智慧醫院可視化運維管理平臺建設探討*

張 敬， 楊華榮， 張 浩， 聶晨晰

(中建三局集團有限公司，武漢 430064)

0 前言

近年來，國家在科技戰略和建設落地等不同層面都對醫院的智慧化建設做出了相應的規劃與布局。《全國公共衛生信息化建設標準與規范》中也將信息平臺等新興技術建設和應用列為建設醫院信息化業務的一級指標。目前我國對智慧醫院的界定范圍主要分為三大領域：一是面向醫務人員的“智慧醫療”，以電子病歷為核心的信息化建設；二是面向患者的“智慧服務”(如手機支付、預約掛號、預約診療、信息提醒等)；三是面向醫院的“智慧管理”，用于醫院的精細化、信息化管理。

針對“智慧管理”，借助BIM、物聯網、云計算等現代信息技術，建筑設備管理、安全管理、物業管理、醫療業務等應用系統能夠集成在統一的計算機網絡平臺和醫院的BIM模型界面上。在醫院的指揮中心打造數據可視化的管理平臺，充分利用和管理各類信息，能夠直觀了解醫院的運行狀態，實現醫院的可視化、精細化和智慧化管理。

1 醫院運維現狀

目前大多數醫院都是規模龐大、功能多樣的建筑群，醫院的診療體系及運維承載著龐大的人流、物流和信息流等，涉及安全、能源、建筑設備、物業等眾多專業。傳統的管理模式已經無法滿足醫院運維的發展需求，沒有信息技術作為支撐的現代醫院在運營和運維中面臨著眾多難以克服的困難。

(1)信息孤島：醫院智能化各子系統及HIS系統獨立運行，各類設備、資產信息分散；運維主要依靠工作人員的經驗，數據既不直觀也易丟失，且工作效率低。(2)系統復雜：醫院機電與醫療系統繁多、設備種類復雜，各系統和設備均需長期運行，缺乏良好的維保、巡檢，導致設備故障頻發。(3)能源浪費：在醫院的整個建筑生命周期內，能耗成本在總成本中的占比超50%，在滿足能源供應的前提下，能耗管理是醫院運維的重點工作之一。(4)平疫結合: 在新冠疫情的影響下，對醫院的平疫結合提出了更高的要求，不僅是對醫院空間資源靈活配置的要求，同時也需對機電等相關系統平疫模式的切換進行有效監控。(5)安全隱患：醫院規模龐大、人員流動頻繁，加上物業大量不易監管的外包人員，安全隱患往往不能及時被發現。(6)多院區協同管理：越來越多的醫院建設分院區，如何進行多院區高效協同管理也是面臨的新挑戰。

2 整體解決方案

2.1 項目概述

該醫院總建筑面積20余萬m2，為新冠疫情爆發后新建的“平疫結合”三甲醫院，床位包括傳染病床位和普通病床位。院區包括門診樓、醫技樓、住院樓、行政樓、感染樓5個單體建筑，其中門診樓一層的指揮中心是醫院統籌指揮、調度和管理的中樞。

2.2 平臺特點

作為醫院智慧管理的“大腦”，可視化運維管理平臺對接幾乎所有的機電設備、智能化及醫療業務系統，且需要7×24 h不間斷運行，因此平臺需要具備開放性、穩定性、安全性、可擴展性、先進性和經濟性等特點。

相較于傳統的智能化方案和運維模式，平臺具有一些突出的優勢，主要包括(1)立體監測：全方位監測設備運行數據和周邊環境因素；(2)多級報警：根據故障級別和人員權限進行多級報警；(3)可視故障：重點部位實時監拍，三維可視化快速定位故障；(4)靈活管理：手機、電腦等終端靈活管理；(5)多維感知：基于算法與數據分析，多維預測設備安全趨勢；(6)高效監控：響應時間秒級；(7)資料管理：運維資料等實時查詢、管理。

2.3 系統架構

可視化運維管理平臺的設計以“分散控制、集中管理”為指導思想，基于醫院BIM模型，運用大數據計算、二維碼、物聯網等現代信息技術，對醫院進行全時段立體式監測、可視化信息展示，實現各應用系統之間信息共享、快速響應與聯動控制，提供給醫院管理者直觀、高效、智慧的數字化管理工具。

