楊芮

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院 總務(wù)處，北京 100050

紅外熱成像技術(shù)在醫(yī)院供配電設(shè)備運(yùn)行管理中的應(yīng)用

楊芮

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院 總務(wù)處，北京 100050

本文以北京友誼醫(yī)院為例，首先闡述了熱量對(duì)于醫(yī)院供配電設(shè)備安全運(yùn)行的影響，并運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)手段，通過(guò)溫度數(shù)據(jù)衡量、分析供配電設(shè)備狀態(tài)，達(dá)到了避免事故發(fā)生目的。同時(shí)本文進(jìn)一步闡釋了數(shù)據(jù)挖掘?qū)︶t(yī)療設(shè)備運(yùn)行管理的實(shí)際指導(dǎo)作用。

供配電設(shè)備；紅外熱成像技術(shù)；醫(yī)療設(shè)備管理；數(shù)據(jù)挖掘

引言

醫(yī)院后勤管理的中心任務(wù)就是為醫(yī)院正常運(yùn)行提供可靠的保障[1]。采集熱量信息[2]，確保供配電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行是其中一項(xiàng)工作。北京友誼醫(yī)院為做好這項(xiàng)工作以定義、統(tǒng)計(jì)、分析、改進(jìn)科學(xué)理論為依據(jù)[3]，引入了專(zhuān)業(yè)化檢測(cè)隊(duì)伍，用數(shù)據(jù)來(lái)反映目標(biāo)情況，秉承持續(xù)發(fā)現(xiàn)和改善的PDCA精神[4]，制定了定期診斷，追蹤發(fā)展，適時(shí)修復(fù)等一系列舉措來(lái)提高設(shè)備穩(wěn)定性。

后勤供配電設(shè)備在有隱患時(shí)就介入干預(yù)是國(guó)內(nèi)絕大多醫(yī)院后勤設(shè)備管理的現(xiàn)狀。供配電設(shè)備是否可靠一個(gè)重要因素是它的絕緣是否良好，電氣絕緣結(jié)構(gòu)的有效壽命受電、熱、機(jī)械、環(huán)境應(yīng)力單一作用或綜合作用的影響[5]。我院供配電設(shè)備熱因子為主要影響因子，引入專(zhuān)業(yè)的紅外熱成像技術(shù)服務(wù)目的就是要盡早了解觀察對(duì)象是否因有缺陷產(chǎn)生異常高溫、是否處在不適宜高溫環(huán)境下運(yùn)行，以此化解不穩(wěn)定因素。

1 被檢對(duì)象情況和方法

1.1 我院供配電設(shè)備基本情況

全院重要供配電設(shè)備共有735處。其中，門(mén)診樓：329處，分布在9～-3層；外科樓：202處，分布在14～-1層；干保樓、內(nèi)科樓：168處。分別分布在10～-2層，4～-1層；主配電室：36處。

電壓等級(jí)：AC（交流電）380 V或220 V，電力由上一級(jí)開(kāi)閉站（電壓等級(jí)10 kV）引入總配電室，經(jīng)變壓后，供全院負(fù)荷使用。

作用：為醫(yī)院醫(yī)療、科研及教學(xué)工作提供安全、可靠的電力供應(yīng)。

基本情況：供配電設(shè)備全年24 h運(yùn)行，80%～85%時(shí)間是處于無(wú)人值守狀態(tài)。

1.2 儀器和檢測(cè)方法

1.2.1 檢測(cè)儀器性能

名稱：紅外熱成像儀；生產(chǎn)廠商：（美國(guó)）福祿克測(cè)試儀器有限公司；型號(hào)：Ti32；規(guī)格：320×240像素；測(cè)溫范圍-20℃～＋600℃；1.25 mRad空間分辨率。

1.2.2 方法

（1）依據(jù)被檢目標(biāo)是供配電設(shè)備，正確設(shè)置紅外熱成像儀參數(shù)；打開(kāi)被檢設(shè)備柜門(mén)，距離1 m左右，掃描內(nèi)部各個(gè)部分并采集溫度數(shù)據(jù)。

（2）儀器參數(shù)設(shè)置：① 發(fā)射率（ε）：0.95；② 環(huán)境溫度：25℃；③ 透射率（τ）：100%；④ 調(diào)色板設(shè)置：鐵紅色，容易辨別被檢對(duì)象；⑤ 高溫自動(dòng)追蹤（可自動(dòng)識(shí)別設(shè)備存在最高溫度點(diǎn)部件，提高工作效率，尤其在較大工作量時(shí)）。

