淺析雷神山醫院的智能化系統設計

李 亮， 馬 軒， 彭 玲

（中南建筑設計院股份有限公司，武漢430071）

0 引言

雷神山醫院是一座在疫情期間新建的專門用于收治新型冠狀病毒肺炎病人的呼吸類應急傳染病醫院。為解決項目設計周期短、產品供貨不足、施工工期短、施工人員短缺等幾大難題，智能化系統的建設內容需盡量精簡實用，系統結構需盡量簡單，產品安裝調試需盡量便捷。

1 項目概況

武漢雷神山醫院選址于原江夏區強軍路軍運村食堂用地，建設用地面積約22萬m2，總建筑面積約7.9萬m2，整體按照傳染病醫院標準設計，包括醫護生活區、隔離病區及相關配套用房，病床總床位數建設目標為1 500床，可容納醫護人員約2 300人。如圖1所示為雷神山醫院總平面圖。

根據場地原有建筑保留情況和功能分區，將東、西兩個地塊分別規劃為隔離醫療區和醫護生活區，并配備相關運維用房。生活區內的辦公用房、部分宿舍和庫房利用原軍運會運動員食堂和倉庫進行改建，部分宿舍為新建，均為板房結構臨時建筑。隔離醫療區為新建一層臨時建筑，設有衛生通過單元、病區護理單元、醫技單元、接診區，不含門急診，護理單元為集裝箱拼接式建筑。

圖1 雷神山醫院總平面圖

在疫情緊急、建設工期短、設備供貨緊張、施工人員短缺的情況下，為了減少施工工程量和設備采購量，對原軍運會已安裝的設備及管線進行梳理，盡量利用原有機房、設備、室內弱電橋架和室外弱電管網。

弱電中心機房、消防及安防監控中心均沿用位于改造辦公區（原軍運會食堂）內的原有機房，機房均位于清潔區，且有直接對外出口。

2 項目進度安排

雷神山醫院從項目立項到第一稿施工圖交付，設計周期共計7天；從現場踏勘到部分完工交付，施工周期共16天。由于部分環節倒置，設計過程中部分圖紙有所反復。如圖2所示為雷神山醫院施工現場。

圖2 雷神山醫院施工現場

3 設計思路分析

雷神山醫院作為呼吸類應急傳染病醫院，其建設標準需符合常規醫院設計相關規范、標準外，還需滿足GB 50849-2014《傳染病醫院建筑設計規范》和GB 50686-2011《傳染病醫院建筑施工及驗收規范》等傳染病醫院相關特殊規范、標準要求。

設計過程中，各場所電話及網絡信息點的設置要求還應滿足衛健委要求（具體參見《呼吸類臨時傳染病醫院設計導則（試行）》，湖北省住房和城鄉建設廳于2020年2月3日頒布），并征詢完工交付后入駐醫院的使用意見。

ICU、影像中心、檢驗科、超聲科、手術室等醫技用房在配合醫療工藝設計的同時，適當預留內外網冗余信息點位。

病房、護士站、醫生辦公室、會診室、ICU、手術室等場所需充分考慮后期智慧屏、高清智能會議終端、遠程會診終端、遠程探視終端等設備的接入。

安防系統除設置常規出入口控制系統和視頻監控系統外，考慮醫護人員安全，增設護士站及醫護辦公室一鍵報警系統。

CT、B超及心電圖室門外考慮后期增加叫號系統，需預留信息點位。

考慮室外特殊輔助用房的設計需求，例如污水處理站的網絡需求，便于上級主管單位實時監測系統運行狀態水質。

設計過程中需無縫對接電話、網絡、電視和手機信號覆蓋運營商，便于他們進行市政外管線和接入系統的設計、設備安裝及調試。

由于項目是板房結構和集裝箱拼接式臨時建筑，設計、施工和調試周期都非常短，這就要求設計過程建設標準和產品選用不能按照常規醫院建筑功能多而全的要求來進行設計，僅需建設必要的智能化子系統，各子系統功能也應以實用、安全和方便維護為主，在遵循規范、滿足使用要求的前提下，盡量考慮各系統的功能性、通用性和施工便利性。同時為解決材料短缺的問題，盡量選用庫存量大、各大廠商捐贈設備和便于調貨的產品。極力避免因設備供貨不足、施工工藝及調試過程復雜等因素影響工程交付時間。

4 各系統設計方案

4.1 信息設施系統

4.1.1 通信及計算機網絡系統

（1）電話接入方式

電話系統接入不設程控交換機，采用遠端虛擬交換接入方式。電話及網絡通信均采用光纖引入，網絡通信光纜引至信息中心機房；電話系統除在信息中心機房設置光纖接入設備外，還將語音光纖接入設備下沉至隔離醫療區匯聚機房，以光纖替代三類語音干線，減少室外管線工程量，方便施工。

