樓宇自控系統(tǒng)就是對建筑物內(nèi)的各種機電設施進行全面的計算機監(jiān)控管理，一個高質(zhì)量的樓宇自控系統(tǒng)是智能化醫(yī)院建設中必不可少的硬件設施。隨著樓宇自控系統(tǒng)在醫(yī)療設備管理中的應用，智能化醫(yī)院建筑已成為醫(yī)療建筑的重要組成部分。
一、智能化醫(yī)院的概念
所謂智能化醫(yī)院就是在醫(yī)院采用智能化系統(tǒng),對醫(yī)院結構(包括建筑使用的結構、人流物流的結構、系統(tǒng)設置的結構等)進行優(yōu)化，合理調(diào)配人流、物流和信息流,建立以人為本的智能化醫(yī)院環(huán)境,將高質(zhì)量的服務與高效的管理有機結合,創(chuàng)造出安全、舒適、溫馨的環(huán)境,從而節(jié)省人力物力、降低運營能耗,最終為患者提供快捷，便利的服務，為醫(yī)護人員提供良好的工作環(huán)境。
醫(yī)院樓宇智能化系統(tǒng)由臨床信息系統(tǒng)（CIS）、管理信息系統(tǒng)（MIS）、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、建筑信息系統(tǒng)（BIS）三部分組成，如下所示：
其中，建筑信息系統(tǒng)(BIS)即樓宇自控系統(tǒng)在智能化醫(yī)院中起著關鍵的作用。
二、樓宇自控系統(tǒng)解決方案應用于智能化醫(yī)院的必要性
病人的治療與康復、醫(yī)護人員的健康對于醫(yī)療環(huán)境的舒適性要求極高。同時良好的空氣品質(zhì)也是治療疾病、減少感染、降低死亡率的重要技術保障。因此，對于醫(yī)療環(huán)境的特殊要求應給予充分的關注。
以下是關于醫(yī)療環(huán)境的幾個特殊要求：
1、極高的空氣凈化功能
醫(yī)療手術室等場所空氣潔凈程度直接關系到患者生命，另外，醫(yī)療是患者集中、空氣污染較嚴重的場所，比較恒定的溫度和相對封閉環(huán)境會增加感染幾率。所以醫(yī)療空調(diào)必須具備高效率且持久穩(wěn)定的空氣凈化功能，以消除空氣中的微生物和化學氣體污染。
2、極高的設備自身潔凈度
為了保證空氣潔凈度，醫(yī)療空調(diào)設備內(nèi)部及通風管道內(nèi)部必須潔凈，否則會導致細菌大量繁殖，造成室內(nèi)空氣的“二次污染”。要解決這個問題必須選擇開放式空調(diào)設備，便于維護人員定期清洗空調(diào)設備及通風管道內(nèi)部。
3、充足的新風量
病人對空氣新鮮度依賴度很高，特別是病房，往往都有多個陪護人員，新風量的不足很容易導致因缺氧而加重病情或引發(fā)其它病癥。如果要保證充足的新風量，除了設備外還要有專門的儀器來實時檢測。
4、有組織的氣流流向
氣流組織形式直接影響細菌和有害物的擴散，甚至造成交叉感染和化學、放射物污染。新風應從低位進入室內(nèi)，使房間形成“新風湖”。
5、適宜的溫、濕度
溫度是治療疾病的一種手段。不同類型的病人有不同的溫度要求，病人的體質(zhì)較弱對溫度非常敏感，輕微的溫度波動都會引起病情的加劇。許多醫(yī)療設備對溫度也有特殊要求。濕度則與病原體密切相關，濕度越大細菌存活時間越長；一些特殊病人如呼吸道疾病患者要求有嚴格的濕度控制；精密的醫(yī)療設備只有在一定濕度下才能正常工作。醫(yī)療空調(diào)的各個區(qū)間應可以獨立調(diào)控溫、濕度。
6、低噪音的醫(yī)療環(huán)境
噪音不僅影響病人的休息，更影響病人的康復，還會增加醫(yī)護人員的壓力、削弱他們的注意力和思考力。空調(diào)系統(tǒng)是醫(yī)院噪音的主要來源，必須給予高度重視。
7、極高的可靠性
醫(yī)院是不能停止運行的公共服務機構，這一特點決定了其空調(diào)系統(tǒng)不允許出現(xiàn)任何差錯。一些重要部門如手術室、分娩室、監(jiān)護室、早產(chǎn)嬰兒室等，如果空調(diào)系統(tǒng)突然發(fā)生停機故障，可能會危及患者生命，所以醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的可靠性要求比任何地方都高。
8、必須定期維護保養(yǎng)
空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部灰塵、細菌堆積，溫、濕度又非常適宜細菌生長，因而空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部會成為細菌的溫床，對室內(nèi)空氣產(chǎn)生嚴重污染。因此，空調(diào)末端和空氣凈化裝置及風管須易于應拆洗，便于定期維護保養(yǎng)。
9、必須定時監(jiān)測
為了保證醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)的正常運行和室內(nèi)空氣品質(zhì)，必須制定嚴格的監(jiān)測制度，對空氣質(zhì)量進行定時監(jiān)測。尤其是其中的一些重要指標，如空氣含塵濃度、含菌量、含氧量需要進行定時檢測。
