医院弱电系统设计实例及探讨.doc
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医院弱电系统设计实例及探讨
引言：
由于我国医疗卫生事业的发展，许多医院都先后进入了“改善医疗环境”的建设阶段，各地医院都在积极改造现有的医院大楼，或者兴建新型的现代化医院大楼。
医院大楼功能复杂，它的设计涉及到建筑学、护理学、卫生学、临床医学工程学，加之医学发展快，同各种现代的高新技术相互渗透和结合，都影响医院大楼的功能布局的设计。
而以人为本应是现代化医院的核心设计理念。
运用国内外先进的计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、办公自动化技术等运用在医院中，提供温馨、舒适的就医和工作环境，提高工作效率、降低医疗成本、实现安全可靠运行、提高服务的响应速度，使建成后的医院高效、稳定的运营是我们设计者的责任,而设计深度的把握是我们设计者需要探讨的课题。
下面将我们的设计实例介绍给大家，仅供参考。
一、工程概况：
本工程按功能分为新病房楼和医技楼。
新病房楼建筑面积26990m2；地下一层，主要为自行车库及各种机房、库房；地上共十一层；首层为大堂、住院办公、病例档案室、消防控制室、保安监控室、网络机房、休息室、咖啡厅等，二层为CCU病房、血透室等，三层、四层为家庭化儿科、妇产科病房，五层为综合科病房，六～八层为外科病房，九层为高干病房，十层为ICU病房和教学室，十一层手术室等；属于一类建筑，建筑主体高度58.7m。
为框架剪力墙结构，条形基础。
医技楼建筑面积5948m2；地下一层，主要为自行车库；地上五层，主要为医疗；建筑主体高度21.4m。
为框架结构，独立基础。
二、设计内容与范围:
本设计为在原有大楼主体设计已经完工的情况下进行的智能化专项补充设计；包括红线内的以下内容：
电话与计算机网络综合布线系统；楼宇自控系统；防盗报警系统；闭路电视监控系统；门禁管理系统；电子巡更管理系统；医院护理呼叫系统；特护病房管理系统；远程医疗教学系统；LED显示屏系统；医院考勤管理系统；卫星接收及有线电视系统；机房设计；
三、各系统配置及实现功能描述：
1.电话与计算机网络综合布线系统:
将公用通信网上光纤、铜缆线路系统引入新病房楼一层网络机房内。
楼内电话主干采用三类大对数线缆/网络主干采用6芯多模光纤。
从新病房楼一层网络中心分别引至本楼一、四、七、十层网络设备间及经由室外弱电沟引至医技楼三层网络设备间；网络设备间设置在新病房楼及医技楼的弱电竖井内。
水平布线系统采用六类非屏蔽双绞线及同类连接硬件、接插软线或跳线，带宽达百兆，从各设备间分别引至各信息插座。
本工程的综合布线系统采用组合压接方式、模块化结构、星型布线方法并具有开放系统，支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务的需要。
为了满足本工程医院信息管理系统中对病员、医护人员、对卫生经济及医疗的管理等多渠道信息流的要求，经过与甲方反复磋商，最后决定分别在新病房楼和医技楼的主任办公室设1个双孔信息插座（1个语音点、1个数据点）、医生办公室设10个双孔信息插座、办公室设2个双孔信息插座、会议室设4个双孔信息插座、登记室设2个双孔信息插座、医技室设2个双孔信息插座、护士办公室、诊室、发药室、化验室、手术室等部门设语音、数据信息点。
办公室按每5-8平米设一个双孔信息插座（注：
每个单孔信息插座为语音点，每个双孔信息插座包含1个语音点及1个数据点）。
考虑到现代化医院对病房家庭化的要求，为了提高治疗效果，增加病员的亲切感，产生“人至如归”的感觉，我们在新病房楼的每个多人间病房增设1个语音点，每个单人间病房增设1个语音点、1个数据点。
满足如下技术要求：
⑴符合最新的国际标准ISO/IEC11801及TIA/EIA568标准，充分保证计算机网络的高速、可靠的信息传输要求。
⑵能在现在和将来适应技术的发展，所有插座端口都支持数据通讯、话音和图像传递。
⑶所有接插件都应是模块化的标准件，以方便将来有更大的发展时，很容易地将设备扩展进去。
⑷能够支持1000MHz的数据传输，可支持以太网、高速以太网、ATM、ISDN等网络及应用。
⑸系统采用星形物理布线结构。
