基于云計算的醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)研究

詹少偉，沈慧強(qiáng)，金寶云（南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司，江蘇南京210019）

基于云計算的醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)研究

詹少偉，沈慧強(qiáng)，金寶云（南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司，江蘇南京210019）

為落實節(jié)能減排政策，建設(shè)節(jié)約型醫(yī)院，各家醫(yī)院必須從粗放管理型向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)能耗管理信息化。文中引入云計算技術(shù)，對應(yīng)于醫(yī)院的不同規(guī)模，介紹了三種云計算模式的特點和醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)的具體實現(xiàn)形式。在最大化利用醫(yī)院現(xiàn)有IT資源的基礎(chǔ)上，通過相對低成本的投入來實現(xiàn)定期的能耗體檢、能耗智能診斷、節(jié)能指導(dǎo)等功能，促使醫(yī)院能耗管理工作邁上新臺階。

云計算；醫(yī)院；能耗管理；節(jié)能

引言

近年來，醫(yī)院能耗開支不斷攀升，建設(shè)節(jié)約型醫(yī)院，對于促進(jìn)醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。另一方面，當(dāng)前國內(nèi)各醫(yī)院信息化水平不均衡，許多醫(yī)院的信息化水平依然保留在傳統(tǒng)IT架構(gòu)和傳統(tǒng)系統(tǒng)平臺的層次，在傳統(tǒng)信息孤島上進(jìn)行硬件、軟件的高投入這一模式仍在持續(xù)進(jìn)行中。沒有采集到足夠的能耗數(shù)據(jù)，缺乏匯總歸類的歷史能耗數(shù)據(jù)，也無法接收到行業(yè)能耗管理的指導(dǎo)，醫(yī)院的管理節(jié)能及技術(shù)節(jié)能工作面臨信息化制約瓶頸，難有更多突破。

1 醫(yī)院能耗管理現(xiàn)狀

不少醫(yī)院在推動節(jié)能項目時，依然傾向于技術(shù)節(jié)能層面。因缺乏足夠的能耗數(shù)據(jù)支撐，在管理節(jié)能層面，系統(tǒng)節(jié)能始終難以落實。醫(yī)院能耗管理普遍存在如下問題：

（1）能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)手段落后。目前國家衛(wèi)生計生委的44家委管醫(yī)院已實現(xiàn)能耗信息化，但其他許多醫(yī)院還是采用人工抄表制度，因缺乏技術(shù)手段，數(shù)據(jù)誤差大，時間不能統(tǒng)一到同一時間節(jié)點，精細(xì)度不夠且沒有針對能耗設(shè)備進(jìn)行分類分項采集能耗數(shù)據(jù)[1]；

（2）缺乏能耗數(shù)據(jù)分析和診斷。對于已建立能耗監(jiān)測的醫(yī)院，大量能耗數(shù)據(jù)依然深埋在各自數(shù)據(jù)庫中而沒有得到最大化利用。許多醫(yī)院采集到的能耗數(shù)據(jù)主要還是用來核算成本，并沒有應(yīng)用到節(jié)能管理中，也沒有與上級能耗監(jiān)管平臺互聯(lián)，用到能源優(yōu)化配置和決策上。

2 云計算引入醫(yī)院能耗管理的必要性

2.1 傳統(tǒng)IT模式的局限

長期以來，各醫(yī)院一直遵循傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展各自的信息系統(tǒng)，即一個業(yè)務(wù)就占用一臺或多臺服務(wù)器，通過對硬件及軟件進(jìn)行不斷地投入，最終建立起醫(yī)院各業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。隨著業(yè)務(wù)增長，信息系統(tǒng)的服務(wù)器數(shù)量越來越多，機(jī)房空間壓力、能耗、成本以及管理復(fù)雜度驟增。對于醫(yī)院新實施的能耗管理系統(tǒng)，一般歸屬醫(yī)院后勤部門來管理，若按照傳統(tǒng)IT模式，勢必后勤部門又要投入較高成本來新增硬件、建立新的系統(tǒng)，且相對孤立于醫(yī)院信息部門管理的臨床信息系統(tǒng)等。而實際上，隨著云計算、虛擬化等技術(shù)的發(fā)展，目前服務(wù)器整合技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，且部分醫(yī)院也已開始將傳統(tǒng)業(yè)務(wù)（HIS、LIS、PACS等）向云計算模式改變，在此趨勢下，按照云計算模式來建立能耗管理系統(tǒng)，并逐步融入現(xiàn)代化醫(yī)院綜合管理云平臺，將是醫(yī)院信息化發(fā)展的必然之路[2]。

2.2 云計算模式的優(yōu)勢

云計算是一種資源交付和使用模式，它通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本相對較低的計算實體整合，形成一個具有強(qiáng)大計算能力的資源池，并借助SaaS、PaaS、IaaS等先進(jìn)的商業(yè)模式，以按需服務(wù)的形式向終端用戶提供計算服務(wù)。云計算的本質(zhì)是計算、軟件及數(shù)據(jù)的集中式虛擬化服務(wù)。相較于傳統(tǒng)醫(yī)院的IT系統(tǒng)架構(gòu)，云計算模式的顯著優(yōu)勢在于彈性收縮與快速擴(kuò)展能力，以及其高資源利用率與性價比。將云計算技術(shù)引入到醫(yī)院節(jié)能領(lǐng)域，可以帶來諸多好處，它可以減少管理和維護(hù)煩惱，降低醫(yī)院信息化建設(shè)成本，有效解決海量能耗數(shù)據(jù)的處理問題，并能通過一定措施保證數(shù)據(jù)安全性和可靠性[3]。

