淺談醫(yī)院智能化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴

淺談醫(yī)院智能化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴

梁華喜 (廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 廣東 廣州510060)

摘要結(jié)合多個(gè)醫(yī)院工程設(shè)計(jì)案例，對(duì)醫(yī)院主要智能化子系統(tǒng)常用的架構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)述，并根據(jù)醫(yī)療建筑的特點(diǎn)，羅列醫(yī)院智能化設(shè)計(jì)中容易被忽略的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 六類非屏蔽 均衡負(fù)載 物理鏈路冗余 瘦AP IP攝像機(jī)

AbstractCombined with the engineering design cases of hospitals，the main intelligent subsystems used in hospital architecture are introduced，according to the characteristics of medical buildings，the points which are easy to ignored in the design of intelligent hospital are listed.

Keywordsfield bus technology, category 6 unshielded, load balancing, link redundancy, thin AP, IP camera

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，一線城市人口快速膨脹，醫(yī)院建筑得以蓬勃發(fā)展。現(xiàn)代醫(yī)院建筑是科學(xué)、技術(shù)、信息的載體，是社會(huì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、人民生活水平和生活質(zhì)量提高的重要標(biāo)志。醫(yī)院智能化建設(shè)的目的是為了提高醫(yī)療服務(wù)效率，營(yíng)造良好就醫(yī)環(huán)境，降低能源消耗，使建成后的醫(yī)院能高效、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

一個(gè)完善的醫(yī)院智能化系統(tǒng)應(yīng)包含以下智能化子系統(tǒng)：樓宇自控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、BMS集成系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、多媒體信息查詢顯示系統(tǒng)(含排隊(duì)叫號(hào))、有線電視系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)(含視頻監(jiān)控、出入口控制、入侵報(bào)警、電子巡更、停車場(chǎng)管理、一卡通)、公共/緊急廣播系統(tǒng)、多媒體會(huì)議系統(tǒng)、醫(yī)療輔助系統(tǒng)(醫(yī)護(hù)對(duì)講、手術(shù)區(qū)可視對(duì)講門禁、手術(shù)區(qū)視頻示教及遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)會(huì)診、病房探視、輸液區(qū)無(wú)線呼叫)、無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)(物業(yè)管理使用)和機(jī)房工程。

1 樓宇自控系統(tǒng)(BA系統(tǒng))

BA系統(tǒng)是將醫(yī)院中的機(jī)電設(shè)備(暖通系統(tǒng)、給/排水系統(tǒng)、電梯等)進(jìn)行分散控制、集中監(jiān)視和管理，通過(guò)優(yōu)化控制提高管理水平，并能方便地實(shí)現(xiàn)物業(yè)管理自動(dòng)化。

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

目前最主流的BA系統(tǒng)均采用兩層架構(gòu)，分為管理層和控制層。管理層采用以太網(wǎng)，設(shè)備以客戶端和服務(wù)器為主；控制層采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(LonWorks或BACnet)，設(shè)備包括控制設(shè)備(DDC)和受控設(shè)備(風(fēng)閥、水閥等)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1　樓宇自控系統(tǒng)架構(gòu)圖

還有一種是采用全以太網(wǎng)架構(gòu)的BA系統(tǒng)，DDC控制器帶以太網(wǎng)接口，每個(gè)DDC控制器都帶有獨(dú)立的IP地址，使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互聯(lián)。這種系統(tǒng)架構(gòu)具有非常高的系統(tǒng)帶寬，結(jié)合整個(gè)項(xiàng)目組建智能網(wǎng)，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活性高。以太網(wǎng)架構(gòu)的BA系統(tǒng)造價(jià)比較高，帶以太網(wǎng)接口的DDC要比傳統(tǒng)的總線型DDC昂貴，系統(tǒng)組網(wǎng)成本亦比總線型高，以太網(wǎng)架構(gòu)的BA系統(tǒng)目前一般只在資金較為充裕的項(xiàng)目中得以應(yīng)用，但未來(lái)樓控系統(tǒng)的發(fā)展方向必然朝著以太網(wǎng)的方向發(fā)展。

1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)總線型BA系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑布局和監(jiān)控點(diǎn)位劃分多條系統(tǒng)總線，建議每條總線監(jiān)控點(diǎn)位控制在600～800點(diǎn)為宜。

2)潔凈區(qū)、手術(shù)區(qū)等區(qū)域一般是由專業(yè)公司設(shè)計(jì)，空調(diào)機(jī)組是獨(dú)立系統(tǒng)，應(yīng)通過(guò)接口納入BA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

