紅外熱成像技術在醫院供配電設備運行管理中的應用

楊芮

首都醫科大學附屬北京友誼醫院 總務處，北京 100050

紅外熱成像技術在醫院供配電設備運行管理中的應用

楊芮

首都醫科大學附屬北京友誼醫院 總務處，北京 100050

本文以北京友誼醫院為例，首先闡述了熱量對于醫院供配電設備安全運行的影響，并運用紅外熱成像技術手段，通過溫度數據衡量、分析供配電設備狀態，達到了避免事故發生目的。同時本文進一步闡釋了數據挖掘對醫療設備運行管理的實際指導作用。

供配電設備；紅外熱成像技術；醫療設備管理；數據挖掘

引言

醫院后勤管理的中心任務就是為醫院正常運行提供可靠的保障[1]。采集熱量信息[2]，確保供配電設備穩定運行是其中一項工作。北京友誼醫院為做好這項工作以定義、統計、分析、改進科學理論為依據[3]，引入了專業化檢測隊伍，用數據來反映目標情況，秉承持續發現和改善的PDCA精神[4]，制定了定期診斷，追蹤發展，適時修復等一系列舉措來提高設備穩定性。

后勤供配電設備在有隱患時就介入干預是國內絕大多醫院后勤設備管理的現狀。供配電設備是否可靠一個重要因素是它的絕緣是否良好，電氣絕緣結構的有效壽命受電、熱、機械、環境應力單一作用或綜合作用的影響[5]。我院供配電設備熱因子為主要影響因子，引入專業的紅外熱成像技術服務目的就是要盡早了解觀察對象是否因有缺陷產生異常高溫、是否處在不適宜高溫環境下運行，以此化解不穩定因素。

1 被檢對象情況和方法

1.1 我院供配電設備基本情況

全院重要供配電設備共有735處。其中，門診樓：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：AC（交流電）380 V或220 V，電力由上一級開閉站（電壓等級10 kV）引入總配電室，經變壓后，供全院負荷使用。

作用：為醫院醫療、科研及教學工作提供安全、可靠的電力供應。

基本情況：供配電設備全年24 h運行，80%～85%時間是處于無人值守狀態。

1.2 儀器和檢測方法

1.2.1 檢測儀器性能

名稱：紅外熱成像儀；生產廠商：（美國）福祿克測試儀器有限公司；型號：Ti32；規格：320×240像素；測溫范圍-20℃～＋600℃；1.25 mRad空間分辨率。

1.2.2 方法

（1）依據被檢目標是供配電設備，正確設置紅外熱成像儀參數；打開被檢設備柜門，距離1 m左右，掃描內部各個部分并采集溫度數據。

（2）儀器參數設置：① 發射率（ε）：0.95；② 環境溫度：25℃；③ 透射率（τ）：100%；④ 調色板設置：鐵紅色，容易辨別被檢對象；⑤ 高溫自動追蹤（可自動識別設備存在最高溫度點部件，提高工作效率，尤其在較大工作量時）。

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

2 應用結果

2.1 紅外熱成像技術具有的功能

熱成像的起源歸功于英國天文學家威廉·赫謝爾，他在1800年研究太陽七色光的熱效應時發現的[7]。紅外熱成像技術是一門使用光電設備來檢測和測量熱輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯系的科學。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零度（-273.15℃）都釋放紅外熱能。

2.2 紅外熱成像技術管理設備效果

2.2.1 發現問題于隱患階段

紅外熱像儀發現運行中配電柜內接觸器與熔斷器之間導線溫度過高，見圖1。地點：北京友誼醫院干保樓配電室，時間：2014年5月。

圖1 紅外熱像儀拍攝出來的存在重大缺陷熱圖

熔斷器與接觸器之間某導線最高溫度達102.5℃，根據國標規定[8]，此處90℃為極限溫度，原因是其材料耐熱性決定。國際上都認同電氣絕緣材料某一特定的耐熱性等級，就表明與其相適應的最高使用攝氏溫度[9]。實際觀察該導線絕緣材料表面出現白色顆粒，見圖2。這說明高溫造成導線絕緣結構已遭到破壞，絕緣強度降低，設備狀況正向著越來越劣化趨勢發展，如沒有及時發現，有可能導致相間短路或接觸器損壞等更嚴重后果。

