论文部分内容阅读
北京大学第三医院改扩建项目，即门急诊医技楼、运动医学楼（病房楼）工程，总建筑面积77078m2。该项目包括了门诊、急诊、医技、病房4大医疗功能建筑的智能化设计，已有建筑的智能化系统集成，建筑工程配套设施的智能化整合。根据医院的实际功能需求规划设计了以下系统：综合布线系统、楼宇自控系统、有线电视及示教系统、电子叫号及大屏幕显示系统、医护对讲系统、可视对讲系统、示教系统、视频监控系统、门禁系统、防盗报警系统、消防报警及联动系统、消防广播系统、楼宇系统集成、安防系统集成平台等。2012年1月竣工交付使用后，日门急诊已经达到13000人次。如此规模的大型综合医院，医疗诊治、运营管理、后勤保障都依托于智能化系统平台支撑；回顾该工程，有以下体会——
设计理念
现代化医院的建设理念有“智能化医院”、“数字化医院”、“绿色医院”。智能化包括3A，即办公自动化（OA）、楼宇自动化（BA）、通信自动化（CA）以及联系三者的系统集成中心。数字化医院要实现“三无”、“四化”，即无纸化、无胶片化、无线化，以及建筑智能化、医疗数字化、管理信息化、资源社会化。国办发[2013]1号文件《绿色建筑行动方案》明确要求医院建筑自2014年起全面执行绿色建筑标准。可理解为“绿色医院”是目标、方向；智能化、信息化和数字化技术是手段、方法。医院智能化建设应该遵循这样的原则：以人为本，按需设置，量身定做，适度超前。
信息基础设施系统
北医三院改扩建工程医院信息基础设施系统包括：通信接入及信息网络系统、电话交换系统、综合布线系统、手机信号覆盖系统，以及医院机房工程5部分内容。通信接入及信息网络系统主要包括内网、外网、无线网。
信息网络系统
改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼的综合布线系统信息点，设计院的初步设计3500点（每间病房两个信息点、办公室两个信息点、护士站5个信息点、诊室两个信息点、其他辅助用房没有信息点等），但根据医院的实际情况，以上设计远远不能满足医院的信息需求。于是在征求了使用科室的意见后，规划了改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼信息点的布置原则：
病房：每间病房每张病床配置两个信息点（语音、数据），每间病房配置两个信息点（医生查看患者信息）；办公室：每个办公桌（6m2）配置两个信息点；功能性用房（空调机房、排风机房、污洗房等）：配置两个信息点；医疗设备用房：按我院医工处提供的大型医疗设备信息点配置表布点（医工处提供）；诊室：单人诊室，配置3个信息点（医生工作站、语音、医疗设备），双人或双人以上诊室，每个医生配置两个信息点；医疗辅房（治疗室、处置室、配药室）：根据医疗设备数量配置相应的信息点；护士站：配置14个信息点（现在护士站上的医疗设备非常多，按我院原来每个护士站配置5个信息点已经远远不能满足医疗上的需求，根据咨询的意见，每个护士站配置14个信息点）；
公共区域：收费大厅、发药大厅、二次候诊、共享大厅等公共区域的结构柱或精装面上配置流媒体信息点；排队叫号系统信息点配置：每间诊室配置1个信息点，在一次候诊区配置两个信息点（供两个叫号屏幕）。
按以上布置原则，共配置8000个信息点，平均不到10m2一个信息点（不包括无线网信息点）。
电话交换系统
语音（电话）系统的前端在教学科研楼三层（电话机房），语音前端配置程控交换机，整个院区可带电话4000门，为改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼配置2000门（运动医学楼600门、门急诊医技楼1400门）。
