周鳳春

北京市順建工程有限公司 北京 100000

緒論

在醫(yī)院類公共建筑中，越來越普及管理功能強(qiáng)大的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，因此類建筑需求多樣性，機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，為了保證醫(yī)院建筑或建筑群舒適的環(huán)境和便利、創(chuàng)造良好的就醫(yī)環(huán)境，提高現(xiàn)代化醫(yī)療水平，在醫(yī)院綜合樓內(nèi)配置了大量的機(jī)電設(shè)備。這些設(shè)備的運(yùn)行也會(huì)帶來諸多的問題，例如管理體系的復(fù)雜化、運(yùn)行成本的大幅增加以及能源消耗的加大等。此時(shí)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生——該系統(tǒng)是集當(dāng)代建筑技術(shù)、自動(dòng)化控制與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完美結(jié)合的結(jié)果。按照在以往醫(yī)院建筑中配置樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)之后實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大致降低了近33%的設(shè)備空載運(yùn)行，繼而也減少了維護(hù)人員。配置樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的公建，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)無間歇被管理系統(tǒng)監(jiān)控，一旦有設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將設(shè)備狀態(tài)顯示到自動(dòng)控制平臺(tái)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)還可以全部記錄設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，如有需要，系統(tǒng)還可以提供維護(hù)、保養(yǎng)的通知，提醒維護(hù)人員及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，這也有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，整體上降低了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)視建筑使用情況，提供不同的監(jiān)控需求，在醫(yī)院建筑中，需要對(duì) 冷站子系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控。

一、醫(yī)院建筑中樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是建筑智能化設(shè)計(jì)的一部分，一般設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括冷站子系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等。這些機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初需要滿足樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的控制要求，包括控制接點(diǎn)、控制方式以及運(yùn)行模式。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮各系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。在整個(gè)醫(yī)院建筑的建設(shè)過程中，評(píng)價(jià)建筑物的自動(dòng)化應(yīng)用水平，需要考察這一建筑物當(dāng)中的樓宇自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果。而樓宇自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，不僅要對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全方位監(jiān)視管理，還需要滿足其他控制要求。這些控制要求中尤以樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)間的邏輯聯(lián)動(dòng)以及互鎖連鎖最為復(fù)雜。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)涉及到多專業(yè)交叉，因此要求設(shè)計(jì)人員需要具備多方面的知識(shí)。醫(yī)院建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備大致按照水、電和暖通三個(gè)類型分類。其中每個(gè)大類當(dāng)中含的子系統(tǒng)也很多，因此為了成功完成一個(gè)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，需要設(shè)計(jì)人員儲(chǔ)備大量相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，并從事過一段時(shí)間的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助工作。

2、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①分散控制，集中管理

由于醫(yī)院建筑各個(gè)監(jiān)控運(yùn)行設(shè)備的區(qū)域智能分站分布在不同場(chǎng)所，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)就是運(yùn)用中央計(jì)算機(jī)，通過局域網(wǎng)絡(luò)，將這些分散的分站連接起來，完成在中央控制室的集中操作、管理。在實(shí)際建設(shè)中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備按照需求，控制終端分散安裝于受控設(shè)備附近，最終通過局域網(wǎng)的應(yīng)用，在核心管理平臺(tái)以及軟件統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理這些分散的設(shè)備。

②重視節(jié)能

有設(shè)備就有相應(yīng)能耗，而我國(guó)還是一個(gè)能源貧國(guó)，這就要求我們?cè)谶x擇設(shè)備時(shí)，充分考慮各設(shè)備的能耗指標(biāo)，盡最大可能來減少因設(shè)備選型不合理而導(dǎo)致的非必要性能源消耗，同時(shí)負(fù)責(zé)傳輸?shù)木€路也需要謹(jǐn)慎選擇，避免因傳輸線纜導(dǎo)致的供電中斷、信號(hào)中斷情況。

③考慮所選設(shè)備的可靠性

設(shè)備的可靠性影響了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，所以需要選用技術(shù)成熟可靠、功能實(shí)用的產(chǎn)品，系統(tǒng)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程以及總線技術(shù)，以保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全，同時(shí)具備開放性和互操作性。

④考慮易操作與維護(hù)

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)是樓宇自動(dòng)化運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)，要做到減少維護(hù)、管理人員，就要考慮最大限度優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行，使系統(tǒng)人機(jī)界面直觀，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，圖像逼真，內(nèi)容豐富，反應(yīng)靈敏，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單易行。同時(shí)還具有歷史數(shù)據(jù)紀(jì)錄功能，圖表統(tǒng)計(jì)，計(jì)劃管理以及趨勢(shì)圖的分析等功能是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基本要求，通過這些功能對(duì)建筑內(nèi)的中央空調(diào)、電梯、給排水、照明及變配電等系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。