（3）診斷方法：表面溫度判斷法；相對(duì)溫差判斷法；同類(lèi)比較法；熱譜圖分析法；檔案分析法[6]。工作中會(huì)綜合運(yùn)用上述方法。

2 應(yīng)用結(jié)果

2.1 紅外熱成像技術(shù)具有的功能

熱成像的起源歸功于英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫謝爾，他在1800年研究太陽(yáng)七色光的熱效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的[7]。紅外熱成像技術(shù)是一門(mén)使用光電設(shè)備來(lái)檢測(cè)和測(cè)量熱輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系的科學(xué)。熱輻射是指輻射能（電磁波），研究表明物體表面輻射能量越大溫度越高。只要物體溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）都釋放紅外熱能。

2.2 紅外熱成像技術(shù)管理設(shè)備效果

2.2.1 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題于隱患階段

紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中配電柜內(nèi)接觸器與熔斷器之間導(dǎo)線溫度過(guò)高，見(jiàn)圖1。地點(diǎn)：北京友誼醫(yī)院干保樓配電室，時(shí)間：2014年5月。

圖1 紅外熱像儀拍攝出來(lái)的存在重大缺陷熱圖

熔斷器與接觸器之間某導(dǎo)線最高溫度達(dá)102.5℃，根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定[8]，此處90℃為極限溫度，原因是其材料耐熱性決定。國(guó)際上都認(rèn)同電氣絕緣材料某一特定的耐熱性等級(jí)，就表明與其相適應(yīng)的最高使用攝氏溫度[9]。實(shí)際觀察該導(dǎo)線絕緣材料表面出現(xiàn)白色顆粒，見(jiàn)圖2。這說(shuō)明高溫造成導(dǎo)線絕緣結(jié)構(gòu)已遭到破壞，絕緣強(qiáng)度降低，設(shè)備狀況正向著越來(lái)越劣化趨勢(shì)發(fā)展，如沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有可能導(dǎo)致相間短路或接觸器損壞等更嚴(yán)重后果。

2.2.2 用數(shù)據(jù)指導(dǎo)行動(dòng)

我院某配電箱設(shè)計(jì)安裝時(shí)不合理，內(nèi)部器件較多導(dǎo)致散熱不良，見(jiàn)圖3。地點(diǎn)：北京友誼醫(yī)院門(mén)診樓地下1層某配電箱，監(jiān)測(cè)時(shí)間：2014年3～10月。

圖2 存在缺陷的部件絕緣結(jié)構(gòu)已遭到破壞

圖3 器件密集，散熱不良的配電箱

紅外熱成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度不高時(shí)就呈現(xiàn)較高溫度，隨著環(huán)境溫度升高，設(shè)備溫度增加迅速，在當(dāng)年7月達(dá)到峰值，環(huán)境溫度48.7℃，設(shè)備溫度達(dá)91.4℃，見(jiàn)圖4。

圖4 熱像儀拍攝的圖3配電箱熱圖

電氣設(shè)備意義上的環(huán)境高溫是：15～55℃范圍，它會(huì)加速絕緣材料的老化，導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短[10]。3～10月配電箱運(yùn)行溫度變化趨勢(shì)，見(jiàn)圖5。依據(jù)趨勢(shì)預(yù)判該配電箱存在重大安全隱患，果斷處置后狀況轉(zhuǎn)變，目前該設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

高溫引起的電氣火災(zāi)有兩大類(lèi)原因，第一類(lèi)是自身發(fā)熱異常，如短路等。第二類(lèi)是自身發(fā)熱正常，但設(shè)備本身運(yùn)行的溫度較高，如散熱不良或電氣裝置布置不當(dāng)[11]。本案例屬第二類(lèi)。

2.2.3 建立設(shè)備運(yùn)行臺(tái)賬，提高運(yùn)維水平

全院有700多處供配電設(shè)備，通過(guò)紅外熱成像技術(shù)采集溫度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)區(qū)分狀態(tài)不同的目標(biāo)，有助于更好的統(tǒng)籌安排這些設(shè)備的管理工作，見(jiàn)圖6。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，5月、8月有較嚴(yán)重隱患的設(shè)備相對(duì)較多，分析原因5月醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，大部分電氣設(shè)備處于狹小密閉的空間，雖然是氣候怡人，但與電氣部件有著較遠(yuǎn)物理距離的外部卻不能幫著散熱。8月環(huán)境溫度高，自然帶來(lái)相對(duì)較多的隱患設(shè)備。

圖5 2014年3月～10月配電箱運(yùn)行溫度變化趨勢(shì)