因为医院的语音与数字采用综合布线的方式，电话与网络同上综合布线系统的机柜，跳线跳到程控交换机上用做语音；跳线跳到网络交换机上用做数字，这种布线方式非常灵活、方便，在工程中已经得到广泛的应用。
综合布线系统的构架
建筑物子系统。医院的信息中心（网络总机房）在五官科大楼八层，改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼的信息中心分别在门急诊医技楼七层信息备灾机房和运动医学楼一层信息机房。从五官科大楼八层网络总机房敷设120芯单模光纤、40根多模光纤到门急诊医技楼七层信息备灾机房，并在备灾机房配置主网络交换机（设备配置等同主网络总机房设备配置），在主网络机房出现故障时，由备灾机房的网络支持我院的正常网络运行。
管理子系统。建立完善的系统管理规划和标签系统。所有标签的标准遵循TIA/EIA606标准。所有线缆必须单独标签，线缆的两端及中途可为人接角的地方须加上标签。所有配线架都应使用标签予以标识，配线架上的模块和端口需单独标签。所有信息端口须以标签加以标识，并清楚地表明其用途。
设备间子系统。结构化布线系统各设备间的语音配线架、数据模块配线架和光纤配线架安装在600mm×800mm机柜/机架内（机柜的尺寸应根据竖井的面积而相应调整），机柜四面都带锁。语音配线架应使用可翻转双面打线的IDC卡接式配线架，配线架连接块须达到六类的性能。语音配线架的电缆安装方式可不中断通讯服务更换IDC连接块，垂直光纤为8芯多模光缆。
主干线子系统。干线子系统作为结构化布线系统的骨干部分，由连接各设备间（包括电信间）的管理子系统之间的室内干线线缆（大对数UTP电缆和光缆）构成。
配线（水平）子系统。配线（水平）子系统为六类非屏蔽系统，要求所用缆线、模块、配线架和跳线均为同厂商的六类非屏蔽。
工作区子系统。信息插座面板的使用及安装要求。
机房工程
机房通常指信息中心机房和消防控制机房这两大机房。施工图设计时要考虑机房在建筑物区域内的空间位置，平面尺寸、设备布置、配套设备设施解决方案。如：UPS设备、恒温恒湿空调、电缆桥架、管井空间分布等。《电子计算机机房设计规范》GB/T501714-2008已经把机房工程列为一个专项，防雷接地、精密空调等相关内容都被纳入到其中。改扩建项目机房设计要统筹考虑，兼顾长远，满足现状。医院门急诊楼七层设计信息机房约100㎡，运动医学楼一层设置消防中心控制室约100㎡，集中设置中心机房运行管理有助于节省人力物力。但是，在建设项目实施过程中要全面考虑医院楼宇网络接入和输出的路由问题。 对于机房的要求为：地面需敷设全钢抗静电地板，且地板高度不小于30cm；防火门必须外开；机房内要求有独立温控；机房内要求独立供电；机房内必须满足防水、防火、及防雷接地（房间铺铜带）的需求。
网络
网络分为外网、内网、无线网。
UPS配电系统
在改扩建工程中为综合布线系统配置了两套UPS，一套100kw/h，负责门急诊医技楼网络设备供电；一套40kw/h负责运动医学楼网络设备的供电。为安防系统配置一套60kw/h的UPS，负责整个改扩建工程安防系统的设备供电。
医护对讲系统
主机有LED、LCD显示：主机采用中文液晶显示屏，菜单式操作，可显示日期、时间、护理级别（区分紧急呼叫和正常呼叫，紧急呼叫显示房间号，正常呼叫显示床位号）、呼叫床位号、系统状态等，紧急呼叫可切换正在通话的正常呼叫，有多个正常呼叫同时呼叫主机时，LED、LCD滚动显示床位号。
分机号任意设定：分机采用在线编码方式，可任意设定分机号。
不间断呼叫：主机可显示多路分机的呼叫，并记忆保持；不论主机是在待机、通话、还是广播状态下，分机均能正常呼入。
手持呼叫对讲：分机含手持呼叫器，能呼叫、解除呼叫、对讲，有LED显示状态。分机放音逼真清晰、不失真。
