智能化軌道小車物流傳輸系統在現代醫院工程中的應用

陳伏余 王煒平 王小軍

（江蘇建科工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

1 現代醫院系統物流傳輸分析

現代醫院系統物流傳輸主要包括以下6個特點：1） 科室設置集中化。藥房、靜配中心、檢驗科、消毒供應中心以及手術部等功能部門區域集中化。2） 物品傳輸高效化。要求有效、可靠且安全地將醫療物品傳輸到使用部門。3） 建筑設計高層化。醫院建筑越來越高，垂直交通也越來越依賴電梯。4） 就醫人員數量增多。病人爆炸式增長，就醫帶有隨意性，就醫時間不均勻且就醫時間長。5） 人力成本快速增長。隨著經濟社會的不斷發展進步，人力成本的快速增長已經是不可逆的趨勢。6） 醫院對現代化物流傳輸方式的要求。及時，規定時間內要滿足物品需要和臨床需要；安全，不會被污染，不會傳播污染；可靠，物品要擺放在正確的地方，不會出現遺失、短缺或者損壞的現象；高效，低成本、簡單、靈活且方便。

2 傳統醫院物流傳輸存在的弊端

傳統醫院物流主要靠人力、電梯來傳遞物品，存在以下10個弊端：1） 人與物交叉。人流與物流混在一起。病人、醫護人員和物流車在電梯和走道中流動，特別是在流行病爆發期間，更容易增加交叉感染的風險。2） 高峰期電梯的等待時間過長。電梯需要排隊等候，物品不能及時到達；走道擁擠，造成就醫環境差，無法營造和諧的院內環境。3） 護士要做非本職工作。增加護士的工作量，使其無法專注于本職工作。4） 人工運輸過程不安全、不可靠。容易發生錯送、碰撞損壞等事故。5） 物流傳輸的速度低，經常遇到一些低效率現象，例如人等車，護工等待物品裝載到物流車；車等人，人力物流車經常受阻于人流擁擠的場所；車等電梯，物流車經常需要花費大量時間等待電梯；醫療部門等物品，物品通常按醫院建筑結構逐層遞送，而不按臨床需求的緩急來遞送。6） 病人和醫護人員等候物品的時間長，需要加大科室物品的儲備量，給醫院物品存儲帶來壓力。7） 影響搶救時間，應急能力不強。尤其是在緊急救治或者是救治量大的情況下，其應急能力差。8） 標本送達不及時、不可靠，影響檢驗結果的準確性，例如血氣檢查。9） 無法做到隨時傳輸，例如夜晚沒有遞送人員或在工作時間遞送人員有事離開時，就不能及時傳輸物品。10） 無法滿足現代化醫院物流傳輸的要求。現代化醫院的建筑越來越高，高峰時段建筑內部交通壓力巨大，傳統的物流方式無法實現樓層間的快速傳遞。

3 智能化軌道小車物流傳輸系統組成

智能化軌道小車物流運輸系統是利用運輸軌道和收發工作站把醫院手術室、中心供應室、中心藥房以及檢驗科等連接在一起，并利用電動運載小車在各個科室之間運輸物品的一種系統，該系統主要包括電動裝在小車、系統控制中心、運行軌道、控制網絡、供電系統以及站點控制終端等，詳細內容如圖1所示。

圖1 智能軌道小車物流傳輸系統構成

3.1 系統控制中心

特質系統應用軟件、高配置的計算機以及外圍設備是系統控制中心不可缺少的組成構件，其可以動態監控整個軌道物流運輸系統、管理運輸系統的狀態以及統計信息數據。

DCS是國際上非常先進的一種集散式控制方法，其在系統控制方法中得到了廣泛應用，把系統劃分為數個單獨的區域，分別對每個區域進行控制，完成調整工作；該控制方法不僅提升了系統的工作效率，而且還防止出現因某個區域存在問題而導致整個系統癱瘓的現象。與此同時，還需要不斷監控運輸小車，充分了解小車在系統中的運行狀態與位置，優先顯示警報的狀態信息。另外，還可以存儲和顯示系統運行的歷史記錄，分析與輸出統計數據，顯示運行軌道中轉軌器的轉軌次數以及小車運輸的時間，這樣可以提升系統的預防性，顯示全部系統零件的狀態，對系統運行中的出錯狀態進行辨別與監控，同時采取相應的措施處理上述問題[1]。