為了滿足醫(yī)療環(huán)境的特殊要求，需要對樓宇內(nèi)的設備進行監(jiān)控。因此能夠保證醫(yī)療環(huán)境的舒適性，提高醫(yī)院內(nèi)設備的運行效率的樓宇自控系統(tǒng)解決方案對于智能化醫(yī)院十分重要。
三、醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)設計原則和設計依據(jù)
1.設計原則和設計依據(jù)
在醫(yī)院建筑的樓宇自控系統(tǒng)中，按照“設備先進、技術完備、功能齊全、配置合理、節(jié)約資金”的原則進行樓宇自控系統(tǒng)設計。
實用性和先進性
醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)按照智能建筑設計標準來進行設計，并且參照相關的醫(yī)院行業(yè)設計規(guī)范，設備需要采用目前國際上的主流技術和系統(tǒng)產(chǎn)品，保證前期所選型的系統(tǒng)與今后系統(tǒng)性能提升在技術先進性方面的可延續(xù)性。
標準化和結構化
醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)設計除依照國家有關的標準外，還根據(jù)系統(tǒng)的功能要求做到系統(tǒng)的標準化和結構化，能綜合體現(xiàn)出當今的先進技術。
樓宇集成系統(tǒng)是一個完全開放性的系統(tǒng)，通過編制相關分控制系統(tǒng)的接口軟件，將解決不同系統(tǒng)和產(chǎn)品間接口協(xié)議的“標準化”，以使它們之間具備“互操作性”。所有接口均基于標準的TCP/IP數(shù)據(jù)接口協(xié)議和內(nèi)容。
集成性和可擴展性
醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)設計遵循全面規(guī)劃的原則，并有充分的余量，以適應將來發(fā)展的需要。樓宇自控產(chǎn)品需要集成各種通訊標準協(xié)議，包括LON、BACnet、KNX、Modbus、M-BUS等協(xié)議，同時主控器內(nèi)置網(wǎng)關功能，可以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換接入醫(yī)療設備。
所提供的系統(tǒng)應用軟件，嚴格遵循模塊化的結構方式進行開發(fā)；系統(tǒng)軟件功能模塊完全根據(jù)用戶的實際需要和控制邏輯來編制；
可靠性
樓宇自控系統(tǒng)擔負著整個醫(yī)院建筑內(nèi)的設備正常運行的責任，出現(xiàn)任何故障都會給醫(yī)院帶來嚴重的損失。
醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)需要是一個可靠性和容錯性極高的系統(tǒng)，使系統(tǒng)能不間斷正常運行并且有足夠的延時來處理系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，以確保在發(fā)生意外故障和突發(fā)事件時，系統(tǒng)能保持正常運行。
綜合節(jié)能管理的合理性
在醫(yī)院應用的樓宇自控系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)，應采用準確的方法來計量、合理的算法來統(tǒng)計及分析樓宇內(nèi)設備的能源消耗，以達到節(jié)能管理的目的。
樓宇自控系統(tǒng)可以對醫(yī)院內(nèi)的設備進行合理控制，同時根據(jù)能源在線管理系統(tǒng)給出的用能分析數(shù)據(jù)，做到按需分配能量，提高醫(yī)院設備的節(jié)能性。
四、醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)方案設計
1.設計目的
1）在醫(yī)院建筑中，使正在使用的區(qū)域和功能房間能達到設計的空調(diào)效果，而未使用的區(qū)域的功能房間不開通空調(diào)系統(tǒng)；其他如通風等消耗能源大的區(qū)域按照設定的時間來啟動設備，最大限度地節(jié)約能耗和運行成本。這樣做不但能滿足實際的使用效果，也能有效地節(jié)省運行成本和節(jié)約能耗。同時樓宇自控系統(tǒng)可以對各分路做好時間及運行狀態(tài)的記錄，便于統(tǒng)一管理。使醫(yī)院大樓內(nèi)的機電設備通過計算機技術進行全面有效的監(jiān)控和管理，以確保建筑物內(nèi)舒適和安全的辦公環(huán)境，同時實現(xiàn)高效節(jié)能的要求。
2）從現(xiàn)代化管理來考慮，樓宇自控系統(tǒng)可以采集很多的數(shù)據(jù)，如醫(yī)院內(nèi)的用水、電、燃氣數(shù)據(jù)、冷熱量計量及各種傳感器所采集的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為醫(yī)院管理者分析設備運行狀況、維修時間、能源狀況、費用計算都提供了依據(jù)，醫(yī)院管理者根據(jù)采集的數(shù)據(jù)可以進行各種分析與處理，可以指導制定維護計劃、備品備件的庫存量設置、成本核算、各類的收費依據(jù)等等。