双工对讲：主机与分机之间为双工对讲，主机有免提及手柄两种通话方式。
三级护理：根据患者病情，可在主机上设置护理级别，有特护、高级、普通三种护理级别。
并机功能：主机有并机功能，同一条总线可并接4台主机，实现多级管理。
广播功能：可根据需要由主机引出音乐输入线输入音频信号，可同时对全部分机进行广播、宣教。
走廊显示屏：主机可外接液晶显示屏或点阵显示屏，可显示呼叫床位号，礼貌用语等。
联网功能：主机有485通讯接口，可与电脑联网。
故障自检：主机有开机自检功能，系统每次开机会对每路分机逐个检测，并显示故障分机号码。
可视对讲系统
运动医学楼二层至十五层每层设一套独立的可视对讲系统，共计14套。门口机在主电梯厅，液晶话机在每个护理单元的护士站，每个护士站安装一个可解门禁系统主电梯厅电磁锁的按钮，电源放在每层的弱电竖井内。该系统需要中标单位深化设计。
探视人员需进入护理单元，需按门口机呼叫护士站的值班人员，护士站的液晶话机接到呼叫后可放音乐提示值班人员，值班人员接通呼叫后，可清晰地看到探视人员并能实现双方对话，在值班人员确认该探视人员可进入护理单元后按出门按钮解除门禁。
楼宇自控系统
系统总体要求
楼宇自控系统控制室设在运动医学楼一层的中央控制管理室，内设服务器和工作站及通讯设备。工作站以计算机为核心，提供图形化界面，对建筑物内相关机电设备进行监视或控制，分布在各现场的直接数字控制器DDC能够对设备进行分散控制并可独立运行。
该系统主要由楼宇自控中央管理服务器及工作站、现场控制器（DDC）传感器和执行机构组成。
控制系统网络和设备的设置要满足系统响应时间要求、连接控制器数量制要求、系统总点数限制要求。
系统应具备良好的节能管理软件，系统正常运行后可以产生显著的节能效益，并有详细的节能管理建议措施。
该楼宇自控系统应与中央集成管理平台完成功能集成和信息共享，实现与火灾自动报警及消防联动控制系统、安全防范系统的信息共享和联动功能，能与其他相关的工作站或控制器通过网关进行集成，建成功能完善的楼宇设备管理中心。
系统网络结构
根据国家标准JGJ/T16-92的要求，楼宇自动控制系统网络由管理层网络和控制层网络构成，服务器与工作站为管理层设备，应完全支持TCP/IP、Ethernet等网络技术，DDC为控制层设备，应完全支持TCP/IP、Ethernet、BACnet、LonWork、RS485等网络技术，以实现集中管理，分散控制，以提高系统的可靠性。
工作站应能访问DDC，并能通过DDC访问末端设备控制器，确保数据的一致性和实时性。
控制网络采用成熟的通信技术，确保工作站与DDC的数据交换，提高信息传送的可靠性。
支持TCP/IP、BACNet、Lontalk、OPC等协议，符合有关的国际标准和国家标准及规范。
楼宇自控系统的功能分析
冷源系统，冷冻机部分由两台3165kW大机组及一台1758kW小机组构成。其中两台大机组，配置大冷冻泵、大冷却泵各3台（2用1备）及大冷却塔两台（2用0备）；小机组配置小冷冻泵、小冷却泵各两台（1用1备）及小冷却塔一台（1用0备）见图3。
冷却塔的功能为向冷冻机提供合适温度的冷却水。针对本项目的特殊制冷需求，可分为两种运行模式：
冬季：冷冻系统主要用于医院净化区，负荷较低，故只开3#小冷塔，控制方式比较简单，主要依据出水温度与启动条件关系，开启关闭3#冷却塔及调节旁通阀门，以达到向冷冻机提供合适温度的冷却水的目的。
夏季：冷冻系统主要用于医院的整体制冷，负荷较大，故需开启1#、2#大塔，控制方式较为复杂，依据设备间的运行时间累计，并通过出水温度与启动条件及故障的对应关系，计算出常规、加载、故障等不同模式，选择出运行时间最短的设备启动，以达到最佳的运行效果。