⑹系统采用标准化信息插座、线缆和配线架，能满足灵活的应用要求，即任一信息点能够方便地任意连接计算机或电话。
⑺系统应支持高速网络技术的信息传输，能满足所支持的电话、数据、图像、视频信号等业务的分级要求，并选用相应等级的缆线和硬件设备。
⑻系统组成的各功能模块应通过有关部门的质量认证。
⑼系统的接地采用综合地线系统，其接地电阻小于0.2欧姆。
⑽系统运行稳定可靠，各种技术指标达到国内同类系统的先进水平。
⑾遵循GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》与GB/T50312-2000《建筑与建筑群综合布线工程验收规范》。
⑿建立100/1000M以太网计算机网络系统。
整个网络系统采用二级三层交换，为星型拓扑结构。
新病房楼网络中心到医技楼网络设备间采用1000M传输方式，从网络设备间到信息点采用100M传输方式，在网络中心设千兆主交换机、楼内设备间设百兆分组交换机。
为了与广域网连接，在网络中心配置1台路由器，采用DDN专线进行连接，为了实现高效、安全的网络管理及信息发布交换，在网络中心配置相应的服务器及软件支持平台。
建设要求
⑴综合布线系统应有独立线槽（管），以保证网络系统的安全。
⑵敷设管槽时需与土建及装修配合，采用吊顶内安装或地面走线槽。
需预留一定线槽空间。
并充分考虑消防、防雷因素及日后的维护等。
⑶综合布线系统建筑物主干布线子系统的垂直主干路由是各个楼层之间相互连接的骨干路由，利用弱电竖井连贯相接，各种系统的主干缆线通过弱电竖井，分别与各设备机房（业务房）的有关配线（包括光纤配线架）相接，形成整个综合布线系统的骨架。
⑷弱电竖井中和各个楼层均采用金属线槽（或桥架），以便敷设综合布线系统的缆线。
线槽的路由和位置在楼层内均设在公共部位（如走廊）的吊顶内，既隐蔽安全，也较美观，维护较为方便。
⑸各楼层的水平布线子系统的缆线，由线槽引接到各个信息点处，均采用预埋在墙壁内，吊顶中或地板下暗敷管路，暗管管径一般采用15mm或20mm，最大管径不超过25mm。
金属管路暗敷到离地面30cm或桌面附近的信息插座装设的位置处，以便用户通过综合布线装设各种终端设备。
2.楼宇自控系统：
本工程设楼宇自动控制系统，对新病房楼和医技楼的中央冷冻冷却系统、生活和空调热交换系统、手术室及特护病房的洁净空调系统、新风系统、送排风系统、医院给水系统及废水系统、医用气体、电梯、照明、变配电系统和设备进行监测及节能控制；
楼宇自控系统是一个集成的、整体优化的系统，本系统的控制器采用集散式配置。
通过高级的网络控制器对分散在现场的DDC控制器进行集中管理，以满足大厦整体的管理和控制过程。
由现场DDC控制器对分散于楼中各处的机电设备进行采样及控制。
充分体现集中管理，分散控制的思想。
楼宇自动控制系统控制中心设在新病房楼一层，与消防控制室合用。
⑴中央冷冻冷却系统
本工程自控中央冷冻冷却系统包括：
冷水机组，冷却塔，冷冻水泵，冷却水泵。
由中央冷冻冷却系统按每天预先编排的程序对以上所述设备进行优化控制，具体功能如下：
冷水机组
l 控制冷水机组启停；
l 监测运行状态；
l 监测冷水机组故障报警；
l 监测冷水机组手/自动状态；
l 监测冷水机组的冷冻出水和冷却出水的水流状态
l 测量冷水机组的冷冻水进出水温度（与冷冻水总管供回水温度互为校验）
l 控制冷冻出水管和冷却出水管上电动蝶阀的开启，并监测阀门状态
冷冻水泵
l 控制冷冻水泵启停；
l 监测冷冻水泵的运行状态；
l 监测冷冻水泵故障报警；
l 监测冷冻水泵手/自动状态；
l 监测冷冻水泵水流开关状态
冷却水泵
l 控制冷却水泵启停；
l 监测冷却水泵运行状态；
l 监测冷却水泵故障报警；
l 监测冷却水泵手/自动状态；
l 监测冷却水泵水流开关状态
冷却塔
l 控制冷却塔风机启停；
l 监测风机运行状态
l 监测风机故障报警
l 监测风机手/自动状态
l 监测冷却塔进出水温度
l 控制冷却塔进出水蝶阀开启，并监测蝶阀状态。
冷水机组群控与系统联动
l 测量冷冻水供/回水管之间的压差；
l 调节冷冻水供/回水旁通电动阀；
l 测量冷冻水总供/回水温度（与冷水机组冷冻水进出口温度互为校验）；
l 测量冷却水供/回水温度；
l 测量冷冻水用户侧回水流量
l 通过量度冷冻水用户侧的总供／回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷；
