山東中醫藥大學附屬醫院   孫溪  房財福

【摘   要】醫院后勤管理作為“三位一體”智慧醫院建設的重要組成部分，后勤管理信息化、智能化關乎到智慧醫院建設整體。以山東中醫藥大學附屬醫院惠民樓建設為契機，借助先進的數字孿生、物聯網等技術搭建智慧后勤管理平臺，采取“頂層設計、分步實施、逐步完善”的建設思路，進行智慧后勤建設的實踐及應用研究。實現了后勤管理業務的全流程電子化、數據及場景可視化，提升后勤管理維度，滿足后勤精細化管理需求，為醫院高質量發展雙向賦能。

【關鍵詞】數字孿生+AI  智慧后勤建設  高質量發展  精細化管理  

2021年10月，國家衛健委、國家中醫藥管理局聯合印發《公立醫院高質量發展促進行動（2021-2025年）》，提出重點建設“三位一體”智慧醫院。醫院后勤管理作為“三位一體”智慧醫院建設的重要組成部分，后勤管理信息化、智能化關乎到智慧醫院建設整體。

山東中醫藥大學附屬醫院于2017年4月成功入選國家發展和改革委員會、國家中醫藥局《中醫藥傳承創新工程項目儲備庫》，作為工程配套項目的惠民樓于2019年1月23日奠基開工。以惠民樓建設為契機，我院借助先進的數字孿生、物聯網等技術搭建智慧后勤管理平臺，采取“頂層設計、分步實施、逐步完善”的建設思路，進行智慧后勤建設的實踐及應用研究。數字孿生智慧后勤管理平臺首先搭建了惠民樓的數字孿生模型，通過前端1942臺套的物聯感知設備、全千兆弱電網絡構筑的后勤專屬“設備網”，將能耗管理、醫療氣體、空調、照明、電梯、監控、污水水質監測等系統以及空間分配管理和后勤的維修、維保、巡檢、值班業務均納入到平臺中，實現了后勤管理業務的全流程電子化、數據及場景可視化，提升后勤管理維度，滿足后勤精細化管理需求，為醫院高質量發展雙向賦能。

惠民樓是國家中醫藥傳承創新工程重點中醫院建設項目、山東省“十三五”重點民生工程，建筑高度66.6米，地上主樓15層，裙樓5層，地下3層，總建筑面積109906.39平方米，其中地上建筑面積77594.43平方米，地下建筑面積32311.96平方米。該項目已于2022年6月30日順利交付使用。

項目在規劃設計階段，充分考慮大樓運營運維問題，建立了后勤機電管控、安防等設備的設備專網，設置智能照明系統、聯網風盤控制系統、智能變配電輔控系統、電梯運行監測系統等智能化系統，并規劃建設了數字孿生智慧后勤管理平臺。平臺通過標準的HTTP、ModBustcp等協議，全面集成醫療氣體、照明、空調、能耗、電梯、生活水泵房、污水水質監測、能源中心、變配電室、安防監控等系統。實現了通過一個平臺，即可掌握后勤運行整體態勢。同時，平臺實現了后勤維保、維修、巡檢的一站式服務模式，系統告警自動上傳到數字孿生平臺，并實現對故障的實時定位及派單操作，管理人員到場進行維修，維修后科室可對結果進行評價，實現了一站式服務的閉環管理。數據采集架構圖、數據處理架構圖分別如圖2、3所示。

圖2.數據采集架構圖

圖3.數據處理架構圖

1.1實現醫院后勤重點區域的安全全方位監測

作為保障醫院運行及業務正常開展的關鍵系統，電梯、變配電系統、醫療氣體、生活水泵房等系統的安全平穩運行非常重要。

（1）電梯

項目通過搭建數字孿生電梯管理應用場景+電梯智能監控系統，實現對全樓21部電梯運行狀態的實時可視化監測，對電梯故障的實時分析及可視化告警。

圖4.電梯運行實時監測

（2）變配電室

平臺中搭建的數字孿生變配電室管理應用場景，接入變壓器、有源濾波柜、電容補償柜、進線柜、出線柜等各類設備的實時參數，同時接入現場監控畫面，實現對變配電室的遠程監控。