3)專用醫(yī)療設(shè)備(醫(yī)氣、氧氣匯流轉(zhuǎn)換、壓縮空氣、負(fù)壓)自帶控制箱，自成一套系統(tǒng)，BA系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)院方管理需求，從該控制箱提取相關(guān)狀態(tài)以及報(bào)警等信號(hào)。

4)人員密集區(qū)域，如掛號(hào)、取藥、繳費(fèi)、候診等場(chǎng)所，應(yīng)設(shè)置CO2測(cè)量，以確保該區(qū)域有足夠的新風(fēng)量。

5)電梯群控優(yōu)先考慮由電梯供貨商自成群控系統(tǒng)，再通過(guò)接口集成到BA系統(tǒng)，并開放控制權(quán)限，以便在必要的時(shí)候控制相關(guān)電梯運(yùn)行。

2綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)(premise distribution system)又稱結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)(structure cabling system),系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化部件及模塊化組合方式，把語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像和控制信號(hào)用統(tǒng)一的傳輸媒體進(jìn)行傳輸，為整個(gè)建筑物實(shí)現(xiàn)智能化提供物理平臺(tái)。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

這幾年的綜合布線系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的時(shí)期，六類非屏蔽布線系統(tǒng)成了最優(yōu)選擇，超五類和超六類非屏蔽系統(tǒng)使用空間較窄。六類非屏蔽布線相對(duì)于超五類非屏蔽布線最核心的區(qū)別就是帶寬由100MHz提高到250MHz，且六類非屏蔽布線可以非常好地支持千兆以太網(wǎng)。超五類非屏蔽布線僅是理論支持千兆以太網(wǎng)，現(xiàn)實(shí)中運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于千兆(因?yàn)榭雇獠康母蓴_能差)；而超六類非屏蔽布線由于成本較高，且六類非屏蔽布線的千兆接入速度已經(jīng)完全滿足現(xiàn)在及未來(lái)的要求，故六類非屏蔽布線在各種項(xiàng)目上應(yīng)用最為廣泛。

2.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)建筑物內(nèi)數(shù)據(jù)系統(tǒng)主干一般長(zhǎng)度均不超過(guò)300m，可選用OM3多模光纖，支持萬(wàn)兆以太網(wǎng)，且交換機(jī)光纖模塊相對(duì)便宜；建筑物群數(shù)據(jù)主干選擇OS1單模光纖；光纖芯數(shù)可按現(xiàn)需要芯數(shù)的三倍以上設(shè)置。

2)裙樓大開間公共區(qū)域要充分考慮導(dǎo)診、咨詢臺(tái)、自助服務(wù)機(jī)(掛號(hào)繳費(fèi)打印查詢)、大屏幕顯示、公用電話等功能，需要預(yù)留足夠信息點(diǎn)。

3)收費(fèi)處、取藥廳、掛號(hào)處、各個(gè)科室候診區(qū)均要預(yù)留信息點(diǎn)供多媒體信息查詢顯示系統(tǒng)使用，該系統(tǒng)與醫(yī)院HIS集成，實(shí)現(xiàn)智能化呼叫、分診、候藥等功能。

圖2　三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4)掛號(hào)處和收費(fèi)處座席信息點(diǎn)要滿足工作電腦和收費(fèi)POS機(jī)使用，并做適當(dāng)預(yù)留。

5)候藥廳發(fā)藥座席需要信息點(diǎn)，發(fā)藥席后部的撿藥席和藥柜均要預(yù)留信息點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)信息化撿藥。

6)財(cái)務(wù)結(jié)算中心、收費(fèi)、演示教室、大型會(huì)議中心、PACS區(qū)域等適當(dāng)預(yù)留光纖點(diǎn)。

7)住院病房區(qū)域應(yīng)預(yù)留無(wú)線接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，滿足醫(yī)生、護(hù)士無(wú)線手持設(shè)備查房和護(hù)理等。

8)各種特殊區(qū)域，如放射科、直線加速器機(jī)房等，需充分考慮線纜的抗干擾能力，該區(qū)域應(yīng)采用屏蔽布線或采用光纖到桌面點(diǎn)。

9)各種手術(shù)室、ICU、CCU、無(wú)菌潔凈區(qū)等特殊區(qū)域的布線，是由專業(yè)公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)院在弱電間預(yù)留足夠的配線架供其接入。

10)醫(yī)院的信息化網(wǎng)絡(luò)劃分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，在設(shè)置信息點(diǎn)時(shí)應(yīng)充分調(diào)研該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況，并根據(jù)實(shí)際需要預(yù)留點(diǎn)位。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)承載了大量信息內(nèi)容：諸如伴隨醫(yī)院人流、財(cái)流、物流所產(chǎn)生的醫(yī)療信息、財(cái)務(wù)核算信息、行政管理信息和決策分析信息以及各類醫(yī)療相關(guān)的科研信息、教學(xué)信息等，一個(gè)可靠、高速、安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在醫(yī)院信息化中顯得尤為重要。