l 根据实际冷负荷来决定冷冻机的启停组合及台数,以达到最佳的节能状态；
l 根据机组启停情况控制相关水泵开关；
l 根据冷却塔运行台数及运行方式控制相关设备-------开关；
l 冷冻机、冷冻水泵、冷却水泵运行时间累积；
l 各联动设备的启停程序包括一个可调整的延迟时间功能，以便配合冷冻系统内各装置的特性。
各设备的启停联动顺序为:
a启动：
冷却塔进水电动蝶阀→冷却水泵→冷冻水泵→冷却塔风机→冷水机组；
b停止：
冷水机组→冷却塔风机→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔进水电动蝶阀；
通过安装在冷冻机房内的网络控制器（NCU）和直接数字式控制器DDC将按内部预先编写的软件程序来控制冷冻机启停的台数和相关设备的群控。
⑵生活和空调热交换系统
热交换系统由此系统楼控软件按预先编定的程序进行控制，具体的监控功能如下。
生活热交换
l 控制一次侧蒸汽调节阀，保持二次水温度的设定值。
l 测量二次侧供回水温度
空调热交换
l 控制一次侧蒸汽调节阀，保持二次水温度的设定值。
l 测量二次侧供回水温度
生活和空调热水泵
l 监测水泵手/自动转换状态，确认设备现是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；
l 当设备处于楼宇自控系统控制时，可控制水泵的启停；
⑶手术室及特护病房的洁净空调系统
由于洁净手术室是采用过滤器，对室内空气进行循环过滤，气流合理组织，以达到除菌目的。
所以对手术室内的温度、湿度、空气余压、进风量、空气洁净度及手术部所有的净化空调机组、风机的运行均需进行控制和监视；而特护病房由于在病人活动的范围内空气洁净度应满足达到100级的要求。
因此，手术室及特护病房的洁净空调系统除包括上述空调机组的具体监控功能外，还需以下监控功能：
l 监测净化空调机组的初效、中效及亚高效三级过滤器淤塞报警状态，及排风过滤机组的一级过滤器淤塞报警状态，当堵塞严重的情况下可提示操作人员进行适时的维修，同时因不需经常巡检可极大的节省日常维护时间及人力；
l 室内温/湿度监测；
l 室内CO2浓度的监测；
l 室内气压正负的监测，防止有些疾病的传染；
l 通过测定室内温度与设定点间的差值，实时计算并确定送风温度的设定点，以满足空调空间负荷需求；
l 通过测定室内湿度与设定点间的差值，实时计算并确定送风湿度的设定点；
l 通过控制空调机组加湿阀的开度，实时调整机组加湿量，实现对送风湿度设定点（可调整）的控制，确保人员舒适程度；
l 通过对测量所得新/回风温湿度计算确定室内/外空气焓值；
l 提供系统的运行报告，生成日、月报表，并打印各参数历史记录曲线，定时将统计资料传至中央数据库，以便其他职能部门共享；
安装在机房内的直接数字式控制器将按内部预先编写的软件程序来满足空调机的自动控制和操作顺序。
以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录，一般在手术部设系统控制分站统一安排手术的日程和手术室的使用，对手术室的各种准备进行统一管理，包括空调、照明的启动和关闭、手术室内正压、温湿度情况及各种气体是否达到要求等。
4.新风系统
由新风系统按预先编排的时间和程序进行控制。
具体监控功能如下：
l 监测风机手/自动转换状态，确认新风机组风机是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；
l 当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停；
l 监测热继电器状态，当风机供电主回路出现过流、过载等情况下进行报警，提示操作人员并自动停止风机；
l 监测初、中过滤器淤塞报警状态，当堵塞严重的情况下可提示操作人员进行适时的维修，同时因不需经常巡检可极大的节省日常维护时间及人力；
l 监测送风机压差状态，确认风机机械部分是否已正式投入运行，可区别机械部分与电气部分的故障报警；
l 测量水盘管表面温度，当温度低于设定值（可调整）时触发报警并联动一系列的防冻保护动作，如关闭新风阀并打开水阀等；
l 送风温度监测；
l 送风湿度监测；