圖5.變配電監測系統

（3）生活水泵房

平臺中搭建的數字孿生生活水泵房應用場景，接入水泵、水箱等設備運行狀態數據，實時監測水泵房水泵運行情況和水箱液位、地面水浸情況。通過接入監控視頻查看現場實時畫面，管理人員通過平臺實時了解設備運行態勢，節省了巡檢人力物力，提升管理效能。

圖6.生活水泵房實時監控監測

（4）污水處理站

污水水質監測關乎到醫院污水排放是否達標，通過構建污水水質監測數字孿生應用場景并接入數據，實時了解污水水質情況，做到異常實時感知。通過對指標設置預警值、告警值，一旦發生數據異常升高即會觸發預警，提醒管理人員關注污水水質情況；一旦發生數據超標，則觸發告警。并可通過平臺對歷史數據進行回溯，找到問題點，提高處理效率。

圖7.污水水質實時監測

（5）醫療氣體

平臺接入了醫療氣體監測系統，在三維場景中展示樓層用氣節點及管道分支，可實時監測樓層氧氣壓力、流量以及吸引壓力，對壓力、流量異常點位及時報警并定位故障位置，為醫療氣體系統安全運行提供保障。平臺也對負壓機房真空罐、負壓泵等設備進行實時監測，接入負壓機房監控畫面，通過平臺即可實時查看負壓機房內部情況。

圖8.各樓層醫氣井監測數據界面

（6）能源中心

作為為患者提供舒適就診環境的重要系統，同時也是醫院耗能重點區域，能源中心制冷機組的科學管理尤為重要。平臺通過建設能源中心冷水機組數字孿生模型，接入機組實時運行狀態數據，對機組進行全方位監測和可視化管理。更好的實現遠程監管，確保機組運行在合理的工況區間，在節能降耗的同時，為患者打造舒適的就診環境。

圖9.能源中心冷水機組狀態監測

（7）網絡設備電源監測

作為醫院各類業務信息系統的承載，樓層弱電機房承擔了中樞的作用，弱電機房的用電安全極為重要，一旦發生斷電或其他問題，可能會造成比較嚴重的后果。平臺規劃通過設置弱電井網絡設備UPS電源監測系統，搭建數字孿生UPS電源監測應用場景，對全樓弱電井內部的供電情況及UPS電源進行實時監測分析，一旦發生問題，孿生場景中會第一時間彈出告警信息并定位故障發生位置，同時將告警信息推送給相關人員，提升設備用電安全，保證醫院業務健康穩定發展。

圖10.弱電井UPS監測

（8）后勤重點管控區域監控

平臺中還接入了后勤重點管控區域的實時監控，比如暖通機房、變配電室、生活水泵房、能源中心以及電梯轎廂等區域。

圖11.重點部位實時監控

1.2能耗可視化管理為節能降耗帶來實質效應

（1）數字孿生能耗監測

在傳統醫院建設項目中，能耗計量大多比較粗放，能耗計量節點大多集中在能耗初始節點，無法對分支能耗、末端能耗進行計量，導致只能看到總體耗能情況，無法精準分析能耗具體情況，也就無法做到對能耗的精準分析和控制。

本項目中，通過搭建數字孿生能耗監測管理應用場景以及設置178塊物聯網遠傳電表、129塊物聯網遠傳水表，實現了對住院病區分區精細化計量。平臺可以記錄實時上傳的各住院病區的能耗情況，并且通過不斷地運行積累數據，對各科室住院病區能耗進行趨勢預測和設定能耗定額，為下一步科室住院病區績效考核提供數據參考。有助于提高科室相關人員節能降耗意識，為醫院節能降耗帶來實質效應。

