS品牌很多，主要有施耐德、山特、雷迪斯等。这些UPS主要是为了预防突然断电导致重要数据的丢失并为贵重医疗设备提供稳定的电源。在医疗设备的维护保养过程中极易被使用人员或工程师忽视，以至于UPS坏了都没有被及时发现。由于UPS内均有电池，一般情况下电池的使用寿命为3～5年。使用年限大于或等于6年的有12台，风险较大，需要重点巡查。3～6年的13台，小于3年的有11台。相关分布情况，如图1所示。

图1 医疗设备配套UPS分布情况Fig.1 Distribution of UPS for medical equipment

2 UPS的检查方法与结果对策

2.1 检查方法

根据医院实际情况，我们咨询了多个品牌的厂家的工程师，设计出了适合所有品牌巡检的12个指标：a.安装环境是否合理；b.UPS前端空气开关是否带漏电保护功能；c.UPS操作显示；d.AV/DC（交流/直流）；e.DC/AC（直流/交流）；f.变换的逆变器（INV）；g.充电功能；h.散热风扇运转功能；i.电源线及电池连接螺丝是否紧固；j.主机运转噪音情况；k.环境温度；l.负载类型。为了巡检医疗设备配套用UPS，我们按计划通知临床使用部门按照正常的关机流程关闭所涉及的医疗设备。做完巡检后先打开UPS确保输出电压正常后开启相关医疗设备。通过开关UPS，设备外观及输入输出电压的检测、电池的自检操作完成了12个指标的巡检指标。

2.1.1 开关机操作

对每台UPS执行开机及关机操作。开机操作分为接市电UPS开机和未接市电UPS直流开机。①接市电UPS开机。按控制面板的开/关机键，UPS会进行自检开机。此时，负载/电池容量指示灯会全亮，然后逐一熄灭，数秒后逆变指示灯亮代表UPS已处于市电模式下运行。如果自检时市电异常，UPS将切换为电池模式下工作。②未接市电UPS靠蓄电池电压开机，持续按开/关机键，UPS 进行开机。开机过程中UPS动作同接市电开机。区别仅为市电指示灯不亮，电池指示灯亮。

关机操作分为：市电模式、电池模式。①市电模式下UPS关机，持续按开/关机键数秒，UPS进行关机，直至UPS 无输出电压。②电池模式下的UPS关机，持续按开/关机键数秒，关机时UPS会进行自检。负载/电池容量指示灯会全亮并逐一熄灭直至关机完成。

2.1.2 设备外观及输入输出电压

检查散热风扇是否转动，运转是否有异响，出风口是否积灰影响设备的散热效果。用万用表检测UPS有输入电压口及输出电压。目前UPS都带有显示屏及指示灯，一般情况下绿灯代表功能正常，红灯代表机器有故障[3]。

2.1.3 电池自检操作

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在市电模式下，持续按功能键2 s以上，直到听到蜂鸣器“嘀”的一声响，指示灯循环闪烁，UPS转电池模式，进行电池自检。电池自检默认持续时间10 s。电池自检期间，如发生电池故障，UPS 将自动转市电模式工作。

2.2 巡检结果及问题对策

（1）经现场安全评估，24台工作正常，合格率为66.7%，UPS安全检查结果，如图2所示。巡检前UPS布满了灰尘，如图3所示。其中，8台机箱灰尘较多，做了清洁除尘处理。6台UPS安放位置不合理，2台UPS处于旁路状态。UPS工作在旁路模式下时，不具备后备功能。此时负载所使用的电源是直接通过电力系统经滤波供应的，如图4所示。在主机背后，无法观察UPS使用状态，无法操作UPS，也不利于电源散热，且UPS直接放在地上，设备有进水隐患，联系厂家调整UPS安装的位置。