l 通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，保证新风机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费；
l 控制新风风阀的开度；
l 提供系统的运行报告，生成日、月报表，并打印各参数历史记录曲线，定时将统计资料传至中央数据库，以便其他职能部门共享；
安装在机房内的直接数字式控制器（该控制器与现场设备是一对一的安装及控制方式）将按内部预先编写的软件程序来满足空调机的自动控制和操作顺序。
以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。
⑷送排风系统
l 监测手/自动转换状态；
l 监测设备运行状态；
l 监测设备热继电器故障报警状态；
l 当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制其设备的启停；
l 按预定的程序、时间等控制风机的启停；
l 提供设备的运行报告，生成日、月报表，并打印各参数历史记录曲线，定时将统计资料传至中央数据库，以便其他职能部门共享；
以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。
⑹给排水系统
楼控系统按预先编定的程序进行控制，具体的监控功能如下。
监测水泵手/自动转换状态，确认设备现是否处于楼宇自控系统控制之下；
l 当设备处于楼宇自控系统控制时，可根据水箱，水池的水位状态控制水泵的启停；
l 监测热继电器状态，当供电主回路出现过流、过载等情况下进行报警，自动停止水泵；
l 监测水泵状态，确认是否已正式投入运行；
安装在机房内的直接数字式控制器将按内部预先编写的软件程序来满足空调机的自动控制和操作顺序。
以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。
⑺照明监控系统
由楼控系统按每天预先编排的时间程序进行控制。
具体监控功能及分布如下：
l 根据时间控制各分区的照明；
l 监测手/自动转换状态，确认设备现是否处于楼宇自控系统控制之下；
l 当设备处于楼宇自控系统控制时，可控制回路的开关
l 监测回路开关状态；
l 监测回路故障报警；
l 统计各回路使用时间和用电量，提供运行报告，生成日、月报表，并打印各参数历史记录曲线。
定时将统计资料传至中央数据库，以便其他部门共享。
⑻电梯监控系统
l 监测电梯的运行状态
l 监测电梯的故障报警信号
l 通过楼控软件对每一部电梯的运行时间进行记录和统计。
并以文字或图形的方式显示和打印。
⑼变配电监控系统
本工程楼宇自控对变配电系统变压器、低压配电柜、高压配电柜、发电机进行监测。
楼控系统主要对该系统中的设备运行状态及运行参数进行监测，具体的监测功能如下：
高压配电柜
l 两路进线的三相电压、三相电流、功率因数、有功功率等参数
l 进出线高压断路器、联络断路器状态
l 四台变压器运行温度测量及超温报警
低压配电柜
l 进线的三相电压、电流、功率因数、有功功率及开关状态
发电机监测
l 三相电压、电流、频率、功率因数、有功功率及开关状态监测
l 油量报警和低温报警
l 发电机运行状态和故障报警
以上参数均可在操作站上以文字或图形显示、记录和打印。
⑽医用气体的监测
本工程设中心吸引及中心供氧监测系统；
本工程中心吸引系统是由中心负压吸引站、管道、吸引终端等组成。
用于病房、手术室、特护病房吸除痰、血、浓及其他体内污物。
根据甲方要求，本监测系统只要监测吸引系统的负压情况，负压在大气压环境下不高于0.02MPa（150mmHg）,不低于0.07MPa（525mmHg）即可，如果超限立即进行报警。
本工程的中心供氧系统采用集中供氧设备，由氧气瓶并联集中供氧，采用汇流排将多组氧气瓶并联后输出，可分组切换。
集中供氧设备由厂家成套供应，甲方要求我们只要监测氧气系统，使氧气压力保持在0.45Mpa即可，如果超限立即进行报警。
满足如下技术要求：
⑴保证医院生活和工作环境的舒适性：
对冷/热源、空调系统的最佳监控，温/湿度的自动调节，以及通风、给排水、照明等合理监控，为医院工作人员和病人提供舒适、便利的工作和生活环境，其控制参数的设定应满足病房楼和医技楼的需要，从而提高工作效率及治愈率。
⑵确保建筑物与内部人员整体安全水平和灾害防御能力：