结语
综上，是北医三院改扩建项目建设过程中智能化系统案例的具体描述。在交付使用后，我们体会到医院智能化系统发展迅速，建设单位要根据医疗功能使用需要统筹兼顾，为将来发展留有余地。该项目楼宇自控系统原设计院初设2000点，根据医院实际需求增加了风机盘管的现场控制，风机盘管的电源控制，UPS监视系统，冷水机组群控程序等，深化设计后的点位增加到6000点左右。
设计理念
现代化医院的建设理念有“智能化医院”、“数字化医院”、“绿色医院”。智能化包括3A，即办公自动化（OA）、楼宇自动化（BA）、通信自动化（CA）以及联系三者的系统集成中心。数字化医院要实现“三无”、“四化”，即无纸化、无胶片化、无线化，以及建筑智能化、医疗数字化、管理信息化、资源社会化。国办发[2013]1号文件《绿色建筑行动方案》明确要求医院建筑自2014年起全面执行绿色建筑标准。可理解为“绿色医院”是目标、方向；智能化、信息化和数字化技术是手段、方法。医院智能化建设应该遵循这样的原则：以人为本，按需设置，量身定做，适度超前。
信息基础设施系统
北医三院改扩建工程医院信息基础设施系统包括：通信接入及信息网络系统、电话交换系统、综合布线系统、手机信号覆盖系统，以及医院机房工程5部分内容。通信接入及信息网络系统主要包括内网、外网、无线网。
信息网络系统
改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼的综合布线系统信息点，设计院的初步设计3500点（每间病房两个信息点、办公室两个信息点、护士站5个信息点、诊室两个信息点、其他辅助用房没有信息点等），但根据医院的实际情况，以上设计远远不能满足医院的信息需求。于是在征求了使用科室的意见后，规划了改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼信息点的布置原则：
病房：每间病房每张病床配置两个信息点（语音、数据），每间病房配置两个信息点（医生查看患者信息）；办公室：每个办公桌（6m2）配置两个信息点；功能性用房（空调机房、排风机房、污洗房等）：配置两个信息点；医疗设备用房：按我院医工处提供的大型医疗设备信息点配置表布点（医工处提供）；诊室：单人诊室，配置3个信息点（医生工作站、语音、医疗设备），双人或双人以上诊室，每个医生配置两个信息点；医疗辅房（治疗室、处置室、配药室）：根据医疗设备数量配置相应的信息点；护士站：配置14个信息点（现在护士站上的医疗设备非常多，按我院原来每个护士站配置5个信息点已经远远不能满足医疗上的需求，根据咨询的意见，每个护士站配置14个信息点）；
公共区域：收费大厅、发药大厅、二次候诊、共享大厅等公共区域的结构柱或精装面上配置流媒体信息点；排队叫号系统信息点配置：每间诊室配置1个信息点，在一次候诊区配置两个信息点（供两个叫号屏幕）。
按以上布置原则，共配置8000个信息点，平均不到10m2一个信息点（不包括无线网信息点）。
电话交换系统
语音（电话）系统的前端在教学科研楼三层（电话机房），语音前端配置程控交换机，整个院区可带电话4000门，为改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼配置2000门（运动医学楼600门、门急诊医技楼1400门）。
因为医院的语音与数字采用综合布线的方式，电话与网络同上综合布线系统的机柜，跳线跳到程控交换机上用做语音；跳线跳到网络交换机上用做数字，这种布线方式非常灵活、方便，在工程中已经得到广泛的应用。
综合布线系统的构架