⑤系統(tǒng)必須具備開放性、兼容性、可擴(kuò)展性

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要考慮同時(shí)滿足開放性及兼容性，各個(gè)系統(tǒng)設(shè)置的DDC控制器，接口要采用RS232/RS485/RJ45及標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟、硬件通用連接，對(duì)于界面的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)要精益求精，使得各子系統(tǒng)之間，具有充分開放，容錯(cuò)性好的特征，從而達(dá)到安全可靠的信息交流。

集散式設(shè)計(jì)，模塊化結(jié)構(gòu)，組態(tài)方便，擴(kuò)展容易，能為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展留有充分的余地，為升級(jí)提供便利。

擴(kuò)展功能多樣化。凡被測(cè)控的設(shè)備已有自動(dòng)控制功能的均予以保留和利用，系統(tǒng)通過與其聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交換、監(jiān)視、控制和管理。

二、醫(yī)院建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

1、熱交換系統(tǒng)

對(duì)于熱交換系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要完成的監(jiān)控功能：

監(jiān)測(cè)一次水和二次水的溫度，根據(jù)二次水的溫度，即通過電動(dòng)三通閥對(duì)一次水流量的控制，實(shí)現(xiàn)保持二次水的供水溫度恒定的目標(biāo)；

2、冷站子系統(tǒng)

對(duì)于制冷站，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要完成的監(jiān)控功能：

總管供回水溫度、冷凍水、冷卻水蝶閥用于控制監(jiān)測(cè)制冷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，兼顧控制冷凍水泵和冷卻水泵的啟停，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷凍水泵（冷卻水泵）運(yùn)行狀態(tài)、水流狀態(tài)、故障特征等參數(shù)，及時(shí)匯總至中央控制平臺(tái)PC。中央控制平臺(tái)PC通過各區(qū)域反饋的冷凍水供/回水溫度和回水流量參數(shù)，通過控制軟件計(jì)算出空調(diào)系統(tǒng)在該區(qū)域的冷負(fù)荷；并根據(jù)實(shí)際冷負(fù)荷、各冷凍機(jī)的運(yùn)行時(shí)間及功率等參數(shù)，優(yōu)化冷凍機(jī)組的啟停組合，從而實(shí)現(xiàn)最佳的節(jié)能狀態(tài)，也能夠避免一段時(shí)間內(nèi)集中使用其中一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備所引起的設(shè)備疲勞狀態(tài)，保證系統(tǒng)設(shè)備完好率；中央控制平臺(tái)還可以根據(jù)冷卻塔運(yùn)行臺(tái)數(shù)及不同的運(yùn)行方式來控制相關(guān)進(jìn)水電動(dòng)碟閥及出水電動(dòng)蝶閥的啟停，系統(tǒng)同時(shí)還可以監(jiān)控冷凍機(jī)組、水泵（包含冷凍水泵、冷卻水泵、補(bǔ)水泵等）、冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，用來優(yōu)化被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行和維修周期；在系統(tǒng)軟件控制程序中，還需要設(shè)置一個(gè)可調(diào)整各聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟停程序的延遲時(shí)間功能，用來適應(yīng)冷凍系統(tǒng)內(nèi)各裝置的啟停電氣特性。

3、空調(diào)系統(tǒng)

對(duì)于空調(diào)機(jī)組，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要完成的監(jiān)控功能：

監(jiān)測(cè)新風(fēng)溫度（濕度）、回風(fēng)溫度（濕度）、送風(fēng)溫度（濕度）、各風(fēng)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)累積運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、風(fēng)機(jī)手/自動(dòng)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)故障特征、初效濾網(wǎng)壓差開關(guān)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)壓差狀態(tài)、調(diào)節(jié)冷/熱水閥門開度、風(fēng)機(jī)啟?？刂祁l次和時(shí)間點(diǎn)等參數(shù)的記錄，為中央控制平臺(tái)PC提供優(yōu)化依據(jù)，在設(shè)置排風(fēng)機(jī)的樓層，需與本樓層排風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