（2）計算機網絡

計算機網絡共設置內網、外網和設備專網三套網絡，各套網絡之間物理隔離，且每套網絡均采用雙核心、雙匯聚的冗余式網絡架構。弱電中心機房內的內、外網核心交換機之間增設光纖跳線，實現信息互通。表1為電話及計算機網絡信息點位配置表。

內網：為建筑內各類終端醫療設備、醫護及管理人員的信息終端設備提供網絡通信服務。其承載的信息內容為醫療業務信息系統（HIS）及其子系統（LIS、PACS、RIS、EMR 等）。

外網：為醫護人員、行政辦公人員、隔離住院人員提供互聯網信息服務及IPTV業務，其承載的信息內容為互聯網信息及有線電視業務。

弱電專網：用于承載各類基于TCP／IP協議的弱電設備及系統信號，涵蓋安防視頻監控、出入口控制和一鍵報警等系統。

（3）計算機網絡系統架構

接入層：在醫護生活區、辦公區和隔離醫療區的各醫護單元弱電間內設置內、外網千兆數據網絡接入層交換機，用于內、外網和無線AP信息點的接入。

電話及計算機網絡信息點位配置表 表1

匯聚層：在弱電中心機房和隔離醫療區南、北區的匯聚機房內設置內、外網萬兆光纖網絡匯聚層交換機，用于各接入層交換機的接入。

核心層：在弱電中心機房內（已建）設置內、外萬兆光纖網絡核心層交換機，用于各匯聚機交換機的接入。

管理層：各網單獨配置防火墻及網絡管理軟件，能實現功能包括：全面的基礎資源管理、靈活的拓撲視圖、智能的告警管理、易用的性能管理、強大的配置管理、豐富的VLAN管理、實用的IP／MAC管理、專業的虛擬化網絡管理、豐富的報表管理、專業的網絡分級分權管理。

如圖3～4所示為內、外網結構示意。圖5為設備專網結構示意圖。

（4）WiFi無線網絡

圖3 內網結構示意圖

圖4 外網結構示意圖

圖5 設備專網結構示意圖

用于實現院區WiFi信號全覆蓋，無線AP設置于病房、護士站、醫生辦公室、會診室、ICU、檢驗科、醫護休息區宿舍和公共走道等場所。無線AP采用POE供電，接入外網接入層交換機，同時生成2個SSID（醫護休息區僅生成一個外網SSID），提供內、外網服務（內外網劃分不同VLAN，邏輯隔離）。內網用于會診、移動護理、查房、醫療、遠程探視等醫療專用終端的無線接入，外網用于提供無線上網服務。

（5）預留接口

醫院信息中心需預留與上級疾控中心、防疫應急指揮部及政府主管部門的通信接口，如HIS系統位于云端，還需預留云端系統接入條件。

（6）移動通信覆蓋系統

本樓為運營商提供移動通信覆蓋機柜安裝位置及線路敷設通道，后期由各大運營商負責線路敷設、設備安裝及調試。現場如圖6所示。

4.1.2 綜合布線系統

綜合布線系統是建筑物智能化的基礎，該系統支持電話和多種計算機數據通訊。系統將電話及計算機網絡系統布線納入綜合布線系統，采用結構化網絡布線技術，實現全院的語音、計算機網絡信息點和無線WiFi信號覆蓋。

圖6 移動醫療設備

系統包括工作區子系統、配線（水平）子系統、管理子系統（按病區信息點需要設置1個管理子系統）、干線（垂直）子系統、設備間子系統及建筑群子系統組成。

數據主干采用24芯或12芯單模光纖，語音主干采用單模光纖或三類UTP大對數電纜，水平布線采用六類4對UTP線纜。末端采用單雙口信息面板，各場所信息點位的設置詳見表1。

建筑物內線纜穿橋架頂板敷至工作區后穿管或線槽明敷至信息插座。隔離醫療區內線槽、穿線管的口部及穿墻處縫隙均應嚴密封堵。

4.1.3 有線電視系統

各病房和醫護休息區宿舍內設置IPTV有線電視系統。信號由運營商提供，通過綜合布線系統外網引入，在病房、宿舍等處安裝電視機，通過網絡IPTV機頂盒收看電視節目，安裝完成病房全貌如圖7所示。

圖7 安裝完成病房全貌

4.2 公共安全系統

4.2.1 火災自動報警及消防緊急廣播系統

火災自動報警及消防緊急廣播系統按現行消防規范進行設計，此處不再贅述。

4.2.2 安全技術防范系統

安全技術防范系統包含安防視頻監控系統、出入口控制系統、一鍵緊急報警系統、停車場管理系統等。

（1）安防視頻監控系統

系統采用數字視頻綜合管理平臺，安裝于生活區的消防監控中心內（原軍運會機房）。在各單體出入口、公共走道、護士站、醫護辦公室、ICU、檢驗中心、手術室、倉庫等處配置攝像機，在場地周界圍墻上安裝帶移動偵測功能的攝像機，實現監控全覆蓋，并防止無關人員闖入院區（詳見圖8～9）。