醫(yī)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置三套網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和智能網(wǎng)，其中內(nèi)網(wǎng)是醫(yī)院業(yè)務(wù)專網(wǎng)，主要運(yùn)行醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、醫(yī)療影像存儲(chǔ)及傳輸系統(tǒng)(PACS)、檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)(LIS)、臨床醫(yī)療系統(tǒng)(CIS)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(含電子病歷系統(tǒng))等。外網(wǎng)主要為醫(yī)院提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，與內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理隔離，以確保內(nèi)網(wǎng)的安全。智能網(wǎng)則圍繞醫(yī)院智能化系統(tǒng)建設(shè)，為智能化子系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)連接。

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院的建筑規(guī)模一般分為兩種，一種是單體建筑綜合樓，另一種是大型園區(qū)醫(yī)院，包含多棟建筑，如住院樓、門診樓、醫(yī)技樓、感染樓、生活樓等。單體綜合樓面積一般不超10×104m2，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)宜采用兩層架構(gòu)，即核心層和接入層，系統(tǒng)架構(gòu)較為簡(jiǎn)練，網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)單，符合網(wǎng)絡(luò)扁平化的趨勢(shì)。大型園區(qū)的醫(yī)院宜采用三層架構(gòu)(圖2)，即核心層、匯聚層和接入層，三層架構(gòu)有助于降低核心交換的壓力，將整套大網(wǎng)絡(luò)根據(jù)功能使用和建筑地理位置化成多套小網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)方便管理，且即使一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題也只會(huì)影響局部網(wǎng)絡(luò)，避免整套網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

3.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

內(nèi)網(wǎng)的核心層和匯聚層交換機(jī)做冗余熱備份，主干鏈路采用冗余連接技術(shù)，將交換機(jī)上的兩個(gè)或多個(gè)端口在物理上連接起來(lái)，形成一個(gè)擁有較大帶寬的端口，既增加交換機(jī)之間的連接帶寬，實(shí)現(xiàn)均衡負(fù)載，又可提供物理鏈路冗余連接。

內(nèi)網(wǎng)核心層采用兩臺(tái)萬(wàn)兆核心交換機(jī)，通過(guò)心跳線互聯(lián)，以萬(wàn)兆光纖鏈路下連至匯聚交換機(jī)，匯聚交換機(jī)以千兆光纖鏈路下連至接入層交換機(jī)，接入層采用千兆交換至桌面。

內(nèi)網(wǎng)在住院區(qū)域應(yīng)做無(wú)線AP覆蓋，為后期實(shí)現(xiàn)無(wú)線查房、移動(dòng)護(hù)士工作、無(wú)線訂餐等提供WIFI接入。無(wú)線AP采用瘦AP結(jié)構(gòu)，通過(guò)無(wú)線控制器實(shí)現(xiàn)集中部署和管理。

外網(wǎng)和智能網(wǎng)一般無(wú)特殊要求均無(wú)需做冗余備份，采用千兆主干，智能網(wǎng)百兆交換至桌面即可。

如項(xiàng)目屬于舊院搬遷新址，應(yīng)統(tǒng)籌考慮舊院原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用，特別是在外網(wǎng)和智能網(wǎng)可繼續(xù)使用舊的設(shè)備。

設(shè)一個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi)備份中心，有分院的可在分院和總院之間互為備份，無(wú)分院可在不同建筑物做備份。

4視頻監(jiān)控系統(tǒng)

醫(yī)院功能區(qū)域劃分明顯，人員復(fù)雜且醫(yī)患關(guān)系處于比較緊張時(shí)期，通過(guò)一系列技防手段為醫(yī)院提供一個(gè)安全、舒適的工作環(huán)境顯得尤為重要。技防系統(tǒng)以視頻監(jiān)控系統(tǒng)為核心，并輔以入侵報(bào)警、門禁、巡更等系統(tǒng)，全方位、多手段、實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)醫(yī)院的動(dòng)態(tài)，防患于未然。

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

圖3　護(hù)士站廣播系統(tǒng)圖

視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)主要有兩類：數(shù)模結(jié)合視頻監(jiān)控和全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。數(shù)模架構(gòu)由模擬攝像機(jī)、視頻矩陣和數(shù)字硬盤錄像機(jī)組成，這種架構(gòu)技術(shù)成熟，造價(jià)低廉，系統(tǒng)易于維護(hù)，在小型和中低端的項(xiàng)目中使用較多。全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控由IP攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)組成，這種架構(gòu)技術(shù)先進(jìn),清晰度高(分辨率720P以上)，靈活性高，具有很高的擴(kuò)展性，有利于向數(shù)字化醫(yī)院統(tǒng)一視頻平臺(tái)集成。綜合上述，在新建的醫(yī)院項(xiàng)目應(yīng)首選全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。