（2）空調、照明的遠程控制

本項目中，針對建筑耗能高的空調和照明部分，設置了具備遠程控制的專業設備及系統，實現對相關設備的遠程控制。后勤管理人員通過數字孿生平臺，實時監測醫院各區域設備的運行狀態，動態調整設備運行參數，在兼顧舒適度的同時，實現節能運行。

1.3一站式坐席服務讓后勤管理提質增效

數字孿生智慧后勤管理平臺的打造，讓傳統的BA控制室成為后勤運行管理的“智慧中樞”，通過管理流程建設，讓后勤傳統的管理方式轉化為一站式坐席服務模式，后勤系統運行的所有數據通過可視化大屏實時呈現，后勤的維保、巡檢、維修等業務可通過大屏實現派單、催單、工單實時進度查看，讓后勤各項業務電子化、可視化，讓后勤管理提質增效。

圖12.一站式服務中心現場圖

1.4空間數據模型的搭建為智慧后勤建設提供更多可能

醫院的建筑數據、設備數據、能耗數據以及醫療業務數據非常多，但往往互聯互通的程度不高，各系統間存在信息孤島，很難從整個醫院的角度去實現全生命周期的數據管理和設備維護。

本項目通過構建數字孿生醫院，為后勤管理提供詳實可靠的空間數據，實現了房屋的可視化管理。并將空間數據作為載體，可與設備、能耗、人員行為等多源異構數據進行統一整合，最終實現所有數據的互聯、互通、互用，形成基于空間數據的數字資產。隨著物聯設備的建設完善，更多業務數據的融合，更多管理維度應用場景的提出，逐漸實現整個醫院的“自我感知”、“自我分析”，從而達到質的飛躍。

圖13.局部空間數據模型展示

2.1 在建設前期對空間布局科學規劃

利用數字孿生+AI技術，進行空間布局的科學規劃分析。首先搭建醫院建筑的數字孿生模型，同時提取醫院門診就診患者的就診歷史數據，分析各科室患者就診流程，通過大量樣本數據，提取不同科室患者就診數據模型，將模型導入到數字孿生平臺中，驅動算法進行患者模擬就診環節，觀察患者在數字孿生樓宇中的就診流程，查看就診流程中的“易堵點”、“問題點”，分析空間規劃設置是否合理。

2.2優化患者就診流程

基于數字孿生+AI技術，優化患者就診流程。結合醫院信息化系統數據，實時接入患者就診流程節點數據，在數字孿生場景中模擬推演患者排隊及等待情況，通過設置在各檢驗科室、各服務窗口的帶有AI邊緣計算的攝像頭，實時分析患者排隊情況，通過微信公眾號、小程序等手段，將AI計算后的最優化的就診排隊流程建議發送給患者，指導患者合理選擇就診路線，降低患者等待時間，提升就診體驗。

2.3通過運行數據積累，為設備管理提出科學建議

隨著平臺運行數據的不斷積累，包括設備運行數據、故障數據、業務數據等，結合行業數據、其他專業數據，通過AI算法模型，對設備運行狀態做出預警，并對如何有效預防設備故障提出科學建議。

山東中醫藥大學附屬醫院的數字孿生智慧后勤管理平臺，可以充分發揮數字孿生場景的空間定位和數據處理分析的優勢，將各類系統統一整合，實現了“建設、維護、服務”于一體的醫院智慧后勤全生命周期管理。數字孿生智慧后勤管理平臺還將不斷納入我院新建的建筑和根據實際需要增加新的功能模塊。

隨著人工智能、物聯網、云計算、大數據、數字孿生等新一代信息技術的廣泛應用，數字孿生技術構建的醫院空間數據將逐漸成為醫院醫療數據、服務數據和管理數據的綜合載體。不斷開展醫院智慧后勤建設，并實現后勤與臨床業務之間的智慧鏈接，通過多源異構的數據匯聚和分析，以及人工智能算法的運用，將后勤平臺融合到醫院業務平臺中，充分發揮數據價值，實現智慧醫院一體化平臺，方便醫療一線人員使用和為管理人員智慧決策提供科學支持。