建筑物子系统。医院的信息中心（网络总机房）在五官科大楼八层，改扩建项目中运动医学楼和门急诊医技楼的信息中心分别在门急诊医技楼七层信息备灾机房和运动医学楼一层信息机房。从五官科大楼八层网络总机房敷设120芯单模光纤、40根多模光纤到门急诊医技楼七层信息备灾机房，并在备灾机房配置主网络交换机（设备配置等同主网络总机房设备配置），在主网络机房出现故障时，由备灾机房的网络支持我院的正常网络运行。
管理子系统。建立完善的系统管理规划和标签系统。所有标签的标准遵循TIA/EIA606标准。所有线缆必须单独标签，线缆的两端及中途可为人接角的地方须加上标签。所有配线架都应使用标签予以标识，配线架上的模块和端口需单独标签。所有信息端口须以标签加以标识，并清楚地表明其用途。
设备间子系统。结构化布线系统各设备间的语音配线架、数据模块配线架和光纤配线架安装在600mm×800mm机柜/机架内（机柜的尺寸应根据竖井的面积而相应调整），机柜四面都带锁。语音配线架应使用可翻转双面打线的IDC卡接式配线架，配线架连接块须达到六类的性能。语音配线架的电缆安装方式可不中断通讯服务更换IDC连接块，垂直光纤为8芯多模光缆。
主干线子系统。干线子系统作为结构化布线系统的骨干部分，由连接各设备间（包括电信间）的管理子系统之间的室内干线线缆（大对数UTP电缆和光缆）构成。
配线（水平）子系统。配线（水平）子系统为六类非屏蔽系统，要求所用缆线、模块、配线架和跳线均为同厂商的六类非屏蔽。
工作区子系统。信息插座面板的使用及安装要求。
机房工程
机房通常指信息中心机房和消防控制机房这两大机房。施工图设计时要考虑机房在建筑物区域内的空间位置，平面尺寸、设备布置、配套设备设施解决方案。如：UPS设备、恒温恒湿空调、电缆桥架、管井空间分布等。《电子计算机机房设计规范》GB/T501714-2008已经把机房工程列为一个专项，防雷接地、精密空调等相关内容都被纳入到其中。改扩建项目机房设计要统筹考虑，兼顾长远，满足现状。医院门急诊楼七层设计信息机房约100㎡，运动医学楼一层设置消防中心控制室约100㎡，集中设置中心机房运行管理有助于节省人力物力。但是，在建设项目实施过程中要全面考虑医院楼宇网络接入和输出的路由问题。 对于机房的要求为：地面需敷设全钢抗静电地板，且地板高度不小于30cm；防火门必须外开；机房内要求有独立温控；机房内要求独立供电；机房内必须满足防水、防火、及防雷接地（房间铺铜带）的需求。
网络
网络分为外网、内网、无线网。
UPS配电系统
在改扩建工程中为综合布线系统配置了两套UPS，一套100kw/h，负责门急诊医技楼网络设备供电；一套40kw/h负责运动医学楼网络设备的供电。为安防系统配置一套60kw/h的UPS，负责整个改扩建工程安防系统的设备供电。
医护对讲系统
主机有LED、LCD显示：主机采用中文液晶显示屏，菜单式操作，可显示日期、时间、护理级别（区分紧急呼叫和正常呼叫，紧急呼叫显示房间号，正常呼叫显示床位号）、呼叫床位号、系统状态等，紧急呼叫可切换正在通话的正常呼叫，有多个正常呼叫同时呼叫主机时，LED、LCD滚动显示床位号。
分机号任意设定：分机采用在线编码方式，可任意设定分机号。
不间断呼叫：主机可显示多路分机的呼叫，并记忆保持；不论主机是在待机、通话、还是广播状态下，分机均能正常呼入。
手持呼叫对讲：分机含手持呼叫器，能呼叫、解除呼叫、对讲，有LED显示状态。分机放音逼真清晰、不失真。
双工对讲：主机与分机之间为双工对讲，主机有免提及手柄两种通话方式。
三级护理：根据患者病情，可在主机上设置护理级别，有特护、高级、普通三种护理级别。
并机功能：主机有并机功能，同一条总线可并接4台主机，实现多级管理。
广播功能：可根据需要由主机引出音乐输入线输入音频信号，可同时对全部分机进行广播、宣教。