4.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前端攝像機(jī)應(yīng)采用1080P全高清攝像機(jī)，采用交換機(jī)POE供電，提高系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)化檢修、維護(hù)線路。

在收費(fèi)窗口、掛號(hào)窗口、藥房窗口和護(hù)士站等區(qū)域，與患者可能存在潛在爭(zhēng)議的地方，設(shè)置監(jiān)控?cái)z像機(jī)和入侵報(bào)警按鈕，記錄收費(fèi)及藥品配發(fā)等情況以備日后取證。

醫(yī)械庫(kù)房、日用品庫(kù)房、藥品庫(kù)房、財(cái)務(wù)室、血庫(kù)、檔案庫(kù)等區(qū)域設(shè)置入侵報(bào)警，并根據(jù)需要設(shè)置視頻監(jiān)控。

手術(shù)室區(qū)域的談話間，需要視頻監(jiān)控，并有音頻復(fù)核要求。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他弱電系統(tǒng)共同組建一套智能網(wǎng)，采用兩層架構(gòu)，百兆交換至桌面，千兆上行主干。720P高清準(zhǔn)畫質(zhì)下的視頻流是4Mbps，按30%～40%有效帶寬計(jì)算，千兆主干網(wǎng)絡(luò)不宜超過(guò)70路720P攝像機(jī)。

住院區(qū)、醫(yī)技檢查等區(qū)域，根據(jù)醫(yī)患的活動(dòng)流線和醫(yī)院管理模式，設(shè)置門禁系統(tǒng)，有效區(qū)分和隔離醫(yī)患流線，避免不必要的交叉。

各種手術(shù)室、ICU、CCU、無(wú)菌潔凈區(qū)等特殊區(qū)域的視頻監(jiān)控是由專業(yè)公司設(shè)計(jì)，且該系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)，不接入安保視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

5其他系統(tǒng)

5.1公共/緊急廣播系統(tǒng)

公共/緊急廣播系統(tǒng)由業(yè)務(wù)廣播(醫(yī)療宣傳、背景音樂(lè)及通知等)和緊急廣播組成，共用一套廣播線路和揚(yáng)聲器。系統(tǒng)宜采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以保證系統(tǒng)足夠的靈活性和擴(kuò)展性，并采用UPS電源供電，滿足消防規(guī)范要求。

在各科室候診候檢區(qū)護(hù)士站、掛號(hào)、收費(fèi)、候藥廳等區(qū)域設(shè)置音源選擇器、廣播話筒和前后級(jí)合并功放機(jī)(圖3)，該區(qū)域通過(guò)音源選擇器可選擇廣播主機(jī)音源或合并功放音源，并在消防報(bào)警時(shí)，由24V電源強(qiáng)切音源選擇器。此區(qū)域的廣播回路劃分除了需要滿足消防規(guī)范外，還應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)醫(yī)院功能區(qū)域細(xì)化，使得合并功放能準(zhǔn)確控制相關(guān)區(qū)域。

5.2醫(yī)療輔助系統(tǒng)

醫(yī)療輔助系統(tǒng)主要包括：醫(yī)護(hù)對(duì)講、病房視頻探視、手術(shù)區(qū)可視對(duì)講門禁、手術(shù)區(qū)視頻示教及遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)會(huì)診、輸液區(qū)無(wú)線呼叫，以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)固定、簡(jiǎn)單，主要是設(shè)計(jì)界面需要明確。由于醫(yī)療輔助系統(tǒng)主要設(shè)在手術(shù)室、ICU、CCU、無(wú)菌潔凈區(qū)和感染病房等特殊區(qū)域，該區(qū)域圖紙由專業(yè)公司深化設(shè)計(jì)，圖紙經(jīng)設(shè)計(jì)院審核后實(shí)施。

6結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)院智能化涉及系統(tǒng)繁多，且很多系統(tǒng)跟醫(yī)院的管理和運(yùn)營(yíng)有相當(dāng)大的關(guān)系，與一般的商業(yè)、住宅建筑有很大的差別，故筆者將幾個(gè)廣州大型三甲醫(yī)院設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與大家分享，希望對(duì)醫(yī)院智能化設(shè)計(jì)起到拋磚引玉的作用。

Integration Design of iFIX in Monitoring System

Chen Hongtao / Li Hongkai / Feng Xiaoyuan