2.4 平臺建設內容

智慧醫院可視化運維管理平臺(圖1)的建設內容主要包括建筑三維可視化、設備智能化監測、業務流程信息化幾個模塊。針對醫院的使用和運維需求，結合其智能化方案、管理組織架構等，對智能化、機電和醫療等子系統數據進行采集和處理。

(1)建筑三維可視化模塊，包括整體建筑可視化、重點機房可視化等。(2)設備智能化監測模塊，包括生活熱水系統監測、給排水系統監測、通風空調系統監測、空氣質量監測、變配電系統監測、智能照明系統監測、門禁系統監測、視頻監控系統監測、污水處理系統監測、醫用氣體系統監測、醫用物流系統監測、醫院HIS系統監測等。(3)業務流程信息化模塊，包括一站式服務平臺、建筑設備管理、物料管理、維修管理、巡檢管理、保養管理、應急指揮管理等。

2.5 BIM模型

醫院運維階段應用的BIM模型(圖2)應能夠準確、直觀的反映現場狀況，包含完整的信息數據庫，如建筑、結構、機電等各專業信息、構件和材料設備信息、相關標注等。需注意的是，從施工階段到運維階段，BIM模型需經過輕量化、幾何轉換等處理過程。

圖2 醫院BIM竣工模型示意圖

2.6 數據交換

數據交換是可視化運維管理平臺正常運轉的基礎，主要包括該平臺系統與智能化、機電、醫療業務系統進行數據交換。數據交換穩定運行的前提是必須確保各系統、平臺數據安全，尤其是避免影響醫療業務系統的數據安全性和穩定性。實施數據交換前，各方服務商需就接口協議和數據使用范圍進行密切溝通。

數據交換的方式主要有三種，第一種直接通過末端傳感器采集數據，適用于簡單功能的實現，如環境監測。第二種是通過與各子系統對接獲取數據，適用于較為復雜的功能，尤其需要現場執行單元的功能，如FAS系統、BA系統等。第三種對于在現有系統基礎上通過改、擴建打造醫院智慧管理的項目，或者自身無法提供標準數據接口的系統和設備，則需要和供貨商協調，明確數據傳輸協議，編寫相應的數據傳輸程序，可采取中間數據庫的形式。

3 重點應用功能

3.1 一站式服務平臺

可視化運維管理平臺一站式服務體現在運維工作采用接單、分類、派單和回訪全過程閉環管理模式(圖3)。系統采用B/S架構模式，支持用戶隨時隨地查詢和處理；服務器采用Linux系統，平臺采用MySQL數據庫，同時支持SQL server、Oracle等主流服務器。

圖3 一站式服務平臺示意圖

位于指揮中心的大屏幕顯示系統是集所有信息接收、顯示以及工作人員操控于一體的多媒體互動系統。該平臺支持系統實時監控、日志監控、用戶權限管理、部門組織架構管理、信息推送和系統參數配置等。

3.2 醫療業務系統監測

通常接入可視化運維管理平臺的醫院醫療業務系統包括HIS系統、醫用氣體系統、醫院物流傳輸系統、污水處理系統等。通過與醫院上述系統對接，在平臺上以圖表、報表等形式進行數據展示，使數據更加直觀、生動。主要包括以下幾個方面：(1)快速直觀了解醫院的統計數據，如年門診量、當日門診量、手術量、床位占比等；(2)直觀了解醫院內各樓棟、樓層的功能分布，各層房間的功能分布；(3)能夠獲取每個診室值班醫師信息，已就診及待就診人數，當前就診患者和待就診患者的基本信息、預計就診時間等。(4)能夠精確查詢各科室住院人員詳細信息、出入院數據、藥品使用情況等；(5)實時動態監測醫用氣體、污水處理的流量及流速、壓力等數據。