圖6 2015年1月～12月具有不同不良狀態(tài)設(shè)備統(tǒng)計(jì)分析表

通過(guò)聚類(lèi)分析[12]防范產(chǎn)生不良狀態(tài)的對(duì)象。將每個(gè)月具有不同狀態(tài)的設(shè)備列出明細(xì)（表1），根據(jù)不同隱患程度的設(shè)備，制定不同巡查頻次。如對(duì)程度較重不方便及時(shí)修復(fù)的設(shè)備 （客觀條件不允許，如24 h不能停止運(yùn)營(yíng)處于急診區(qū)域的設(shè)備），安排人員按最高頻次巡視，從而做到情況有發(fā)展時(shí)，及時(shí)處置。

表1 2015年1月有不同狀態(tài)設(shè)備位置明細(xì)表 (部分)

通過(guò)一年或多年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以了解同一臺(tái)設(shè)備是否多次出現(xiàn)狀態(tài)，程度是否相同，進(jìn)而清楚單位內(nèi)哪些設(shè)備可靠性比較薄弱，為設(shè)備檢修或更換提供客觀數(shù)據(jù)。

3 討論

本研究新穎之處有兩點(diǎn)，第一利用恰當(dāng)技術(shù)收集供配電設(shè)備過(guò)去和當(dāng)前的數(shù)據(jù)，來(lái)服務(wù)于未來(lái)，從預(yù)防角度開(kāi)展工作，將問(wèn)題在隱患階段解決，從而提高設(shè)備可靠性；第二，讓供配電設(shè)備運(yùn)維管理工作重點(diǎn)，跟隨著目標(biāo)設(shè)備狀況變化而變化，這使得用盡可能少的人力物力管好現(xiàn)有設(shè)備，間接提高了經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)紅外熱成像技術(shù)，用溫度數(shù)據(jù)衡量目標(biāo)對(duì)象，收集、統(tǒng)計(jì)、分析所獲得的數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確預(yù)判目標(biāo)物未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)踐證明用溫度指標(biāo)考量低壓供配電設(shè)備運(yùn)行情況，是一種從預(yù)防角度管理設(shè)備的方式，并且是有效的。同時(shí)對(duì)前期設(shè)計(jì)及安裝不合理的供配電設(shè)備，運(yùn)用此技術(shù)是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的，并且解決這類(lèi)問(wèn)題所投入的費(fèi)用要比事故后搶修所付出的代價(jià)小得多。用數(shù)據(jù)衡量目標(biāo)物另一個(gè)好處是可以將設(shè)備劃分為不同程度的狀態(tài)。針對(duì)不同狀態(tài)的設(shè)備分級(jí)重視，使得我們?cè)诂F(xiàn)有的人力、財(cái)力條件下能掌控全院700多處設(shè)備，避免了“眉毛胡子”一把抓的困境。

我們認(rèn)為后勤供配電設(shè)備管理工作要從預(yù)防角度入手，不僅被監(jiān)測(cè)對(duì)象穩(wěn)定性得到保證，而且性價(jià)比也較高。依托技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)服務(wù)[13]是開(kāi)展預(yù)防為主工作模式有效途徑。

本研究結(jié)果與醫(yī)療設(shè)備分級(jí)管理有相同之處[14]，借助技術(shù)手段，以目標(biāo)對(duì)象狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)管理是他的獨(dú)到之處。

用數(shù)據(jù)豐富我們對(duì)后勤設(shè)備管理手段，隨著數(shù)據(jù)的積累，逐漸具備大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)拇髷?shù)據(jù)技術(shù)建立并完善數(shù)據(jù)中心平臺(tái)[15-16]，是我們今后要思考和研究的課題。

4 總結(jié)

紅外熱成像技術(shù)對(duì)供配電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)地采集、統(tǒng)計(jì)、分析能幫助我們對(duì)其“健康”狀況有了一定的了解，設(shè)備產(chǎn)生的不良情況可以較早察覺(jué)， 及時(shí)干預(yù)，防止進(jìn)一步惡化。建立被檢目標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)檔案，挖掘檔案中的數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)維工作效率提高，有著積極意義。以此思維方式，嘗試著運(yùn)用技術(shù)手段在醫(yī)院后勤機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，探索出一種以預(yù)防為主設(shè)備運(yùn)維管理模式。

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本文編輯 王博潔

Application of Infrared Thermal Imaging Technology in the Operation Management of Power Supply and Distribution Equipment in the Hospital

YANG Rui
Department of General Affairs, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

As the example of Beijing Friendship Hospital, the paper introduced the impact of the heat on safe operation of power supply and distribution equipment. In the paper, infrared thermal imaging technology was used to reduce the accidents by measuring the temperature and analyzing the equipments operation state. Meanwhile, the paper further interpreted the practical guiding function of data mining for medical equipment operation management.

power supply and distribution equipment; infrared thermal imaging technology; medical equipment management; data mining

R197.3；TN219

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.09.037

1674-1633(2017)09-0138-03

2016-08-01

2016-08-25

作者郵箱：yangruide@sina.com