通过对安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化，提高建筑物及内部人员与设备的整体安全水平和灾害防御能力，提供保证生命、财产、建筑物安全的措施。
⑶提供最佳的能源供应方案，实现合理的能源管理，以便节省能源：
暖通空调以及照明耗能很多，采取计算机优化算法和各种节能控制模型确保最大限度的节能，从而降低医院的运行费用。
⑷实现物业管理现代化：
楼宇自控系统的主要任务之一是管理建筑设备使其管理现代化，包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本。
⑸保证高可靠性、易扩展：
楼宇管理系统应为一先进,高性能,高可靠性,操作简单,扩展容易的自动化系统。
采用功能分级,软件与硬件分散配置的集散控制系统,现场控制域内的通讯应优先考虑为双总线（即以太网和LONWORKS互为备用双总线或以太网和BACNET互备用双总线）、无主式,点对点的同层通讯。
实现所有控制器均能上以太网并能通过INTERNET实现远程监控BAS的系统的运行。
双总线冗余备份确保整个系统不会因网络线短路、断线等故障中央站停止工作而影响分站功能和设备运转或影响区域网络通讯。
⑹联网和接口功能
为了考虑在实际运行过程中，整个医院的楼宇自控系统可以全部联网，所以要求系统在中央控制工作站之间，网络控制器之间，现场控制器之间或其相互之间，均能在网络上直接进行通讯，能通过网络获取所有设备的控制点状态，调用数据，并能对其它设备实施控制功能。
网络控制器具有标准通讯接口，如RS232、RS485，可使楼宇自控系统与消防报警系统、安全防范系统或其它第三方系统联网，当有火灾发生时，楼宇自控系统须对消防报警信号产生针对的实时响应，相互协调，并产生必要的联动：
关闭空调和日常使用电源等一系列动作。
在网络上联接的网络控制器、现场控制器的容量，可确保系统有充分的余量满足今后的扩充要求。
网络设备具有信息和报警缓冲寄存器，可防止信息丢失。
网络能对错误进行自动校验、改正、以保证传输数据的可靠性。
系统必须有实时时钟同步功能，能对所有的中央控制工作站、主控器和现场控制器进行自动校正时间。
系统构成
1.中央控制室
⑴服务器：
服务器负责系统内各种文件的存储、传输与打印，备有本系统所需的各种软件及足够丰富的图形库，可生成各种操作图形界面及操作软件供操作站及现场控制器使用。
同时兼有对楼宇设备监控系统本身进行维护的功能，监控系统自身的工作状态及故障报警，定期对系统内各软硬件进行检测及维护。
显示器上的画面均能打印出来。
所有操作记录及计量数据等均可以报表的形式打印出来，报表自动生成。
⑵楼宇设备监控控制软件
楼宇设备监控控制软件由承包商按照楼宇设备监控系统的要求，结合承包商自身的产品特点，综合考虑，灵活配置，但必须保证系统运行的稳定性、可靠性、可维护性，并应采用人性化设计。
承包商提供的软件应当是一整套的，套装软件的各组件构成一个有机整体，不能有所遗漏。
除操作系统由服务器商提供外，其它软件如操作员接口软件、支持用户现场编制和修改程序的工具软件、直接数字控制软件、报警处理软件、系统标准格式报告软件、动态图像处理软件、历史数据的存储和处理软件、I/O处理软件、操作命令控制软件、报警锁定软件、积算软件、能量管理软件、事件驱动的诱发程序等由承包商负责提供。
承包商提供的组态编程软件应至少支持顺序功能图、功能块图组态编程功能。
⑶打印机
系统在需要时可在打印机上输出图形、文字、报表等。
打印机的连接方式：
打印机可挂在服务器上。
打印机的硬件：
打印机采用彩色激光打印机，可打印A3和A4幅面图形和文字。
⑷报警设备
报警设备包括报警音响器和报警指示灯。
a报警音响器：
报警音响器应能发出三种不同的报警声音，有报警要求时根据报警的级别发出不同的报警声音。
b报警指示灯：
应有灭、闪亮、常亮三种工作状态。
c本工程报警音响器采用音箱模拟，报警指示灯装设在桌面上，试验按钮做在计算机内部。
每台操作站配备一套报警设备。
2.现场控制器
⑴输入/输出模块的要求
开关量输入模块：
每个模块的输入回路数量不大于16个，要求采用抗干扰设计，采样电压应小于或等于24V。
开关量输出模块：
要求采用继电器输出（即干接点）的方式，采用抗干扰设计。
输出通道
升级会员 