3.2 工作站和站點控制終端

工作站是在臨床科室或病區專門設置的一個站點，其主要是接收與發送物品的物流站點，物品的運輸實際上是站和站之間的傳遞。智能化軌道小車系統局部連接示意圖如圖2所示，通過大屏幕液晶顯示和直觀的中文操作界面顯示站內、即將進站和已經出站的小車的詳細信息；顯示呼叫的空車預計到站時間，提高工作效率；更改已經錯發的小車的目標站點；站點空車停車超時報警，確保車庫有車可以調用；智能空車調取，就近調用軌道上的空車，加快調車速度；可選配小車稱重系統，避免超重傳遞；站點控制終端主要是在工作站設置的一個控制點，在站點設計觸摸式的控制鍵盤，就可以將運輸小車發送到任何站點，還可以將空車調整至站點。根據需求，站點可以設計成往返式軌道（單軌）和直通式軌道（雙軌）；往返式站點由1根軌道組成，它能夠雙向使用（發送和接收小車）；直通式站點由平行軌道和1個轉軌器組成，小車能夠同時進入和離開站點；每個站點都設有控制終端，站點終端均設有觸摸式控制屏，這樣就可以挑選各種功能與目的地地址，同時還可以顯示不同的狀態信息；顯示系統的每個站點都提供1個站點目錄，上面標注每個站點的名字、位置和目的地編碼。

圖2 智能化軌道小車系統局部連接示意圖

3.3 區域控制器

區域控制器主要對其設置范圍中的電動小車與系統中的其他零件進行管理與監控，例如站點控制終端、防火窗以及軌道運行轉軌器等。

該系統中的全部固定零件與移動零件均是由相應區域的控制器對其進行檢測的，區域控制區可以對狀態信息進行查詢或者將這些控制指令轉發給該系統零件；區域控制器調整運載小車的運輸路徑與固定零件的相關動作。

3.4 運行軌道

運行軌道主要是保證電動裝載小車正常運行的一種手段。運行軌道可以分為3種類型，即彎軌、直軌及曲軌。通常情況下，使用鋁鎂合金一體壓鑄成型，表層經陽極氧化處理；全部軌道上都有2根電源導軌為小車提供24 V直流供電，小車通過接觸刷與電源導軌接觸；所有軌道上均需要包括1根通信導軌，小車利用接觸刷與通信導軌進行銜接，這樣確保小車與系統可以進行及時通信，系統能夠對小車狀態進行動態監控，為小車發出指令；運行軌道具有安全性高、便于維護和清理以及不易積灰等特點；小車上有讀碼器，通過紅外線掃描軌道上的位置條形碼，軌道上的位置條形碼的平均間距不大于3 m，可準確確認系統中小車的運行位置。

3.5 電動裝載小車

電動裝載小車在醫院主要將物品運送到指定的工作站，然后借用位置條碼將其運行的位置發送到區域控制報告器。位置條碼被擺放在系統的多個位置，利用運載小車進行讀取。專用物流小車在醫院使用時，可以從兩側打開。系統分配的自驅動小車，大部分分為2個部分，包括電源單元與電子控制的地盤，同時滿足運載不同物品的箱體與其構件的需求。每輛小車都是通過24 V直流電提供電源的，小車地盤包括4個側面副輪與4個導向輪，24 V低壓直流電機是利用1個減速齒輪與1個摩擦輪、齒輪進行有效銜接的聯合體。小車的驅動單元利用裝載耐用彈簧的電流接觸器，在軌道的2個電源導軌中獲取更多能量。

小車自身固有的微型處理器系統具有的控制、監控功能如下：與區域控制器展開通信；加強對小車自身編碼的記憶；牢記起始與目的地址，同時對最后的方向、位置及速度進行記憶，加強對馬達運行速度與運行方向的控制；安裝控制蓋子鎖與激活擰緊設備；自行診斷，全部關于運輸的信息需要存儲于一個永久的儲存器中，即便關閉電源，也不會丟失這些信息。

3.6 運行軌道轉軌器

運行軌道轉軌器把電動小車由一條軌道運輸至另一條軌道中。轉移運輸過程主要是通過轉軌架進行水平移動來實現的。轉軌器使用24V的直流電運轉，不用配備其他電源。

全部轉軌器的控制電路板都是一樣的，它們具備互換性能，通過設計各種各樣的軟件，可以使各自的獨特性得到有效保障；轉軌器控制器能夠與計算機控制進行有效銜接，然后對其帶電運行的狀態進行測試和設置。控制電路板需要配置小型的撥鍵開關，這樣就可以人工控制轉軌器，通過該方法可以控制不同專柜位置的運轉；不同種類的轉軌器主要是由移動軌道的數量與轉軌位置來確定的，按照系統的多種要求，設置多種類型的轉軌器。