系統(tǒng)可通過現(xiàn)場(chǎng)控制模塊控制接觸器實(shí)現(xiàn)對(duì)各空調(diào)機(jī)組的遠(yuǎn)程啟/停控制。中央控制平臺(tái)通過現(xiàn)場(chǎng)控制模塊反饋的信號(hào)來監(jiān)控空調(diào)機(jī)組的手/自動(dòng)狀態(tài)、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備故障狀態(tài)等運(yùn)行參數(shù)，作為系統(tǒng)正常與否的判斷基礎(chǔ)。同時(shí)可根據(jù)室外溫度（濕度）計(jì)算室外空氣含量，及時(shí)調(diào)整新風(fēng)門回風(fēng)門排風(fēng)門開度，使系統(tǒng)做到有效節(jié)能工作狀態(tài)。系統(tǒng)還可以對(duì)空調(diào)機(jī)風(fēng)道上的設(shè)置的初效過濾器兩端進(jìn)行壓差測(cè)量，壓差超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行風(fēng)道淤塞報(bào)警。

系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)新風(fēng)溫度（濕度），并作為新/排風(fēng)閥調(diào)節(jié)的信號(hào)源，實(shí)現(xiàn)新、排風(fēng)風(fēng)門調(diào)節(jié)控制，檢測(cè)閥位反饋。系統(tǒng)可根據(jù)回風(fēng)溫度，由現(xiàn)場(chǎng)控制器箱控制器PID來調(diào)節(jié)盤管冷（熱）水閥，控制送風(fēng)溫度在系統(tǒng)設(shè)置的溫度值上（±2℃）。系統(tǒng)中央控制平臺(tái)可以根據(jù)不同區(qū)域預(yù)先設(shè)定好的設(shè)備運(yùn)行時(shí)間表開啟或停止空調(diào)機(jī)組，來達(dá)到上班前對(duì)房間進(jìn)行預(yù)冷(預(yù)熱)，具體設(shè)備運(yùn)行時(shí)間表可根據(jù)院方提供的不同區(qū)域?qū)嶋H使用情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在系統(tǒng)整合過程中，要注意將風(fēng)機(jī)和電動(dòng)水閥進(jìn)行聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)停風(fēng)機(jī)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水閥。空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間表的運(yùn)行還需要將監(jiān)測(cè)室外溫度（濕度）作為機(jī)組運(yùn)行的參考依據(jù)。編制運(yùn)行時(shí)間表自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)啟停程序，還需要設(shè)置并實(shí)現(xiàn)各設(shè)備累積運(yùn)行時(shí)間記錄功能。

系統(tǒng)中央控制平臺(tái)累積記錄空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行維修周期和故障，為維修人員提供各設(shè)備維修的參考提示。

各空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間表由中央控制平臺(tái)根據(jù)各機(jī)組的參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，但主要控制功能應(yīng)能夠在現(xiàn)場(chǎng)控制器中實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)控制器必須能夠?qū)崿F(xiàn)脫離控制網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行功能。

4、照明系統(tǒng)

對(duì)于照明系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)建議只控制公共區(qū)域照明，系統(tǒng)可以監(jiān)視公共區(qū)域照明狀態(tài)、手動(dòng)（自動(dòng)）狀態(tài)和啟?？刂?。系統(tǒng)啟動(dòng)后在中央控制平臺(tái)顯示屏上以不同色塊顯示區(qū)域照明狀態(tài)和報(bào)警信息；

各參數(shù)都可形成列表報(bào)告，顯示趨勢(shì)圖和報(bào)警信息；軟件對(duì)各區(qū)域用電負(fù)荷進(jìn)行累積計(jì)算，并可隨時(shí)打印報(bào)表，以供維護(hù)部門所用；中央控制平臺(tái)用不同彩色圖形顯示上述各參數(shù)，記錄各區(qū)域參數(shù)、狀態(tài)、報(bào)警、累積時(shí)間和其歷史參數(shù)狀態(tài)，且可通過彩色打印機(jī)實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)輸出。

5、變配電系統(tǒng)

對(duì)于變配電系統(tǒng)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要監(jiān)視配電室每臺(tái)低壓柜、變壓器、柴油發(fā)電機(jī)等變配電系統(tǒng)設(shè)備，由中央控制平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視各設(shè)備的工作狀態(tài)，一般情況下只需監(jiān)視變配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)即可，不采取控制措施，近些年電力系統(tǒng)逐步的配備電力后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，也避免因誤操作引起停電的現(xiàn)象發(fā)生。

采用DDC控制器與高低配電柜主控單元直接通訊即可采集到大量的有關(guān)電源的電量參數(shù)，減少現(xiàn)場(chǎng)配置檢測(cè)元件，規(guī)避對(duì)高低配電柜柜重復(fù)監(jiān)控，同時(shí)，因采用BAS系統(tǒng)，使現(xiàn)場(chǎng)的控制結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，保證高低配電柜正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)自保功能，由其本身的控制器來完成，保證高低配電柜的使用安全，也提供了高質(zhì)量的電源和節(jié)省了大量投資。