走廊显示屏：主机可外接液晶显示屏或点阵显示屏，可显示呼叫床位号，礼貌用语等。
联网功能：主机有485通讯接口，可与电脑联网。
故障自检：主机有开机自检功能，系统每次开机会对每路分机逐个检测，并显示故障分机号码。
可视对讲系统
运动医学楼二层至十五层每层设一套独立的可视对讲系统，共计14套。门口机在主电梯厅，液晶话机在每个护理单元的护士站，每个护士站安装一个可解门禁系统主电梯厅电磁锁的按钮，电源放在每层的弱电竖井内。该系统需要中标单位深化设计。
探视人员需进入护理单元，需按门口机呼叫护士站的值班人员，护士站的液晶话机接到呼叫后可放音乐提示值班人员，值班人员接通呼叫后，可清晰地看到探视人员并能实现双方对话，在值班人员确认该探视人员可进入护理单元后按出门按钮解除门禁。
楼宇自控系统
系统总体要求
楼宇自控系统控制室设在运动医学楼一层的中央控制管理室，内设服务器和工作站及通讯设备。工作站以计算机为核心，提供图形化界面，对建筑物内相关机电设备进行监视或控制，分布在各现场的直接数字控制器DDC能够对设备进行分散控制并可独立运行。
该系统主要由楼宇自控中央管理服务器及工作站、现场控制器（DDC）传感器和执行机构组成。
控制系统网络和设备的设置要满足系统响应时间要求、连接控制器数量制要求、系统总点数限制要求。
系统应具备良好的节能管理软件，系统正常运行后可以产生显著的节能效益，并有详细的节能管理建议措施。
该楼宇自控系统应与中央集成管理平台完成功能集成和信息共享，实现与火灾自动报警及消防联动控制系统、安全防范系统的信息共享和联动功能，能与其他相关的工作站或控制器通过网关进行集成，建成功能完善的楼宇设备管理中心。
系统网络结构
根据国家标准JGJ/T16-92的要求，楼宇自动控制系统网络由管理层网络和控制层网络构成，服务器与工作站为管理层设备，应完全支持TCP/IP、Ethernet等网络技术，DDC为控制层设备，应完全支持TCP/IP、Ethernet、BACnet、LonWork、RS485等网络技术，以实现集中管理，分散控制，以提高系统的可靠性。
工作站应能访问DDC，并能通过DDC访问末端设备控制器，确保数据的一致性和实时性。
控制网络采用成熟的通信技术，确保工作站与DDC的数据交换，提高信息传送的可靠性。
支持TCP/IP、BACNet、Lontalk、OPC等协议，符合有关的国际标准和国家标准及规范。
楼宇自控系统的功能分析
冷源系统，冷冻机部分由两台3165kW大机组及一台1758kW小机组构成。其中两台大机组，配置大冷冻泵、大冷却泵各3台（2用1备）及大冷却塔两台（2用0备）；小机组配置小冷冻泵、小冷却泵各两台（1用1备）及小冷却塔一台（1用0备）见图3。
冷却塔的功能为向冷冻机提供合适温度的冷却水。针对本项目的特殊制冷需求，可分为两种运行模式：
冬季：冷冻系统主要用于医院净化区，负荷较低，故只开3#小冷塔，控制方式比较简单，主要依据出水温度与启动条件关系，开启关闭3#冷却塔及调节旁通阀门，以达到向冷冻机提供合适温度的冷却水的目的。
夏季：冷冻系统主要用于医院的整体制冷，负荷较大，故需开启1#、2#大塔，控制方式较为复杂，依据设备间的运行时间累计，并通过出水温度与启动条件及故障的对应关系，计算出常规、加载、故障等不同模式，选择出运行时间最短的设备启动，以达到最佳的运行效果。
结语
综上，是北医三院改扩建项目建设过程中智能化系统案例的具体描述。在交付使用后，我们体会到医院智能化系统发展迅速，建设单位要根据医疗功能使用需要统筹兼顾，为将来发展留有余地。该项目楼宇自控系统原设计院初设2000点，根据医院实际需求增加了风机盘管的现场控制，风机盘管的电源控制，UPS监视系统，冷水机组群控程序等，深化设计后的点位增加到6000点左右。