3.7 空車存儲區

目前，空車存儲區域主要是接收與提供暫時未分配運輸任務的運載小車。系統設置過程中需要保證空車存儲區域設計的科學性與合理性，這樣可以使每個工作站能夠快速調整空車或者是從工作站將空車發送至存儲區域。

3.8 防火（門）窗

軌道在不同防火分區的墻面開孔位置穿越時，需要在軌道物流運輸系統中安裝專門的防火門窗，該防火門窗需要常開，遇到火災時，該防火門自動關閉；防火門附近設置專門使用的進口24 V直流不間斷電源，這樣使防火門在火災時可以正常關閉。如果這個時候軌道運輸小車恰好在防火門范圍中，那么24 V直流不間斷電源就可以給軌道提供電源，使小車能夠快速駛出防火門范圍，防止小車被防火門擋住。

3.9 防風門

在井道出口設計防風門，避免空氣出現對流的情況。

3.10 系統的供電電源

智能化軌道小車物流運輸系統需要使用380 V的三相電源。這個電源通過交直流改變后，經過二級輸出的電壓為24 V。

4 智能化軌道小車物流傳輸系統項目的主要優勢與意義

4.1 提高醫院物流管理水平

智能化軌道小車物流系統具有極高的自動化和智能化水平，是自動化技術和信息化技術進步的產物。系統通過先進的自動化控制技術，實現了物品的自動傳輸；通過監控和統計后臺的運行數據，實現了對院內物流的智能化管理，提高了醫院的智能化水平；通過集成RFID掃碼，實現了院內的局部“物聯網”。

4.2 運載能力和傳輸效率

智能化運載小車的載重可達10 kg～15 kg，有效容積可達35 L～50 L，傳輸速度可達0.6 m/s～0.9 m/s，多部運載小車可以同時連續發送和運行，實現集垂直提升與水平傳輸于一體的無縫對接，且不需要排隊等待，整體效率極高。目前國內醫院普遍存在電梯排隊時間較長、電梯擁擠的情況，護工運輸醫療物資往往單程大約需要20 min。相比之下，智能化軌道小車系統可以在3 min～5 min就將大部分物資運達目的地。

4.3 精準解決醫護人力資源配置問題

一家中等規模的醫院日均智能化運載小車發送次數在800～1 200次。而完成相應體量的物流運輸需要護工和護士投入大量的時間和體力。采用智能化軌道小車物流系統可以大大節約護工的人力成本，減輕護士的工作負擔以及降低勞動強度。護士可以將更多的精力和時間用于照護病人，真正實現以病人為中心的醫護目標[2]。

4.4 提高醫院的應急保障能力

在疫情、地震以及臺風等突發事件中，傳統人力傳送的方式通常會受到各種限制，而智能化系統可以保障24×7 h不間斷地穩定運行，為醫院的后勤服務提供有力的支撐和保障。同時智能化系統可以實現物品的“非接觸傳送”，在疫情期間以及后疫情時代，可以降低人流與物流出現交叉感染的風險。

4.5 穩定性和耐久性

智能化軌道小車物流系統設計使用年限極長。系統主要部件中的軌道由高強度鋁鎂合金制作而成，可以保證在整個建筑的生命周期內不會被損壞。系統的核心部件智能運載小車采用的是無刷電機驅動，使用壽命可達數萬小時，只需要較低的成本對其進行定期保養和維護，即可保證系統長期、高效且穩定地運行。在歐洲，已有大量運行超過40 a的項目案例。而在中國大陸地區，最早的項目也運行了25 a，且目前仍在穩定運行。

4.6 提高醫院的經濟效益和社會效益

中國正面臨越來越嚴重的人口老齡化問題，逐漸消失的人口紅利讓醫院的人力成本快速增加，給現代醫院帶來越來越沉重的負擔。采用醫院智能化軌道小車物流傳輸系統后，醫院不但可以節約人員工資支出，還可以減少其他運送設施以及護工隊伍的管理成本，同時也減少了發生差錯（例如遺失、誤送、損壞和醫療事故等）的概率[3]。

5 結語

隨著醫院建設和后勤管理智能化的不斷提升、人口老齡化與人口紅利的不斷消失以及疫情和洪水等重大突發事件的頻頻出現，智能化軌道小車物流運輸系統能有效地提高效率、提升安全、降低成本以及降低風險；在疫情期間，智能化軌道小車物流運輸系統所發揮的應急保障、感控提升等作用更加明顯，得到了醫院的認可。采用智能化軌道小車等系統來取代人工遞送的方法是值得醫院建筑規劃和后勤管理參考和借鑒的重要方法。