變配電系統(tǒng)啟動(dòng)后，中央控制平臺(tái)通過不同色塊顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，（含正常狀態(tài)和報(bào)警信息）；各參數(shù)都可形成列表報(bào)告，顯示趨勢(shì)圖和報(bào)警信息；軟件對(duì)各區(qū)域用電負(fù)荷進(jìn)行累積計(jì)算，并可隨時(shí)打印報(bào)表，以供維護(hù)部門所用；中央控制平臺(tái)用不同彩色圖形顯示上述各參數(shù)，記錄各區(qū)域參數(shù)、狀態(tài)、報(bào)警、累積時(shí)間和其歷史參數(shù)狀態(tài)，且可通過彩色打印機(jī)實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)輸出。

6、給排水系統(tǒng)

中央控制平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)地下室集水坑液位，并在液位超限時(shí)發(fā)出報(bào)警。同時(shí)中央控制平臺(tái)還完成對(duì)潛污泵運(yùn)行狀態(tài)（手自動(dòng)狀態(tài)、正常狀態(tài)和故障狀態(tài)）的監(jiān)測(cè)。

對(duì)于給水系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水池（水箱）的高低液位監(jiān)測(cè)，并對(duì)液位出現(xiàn)超限時(shí)發(fā)出超限報(bào)警信號(hào)。

7、電梯監(jiān)控系統(tǒng)

中央控制平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視每臺(tái)電梯（客運(yùn)電梯、貨運(yùn)電梯、自動(dòng)扶梯）的運(yùn)行狀態(tài)，在電梯發(fā)生故障狀態(tài)時(shí)報(bào)警。各電梯的運(yùn)行狀況均可在中央控制平臺(tái)的顯示屏上通過不同色塊進(jìn)行顯示，并可通過打印機(jī)輸出紙質(zhì)記錄。

三、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

醫(yī)院綜合樓樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)由中央控制平臺(tái)、系統(tǒng)管理軟件、核心管理服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)控制器、末端執(zhí)行器、末端傳感器等組成。

中央控制平臺(tái)采用專用服務(wù)器作為基礎(chǔ)，保證操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，避免硬件損傷造成數(shù)據(jù)丟失和卡頓現(xiàn)象。系統(tǒng)管理軟件支持不低于5用戶管理，便于值守人員通過不同的權(quán)限操作本系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)試的后期，通過系統(tǒng)編程，使每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)緊密相連，有機(jī)結(jié)合，保證系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)反應(yīng)正常，并繪制模擬操作界面，直觀反應(yīng)各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警?，F(xiàn)場(chǎng)控制器采用編程后可遠(yuǎn)程直接操作，同時(shí)采用UPS不間斷電源供電。末端各執(zhí)行器、傳感器均采用行內(nèi)高質(zhì)量設(shè)備安裝，確保數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性和受控執(zhí)行準(zhǔn)確性。

通過系統(tǒng)的單體調(diào)試和聯(lián)及調(diào)試，使本系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，為醫(yī)院綜合樓智能化控制平臺(tái)所監(jiān)控的機(jī)電設(shè)備安全和穩(wěn)定運(yùn)行提供合理的運(yùn)行方式，繼而達(dá)到有效節(jié)能、綠色環(huán)保、降耗減排的目的。

結(jié)論

綜上所述，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是醫(yī)院建筑智能化系統(tǒng)中必不可少的基本組成部分，一套完備的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，可以為醫(yī)院創(chuàng)造一個(gè)安全高效又相對(duì)簡(jiǎn)潔的工作環(huán)境，通過監(jiān)控院內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障情況，即時(shí)掌握、控制全院的設(shè)備，及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，有效降低能源的損耗，同時(shí)也節(jié)省了部分人力、物力，從而降低了醫(yī)院的管理成本。

通過建設(shè)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，構(gòu)創(chuàng)了一個(gè)高效節(jié)能的監(jiān)管系統(tǒng)，有效利用自動(dòng)化系統(tǒng)，將不同層面的設(shè)備合理結(jié)合、分工，發(fā)揮其最佳功效。在我們這個(gè)人工智能高度發(fā)展的時(shí)代，醫(yī)院的智能化管理系統(tǒng)必將更加成熟完美，并被賦予新的生命與內(nèi)涵。