图2 UPS安全检查结果Fig.2 UPS security inspection results

图3 巡检前UPS布满了灰尘Fig.3 UPS is covered with dust before inspection

图4 UPS旁路灯故障Fig.4 UPS side street lamp failure

（2）对使用年限大于或等于6年的12台UPS加强定期安全检查，将检查内容纳入手机版设备维修保养系统，巡检周期缩至每两周一次，并督促使用部门做好日常UPS安全检查并记录，特别是检查UPS出风口是否有灰尘，图5为电池性能不佳，机器出现了更换提示[4]。告知使用部门如果发现隐患立即报修，对老旧UPS安排逐步报废，尽量与厂家协调免费更新UPS。

图5 UPS提示电池性能不佳，需更换Fig.5 UPS indicates that the battery performance is poor and needs to be replaced

（3）对使用年限3～6年的13台UPS每月巡检一次并记录，检查使用部门日常UPS安全检查记录情况[5]。

（4）若UPS电源长期不用，应每隔3个月开机24 h，并让UPS电源处于逆变工作状态下3 min，以保证电池的正常寿命。

3 讨论

（1）作为医疗设备管理者，往往把注意力集中在CT、MRI、超声等大型医疗设备。医疗设备配套用UPS作为医疗设备的“附属品”，往往被管理者或科室使用人员忽视。以至于部分UPS从不除尘，造成仪器散热不好，元器件外壳与外界温度差会超过40oC。轻者UPS损坏，严重时可以引发火灾[6]。

（2）UPS自带电池，电池仅有3～5年的使用寿命，故UPS需要定期更换电池。只要操作方法得当，避免出现电池正负极短路、紧固电池螺丝等注意事项，电池更换可以由医院工程师完成。

（3）随着物联网技术的迅速发展，我们可以使用该技术通过手机或者电脑终端监控UPS的运行状态，如果遇到环境温度过高、电池不佳、旁路等故障可以通过微信推送方式告知使用人员或者相关管理部门以保证设备的安全。

4 基于物联网医疗设备UPS监测的展望

随着互联网的技术发展，物联网技术已在医疗行业被广泛地运用。我们应用医疗设备微信报修系统已收集并处理了数千例维修案例，利用智能盒对CT、MRI、超声等设备进行了使用效率从及设备运行状态的监控，一旦设备出现异常，报错信息可以通过微信的形式推送给维护工程师并得到第一时间响应。对UPS远程监测技术有了一定的理论研究基础。目前市面上主流的UPS有2种方式进行电压信息采集，分别是一般通讯连接即计算机接口及通过通讯电缆（用户配备的标准直通线，脚位一一对应的RS232串口线）连接UPS与监控设备。智能插槽监控，在UPS背后的智能插槽插入卡片，就可以通过因特网对UPS进行远程管理。

UPS监测技术是一项实用技术，国内外各大电源公司、生产厂家以及科研院所都在对其进行研究[7]。许多生产厂家已经制作出针对自己品牌的远程监控软件，实时采集UPS的输入输出电压，实现了远程开关机等功能。国内很少有一个物联网平台实现多个品牌的UPS设备的集中监控。

随着互联网的发展及科学技术的不断进步，UPS的未来发展将趋于智能化、高频化及网络化。作为医院的管理部门，希望UPS实现智能化、远程化并根据不同的管理角色，不同的操作权限，精细化地控制和管理医院每个角落不同品牌，不同型号的医疗配套用UPS。能够连续如实地采集和记录UPS的输入/输出电压、电流、电池温度、电池容量、UPS工作状态等情况及各项参数情况，以数字和图形方式进行实时显示和记录监测信息。实现UPS微信报警的功能，通过微信查询UPS的实时运行状态，接收报警信息，保证报警信息的及时送达。在UPS出现异常的时候，进行实时报警，充分实现无人值守的远程监控，如图6所示。

图6 后台监控的UPS界面Fig.6 UPS interface of background monitoring

基于物联网的医疗设备配套UPS电源应用质量与安全监控平台的设计与应用研究，能够实现后台和手机端实时动态监控UPS电池状态和散热性能，并及时对安全隐患在线预警从而降低此类设备的使用风险。