3）從醫(yī)院特殊的功能需求考慮，樓宇自控系統(tǒng)可以滿足醫(yī)院對環(huán)境的特殊要求，包括對房間潔凈度的控制、房間溫濕度的控制、微壓差控制、風量控制等，如下所示：
A.潔凈度控制——醫(yī)院潔凈手術部的各類用房按細菌濃度劃分為百級、千級、萬級、十萬級四個級別，并以空氣潔凈度級別作為必要的保障條件。手術部的潔凈度是一個綜合指標，不僅要在手術部的裝飾、選材、施工和凈化空調(diào)機組的選型上進行綜合精心的考慮；同時在樓宇自控系統(tǒng)中通過合理地設置監(jiān)控點，及時反映手術部智能化系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的內(nèi)部環(huán)境和工藝設備參數(shù)狀況。
B.溫濕度控制——在潔凈手術部溫濕度控制中，強調(diào)了對濕度的優(yōu)先控制，這是區(qū)別于普通空調(diào)自控系統(tǒng)的最重要一點。這是因為，據(jù)研究，相對濕度50％時，細菌浮游lO分鐘后即可滅除，相對濕度更高或更低時，即使經(jīng)過2小時，大部分的細菌還活著。樓宇自控系統(tǒng)通過設置合理的室內(nèi)溫濕度參數(shù)，及時將手術室內(nèi)的細菌滅除，保證患者手術過程中環(huán)境的安全。
C.微壓差控制——為防止非潔凈空氣的污染，高級別的區(qū)域相對低級別的區(qū)域需要保持一定的微正壓，最大靜壓差不大于30Pa，不能因壓差產(chǎn)生哨音。規(guī)范中要求相臨兩室的靜壓為5Pa～10Pa，對室外直接相通的區(qū)域應保持不小于15Pa的正壓。如果某手術室為傳染手術室，則需要其保持相對的微負壓。樓宇自控系統(tǒng)通過設置合理的室內(nèi)送風量和回風量的差值，保證手術室的微壓差目標。
D.風量控制——手術部的新風量需要滿足60m3／h·人、4～6次換氣／h，同時補充室內(nèi)的排風并能保持室內(nèi)的正壓，一般對百級手術室每間不小于1000m3／h，對千級、萬級手術室每間不小于800m3／h，對十萬級手術室不小于600m3／h。樓宇自控系統(tǒng)通過設置合理的新風量，保證手術室內(nèi)的風量控制要求。
2.設計范圍
針對醫(yī)院樓宇的特點，為醫(yī)院的樓宇自控系統(tǒng)提供系統(tǒng)設計、軟件和設備供貨安裝、系統(tǒng)安裝調(diào)試、系統(tǒng)連動調(diào)試、用戶培訓、驗收及售后服務等。主要包括如下子系統(tǒng)：冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)通風系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電設備監(jiān)控系統(tǒng)、電梯監(jiān)視系統(tǒng)、醫(yī)療用氣系統(tǒng)監(jiān)控、醫(yī)療空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)。
醫(yī)院樓宇自控系統(tǒng)不僅要對建筑內(nèi)的制冷、供熱、通風和空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等設備實現(xiàn)監(jiān)控管理，同時要對醫(yī)療用氣設備、醫(yī)院內(nèi)的空氣質(zhì)量等進行監(jiān)控，以保證患者就醫(yī)環(huán)境的舒適性和安全性。
3.優(yōu)化能源管理
醫(yī)院建筑中的樓宇自動控制系統(tǒng)通過各現(xiàn)場控制器對樓宇內(nèi)的各類機電設備進行監(jiān)視和控制，統(tǒng)一調(diào)配所有設備用電量，可以實現(xiàn)用電負荷的最優(yōu)控制，有效節(jié)省電能，減少不必要的浪費。
通過分析目前有關醫(yī)院建筑的工程案例，并結合在樓宇自動控制領域多年的行業(yè)經(jīng)驗，對醫(yī)院的主要能耗進行了一個整體的預測分析：
空調(diào)：占總耗能的60%左右（或更高），至少為50%
照明：占總耗能的23%-45%
水泵：占總耗能的13%~15％左右
電梯：占總耗能的8%左右
醫(yī)院擁有龐大的建筑面積，在整個樓宇投入使用后，電力的消耗是非常驚人的，在醫(yī)院大樓中各種設備都是“耗電大戶”。
在醫(yī)院建筑中配置樓宇自控系統(tǒng)后，可以實時采集醫(yī)院內(nèi)用能設備的耗電量、耗水量等，并且通過統(tǒng)一的能源管理平臺對醫(yī)院進行綜合管理。
4.樓宇系統(tǒng)網(wǎng)絡架構（以臺達LOYTEC樓宇自控系統(tǒng)為例）
1）管理層：LWEB-900樓控管理平臺。
2）整合層：包括自動化服務器LINX、協(xié)議路由器、第三方設備接口。
3）現(xiàn)場控制層：包括現(xiàn)場DDC控制器、第三方控制器等
4）感控層：以現(xiàn)場的設備為主，包括新風機、送風機、冷凍機組等。