2.2.2 用數據指導行動

我院某配電箱設計安裝時不合理，內部器件較多導致散熱不良，見圖3。地點：北京友誼醫院門診樓地下1層某配電箱，監測時間：2014年3～10月。

圖2 存在缺陷的部件絕緣結構已遭到破壞

圖3 器件密集，散熱不良的配電箱

紅外熱成像技術發現環境溫度不高時就呈現較高溫度，隨著環境溫度升高，設備溫度增加迅速，在當年7月達到峰值，環境溫度48.7℃，設備溫度達91.4℃，見圖4。

圖4 熱像儀拍攝的圖3配電箱熱圖

電氣設備意義上的環境高溫是：15～55℃范圍，它會加速絕緣材料的老化，導致產品壽命縮短[10]。3～10月配電箱運行溫度變化趨勢，見圖5。依據趨勢預判該配電箱存在重大安全隱患，果斷處置后狀況轉變，目前該設備安全穩定運行。

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

2.2.3 建立設備運行臺賬，提高運維水平

全院有700多處供配電設備，通過紅外熱成像技術采集溫度數據，統計區分狀態不同的目標，有助于更好的統籌安排這些設備的管理工作，見圖6。

經統計，5月、8月有較嚴重隱患的設備相對較多，分析原因5月醫院空調系統處于休眠狀態，大部分電氣設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物理距離的外部卻不能幫著散熱。8月環境溫度高，自然帶來相對較多的隱患設備。

圖5 2014年3月～10月配電箱運行溫度變化趨勢

圖6 2015年1月～12月具有不同不良狀態設備統計分析表

通過聚類分析[12]防范產生不良狀態的對象。將每個月具有不同狀態的設備列出明細（表1），根據不同隱患程度的設備，制定不同巡查頻次。如對程度較重不方便及時修復的設備 （客觀條件不允許，如24 h不能停止運營處于急診區域的設備），安排人員按最高頻次巡視，從而做到情況有發展時，及時處置。

表1 2015年1月有不同狀態設備位置明細表 (部分)

通過一年或多年的數據統計，可以了解同一臺設備是否多次出現狀態，程度是否相同，進而清楚單位內哪些設備可靠性比較薄弱，為設備檢修或更換提供客觀數據。

3 討論

本研究新穎之處有兩點，第一利用恰當技術收集供配電設備過去和當前的數據，來服務于未來，從預防角度開展工作，將問題在隱患階段解決，從而提高設備可靠性；第二，讓供配電設備運維管理工作重點，跟隨著目標設備狀況變化而變化，這使得用盡可能少的人力物力管好現有設備，間接提高了經濟效益。

通過紅外熱成像技術，用溫度數據衡量目標對象，收集、統計、分析所獲得的數據，能夠準確預判目標物未來發展趨勢。實踐證明用溫度指標考量低壓供配電設備運行情況，是一種從預防角度管理設備的方式，并且是有效的。同時對前期設計及安裝不合理的供配電設備，運用此技術是可以及時發現的，并且解決這類問題所投入的費用要比事故后搶修所付出的代價小得多。用數據衡量目標物另一個好處是可以將設備劃分為不同程度的狀態。針對不同狀態的設備分級重視，使得我們在現有的人力、財力條件下能掌控全院700多處設備，避免了“眉毛胡子”一把抓的困境。

我們認為后勤供配電設備管理工作要從預防角度入手，不僅被監測對象穩定性得到保證，而且性價比也較高。依托技術手段進行數據采集、數據存儲、數據分析、數據服務[13]是開展預防為主工作模式有效途徑。

本研究結果與醫療設備分級管理有相同之處[14]，借助技術手段，以目標對象狀態進行分級管理是他的獨到之處。

用數據豐富我們對后勤設備管理手段，隨著數據的積累，逐漸具備大數據的特點，采用適當的大數據技術建立并完善數據中心平臺[15-16]，是我們今后要思考和研究的課題。

4 總結

紅外熱成像技術對供配電設備狀態數據地采集、統計、分析能幫助我們對其“健康”狀況有了一定的了解，設備產生的不良情況可以較早察覺， 及時干預，防止進一步惡化。建立被檢目標狀態數據檔案，挖掘檔案中的數據，從而指導設備運維工作效率提高，有著積極意義。以此思維方式，嘗試著運用技術手段在醫院后勤機械設備領域，探索出一種以預防為主設備運維管理模式。

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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