圖8 雷神山醫院出入口監控

圖9 雷神山護士站監控

（2）出入口控制系統

在宿舍區各樓棟、隔離醫療區、各病區病人的出入口，負壓病房的醫、患通道，污染與潔凈區的過渡區設置門禁點；ICU及負壓檢驗室緩沖間設置門禁點，并配合工藝設計，滿足A、B門聯鎖控制要求。在院區各出入口門房增設帶身份識別的人行速通道閘，防止無關人員闖入。門禁系統采用非接觸式IC卡身份識別方式，并設置進入的權限級別和時間級別，并有防尾隨措施。

此外，系統還具備消防緊急聯動控制功能，火災時根據火災自動報警系統的聯動信號，自動開啟處于疏散通道上的門禁。

（3）一鍵緊急報警系統

在護士站和醫生辦公室設置一鍵報警按鈕，如圖10所示，信號接入消防監控中心內的安防報警主機，醫護人員可在緊急情況下進行呼救。

（4）車輛出入口管理系統

在院區主要車行出入口設置道閘或電動伸縮門，系統能自動識別車牌，授權車輛自動放行，其他車輛按規定登記后放行。

圖10 護士站的一鍵報警按鈕

4.3 醫院專業業務系統

4.3.1 病房呼叫系統

各病區均設置一套病房呼叫系統。各護士站設總控臺，病房床頭設備帶上設呼叫面板，如圖11所示，病房設門燈，醫護走廊設雙面廊屏。護士可通過如圖12所示的主機與病人對講，處理病人的呼叫請求。系統采用傳統模擬系統，總線式結構，施工布線、調試簡單。

圖11 病房床頭呼叫面板

圖12 護士站病房呼叫系統主機

4.3.2 ICU移動探視系統

在南、北區ICU病房內各設置一套全無線可移動一體化移動探視設備，支持開放式和引導式探視模式。由于本地未設探視室，系統具有基于互聯網的遠程探視功能，采用無線AP接入方式，先由護士站選擇合適時機通過移動探視車對患者進行視頻錄像和病情講解，視頻資料經由醫院審核后上傳至服務器，異地家屬可以通過電腦或移動端設備進行遠程點擊播放，系統也可支持病人及醫護人員與病人家屬的實時對話功能。

4.3.3 遠程會診系統

在南、北隔離醫療區ICU會診室預留遠程會診系統，該系統為預留系統，院方后期可根據實際需要進行設備采購和安裝。系統可以實現將不同地點的醫療專家集中起來，通過網絡對某個患者進行遠程會診。患者所在醫療機構的醫生，通過遠程協同會診系統，將患者病歷、基本醫療情況及相關的X光片、CT片、心電圖、病理切片等診斷結果傳輸到每位專家的電腦。專家基于遠程會診系統接收到的資料，展開討論；在必要的情況下，甚至可以要求患者的主治醫生現場對患者進行相關檢查操作，各地專家直接觀看檢查過程及結果，作出判斷，從而最終診斷患者病情。如果系統外接相關患者所在醫療機構的醫療設備和系統，還可以實現外地專家遠程操作醫療設備和系統，以實現遠程專家親自診斷。

4.4 機房工程

弱電中心機房利用軍運會原有弱電機房及消防監控中心，對不滿足現使用要求的地方予以整改，弱電機房建設基本要求：（1）機房耐火等級為一級；（2）弱電中心機房設置獨立精密空調，環境溫度18～28℃，相對濕度40%～75%，消防監控中心設置獨立舒適性柜式空調；（3）機房室內，采用防靜電地板，地板高度300mm；（4）內設正常照明和應急照明，機房內光照水平面500lx；（5）單獨設置接地體時，電阻值應≤4Ω；采用聯合接地體時，電阻值應≤1Ω；（6）綜合機房地板荷載要求1 000kg／m2，電池電力機房地板荷載要求為1 200kg／m2；（7）機房門為甲級防火門，向外開啟，寬度不應小于1.5m，門高不低于2.1m；（8）引入機房的上級交流電源須有可靠保證，即提供兩路獨立的380V電源引入（其中一路引自柴油發電機保障應急母線段），并設置60kVA備用UPS電源，電池保障時間30min。

5 結束語

雷神山醫院現已全面投入運行，且已連續有病人康復出院，成為了武漢抗擊本次疫情不可或缺的重要組成部分。本項目的智能化系統設計有其作為醫院建筑的共性，也有作為呼吸類臨時傳染病醫院的特殊性，在此做簡要闡述，將設計思路及方案分享給大家，如有不足之處，還請不吝賜教。