3.3 建筑設備管理

該平臺助力醫院建筑設備運維管理模式的改革，實現對醫院空調、給排水、信息機房、電力、環境監測、電梯等設備的運行狀態進行實時統一的監控和預警。

通過BA系統、設備、儀表等與平臺進行對接，在醫院BIM模型中添加展示設備、儀表，可實時獲取設備的運行數據，利用終端設備和二維碼、RFID技術及時準確定位、檢修故障設備，可實現機電設備和管道上的閥門、監測儀表等設備的3D可視化，提高設備管理的精度和效率。對綁定在BIM模型中的建筑設備，編制設備管理臺賬(包括設備說明書、生產日期、生產廠家等)，可實現快速定位、詳情查詢、維保計劃、漫游巡檢等功能，提高運維效率的同時降低維護成本。

3.4 能耗管理

醫院不僅是能耗大戶，能源形式也是各式多樣。可視化運維管理平臺能夠獲取各類傳感器、智能儀表采集到的能耗數據，分科室、分樓層、分區域、分時段對能耗進行動態監測，也可以與歷史數據作能耗分析對比，分析節能空間。通過數據分析能耗是否異常，不僅可以協助工作人員處理人為浪費和跑冒滴漏等問題，同時能耗異常報警還能夠觸發設備的運維系統，引發報修，形成自動化管理機制。

此外，長期積累和記錄的能耗數據還可以作為醫院考核各科室和各部門的能耗KPI依據，逐漸形成一種積極、健康的能耗管理模式。

3.5 智能化平疫結合監測

受新冠疫情影響，平疫結合成為當前新建醫院建設中的重要一環。國家衛健委印發的《綜合醫院“平疫結合”可轉換病區建筑技術導則(2020年版)》第2.4條也做出了明確要求。

由于平疫結合涉及醫院空間管理、以及空調、醫用氣體、安防等眾多子系統，因此設置該系統支持醫院平疫模式切換監控(圖4)，可實現一鍵切換，實時監控各子系統的切換狀態，是否達到疫情模式的要求等。

圖4 醫院平疫結合切換看板示意圖

3.6 安全管理

醫院具有許多安防子系統，比如視頻監控系統、火災報警系統、門禁系統和電子巡更系統等。通過將安防子系統與BIM模型綁定，可實現如下功能。

(1)在平臺中可遠程查看監控攝像機的實時畫面，并支持多路同時查看。(2)實時顯示門禁狀態，記錄刷卡信息，便于后期查詢。(3)在醫院BIM模型中顯示所有緊急報警按鈕和火災探測器的位置。發生火災時，能夠聯動附近的攝像機，顯示火情的實時畫面，自動定位火災位置，并與周邊門禁等系統相關聯，達到報警聯動的功能；同時三維可視化顯示逃生通道，指揮人員正確疏散，最大程度降低火災造成的人員財產損失。(4)醫院管理者可制定應急預案，并錄入到系統平臺，在發生緊急事件時平臺將自動提示預案，并在第一時間發出警報、啟用預案、通知管理者進行處理；此外，平臺還具備指揮調度功能，指揮中心可通過語音、信息等方式聯系協調相關單位或部門對突發事件進行處置。

3.7 多院區協同管理

在醫院各院區三維BIM模型的基礎上，同時借助GIS地理信息技術，通過BIM+GIS的集成和交互，能夠直觀了解當前醫院與其他各院區的位置關系、各院區的基本信息等，實現醫院各院區之間的資源信息共享，為醫院多院區協同管理提供高效、便捷的方法。

4 平臺開發注意事項

在醫院可視化運維管理平臺開發與實施落地的過程中，參與各方應理清各自職責，在重要環節密切配合，確保開發與建設成果符合使用要求。

(1)需求確認：建設單位明確的需求是開發平臺的關鍵，具體涉及指揮中心的建設方案、駕駛艙的界面及風格、系統對接界面等。(2)信息核對：現場圖紙與BIM模型信息需反復核對，實現BIM模型的準確應用。(3)信息處理：盡早開始醫院設備廠家等資料的收集和整理，建立健全完整的工作流程和制度。(4)BIM模型：需對BIM模型進行輕量化處理，根據運維需要導入參數，實現BIM模型“減負”，使模型優化到電腦或手機等終端可以輕松調用的程度。

5 結束語