3 醫(yī)院能耗管理云計算的實現(xiàn)方式

在云計算時代，云平臺部署有3種方式：公有云、私有云、混合云。

3.1公有云

公有云指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云，公有云一般可通過Internet使用，成本相對低廉，比如現(xiàn)在的阿里云和百度云。對于中小型醫(yī)院，按照能耗監(jiān)測的需要，可以從公有云購買并獲得相應(yīng)的計算資源與應(yīng)用服務(wù)，而無需支出物理環(huán)境建設(shè)費(fèi)用和遞增的維護(hù)費(fèi)用，醫(yī)院的能耗數(shù)據(jù)經(jīng)由采集器轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)入云端的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中。采用公有云的醫(yī)院能耗管理，具體來說有如下兩種實現(xiàn)形式：

（1）中小型醫(yī)院可以自行租用云服務(wù)器，并與專業(yè)的能耗管理公司合作，將能耗管理系統(tǒng)部署到公有云服務(wù)器上，并進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)接入。平時由醫(yī)院相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行云服務(wù)器上平臺的簡單維護(hù)；

（2）專業(yè)的能耗管理公司已在公有云服務(wù)器上搭建好能耗管理系統(tǒng)，從云端以SaaS方式向中小型醫(yī)院直接提供能耗管理和設(shè)備運(yùn)維應(yīng)用服務(wù)。這種形式下，醫(yī)院用較低的成本，即可享用到專業(yè)的能耗管理軟件服務(wù)，且無需關(guān)注后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)工作。

3.2 私有云

私有云是指醫(yī)院擁有自己的云數(shù)據(jù)中心。私有云可由醫(yī)院自己的IT部門構(gòu)建，部署在醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)。私有云也可由云計算提供商進(jìn)行構(gòu)建，由其在醫(yī)院數(shù)據(jù)中心內(nèi)安裝、配置和運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施。對于大型醫(yī)院，考慮到業(yè)務(wù)上的可靠性、安全性和可控性，令其放棄對自己數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的完全掌控，而將其核心業(yè)務(wù)遷移到公有云上，這一做法基本不現(xiàn)實。另一方面，大型醫(yī)院已建立了完善的硬件設(shè)施，只要進(jìn)行必要的升級和改造，這些硬件資源就可以在私有云的建設(shè)中被充分利用起來。采用私有云的醫(yī)院能耗管理實現(xiàn)形式為：專業(yè)的能耗管理公司在醫(yī)院云數(shù)據(jù)中心上實施部署能耗管理系統(tǒng)。

3.3 混合云

混合云融合了公有云和私有云，通過將公有云和私有云進(jìn)行混合和匹配，以獲得最佳效果。它突破了私有云的硬件限制，利用公有云的可擴(kuò)展性，可以隨時獲取更高的計算能力。這種模式下，醫(yī)院可以把核心業(yè)務(wù)和機(jī)密數(shù)據(jù)存放在私有云中，而把非核心業(yè)務(wù)和非機(jī)密數(shù)據(jù)移動到公有云區(qū)域，并充分利用公有云的計算資源，另外，還可以把公有云作為災(zāi)難轉(zhuǎn)移平臺。這樣可以降低對內(nèi)部私有云的壓力和需求，控制醫(yī)院云數(shù)據(jù)中心的規(guī)模。大型醫(yī)院在規(guī)劃混合云部署時，可以結(jié)合自身的實際情況，決定能耗管理系統(tǒng)及能耗數(shù)據(jù)部署到公有區(qū)域還是私有區(qū)域。

針對不同規(guī)模的醫(yī)院，圖1中示意了相應(yīng)的能耗管理系統(tǒng)云部署方案。

圖1 醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)云部署示意圖

4 醫(yī)院能耗管理云計算的功能

醫(yī)院能耗管理云計算主要對醫(yī)院的水、電、氣等能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、存儲、分析、展示、轉(zhuǎn)發(fā)和發(fā)布，最后實現(xiàn)醫(yī)院能耗的統(tǒng)計、預(yù)測、審計及配額管理和考核、能效測評和公示、節(jié)能服務(wù)和輔助決策等。醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)支持多時間尺度（日、月、季、年）的日常統(tǒng)計報表的生成，支持能源預(yù)測、輔助決策等高級應(yīng)用功能可視化所需的各種數(shù)據(jù)曲線、餅圖、柱狀圖的生成。

醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)應(yīng)建立醫(yī)院各區(qū)域能耗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并按約定的報文規(guī)約向上級節(jié)能監(jiān)管平臺傳送能耗數(shù)據(jù)及文件，接受上級監(jiān)管部門的能耗標(biāo)桿數(shù)據(jù)、節(jié)能措施經(jīng)驗庫等節(jié)能指導(dǎo)。醫(yī)院能耗管理云計算具體應(yīng)完成如下功能：

（1）定期的能耗體檢。將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫里的區(qū)域能耗標(biāo)桿值和區(qū)域?qū)嶋H使用能耗值進(jìn)行對比，一旦發(fā)現(xiàn)明顯不合理的能耗偏差，及時提醒醫(yī)院后勤管理人員對相應(yīng)的設(shè)備和區(qū)域進(jìn)行檢查。另一方面，通過與上級節(jié)能監(jiān)管平臺的典型建筑類型、行業(yè)/業(yè)態(tài)類型、所處氣候分區(qū)的能耗數(shù)據(jù)標(biāo)桿庫互通、定期對比，更清楚地了解自己用能狀況的差距，明確節(jié)能方向。

（2）能耗智能診斷。以能耗體檢報告數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過同期能耗數(shù)據(jù)對比、同類區(qū)域整體能耗指標(biāo)評價、分項能耗指標(biāo)評價、非工作時段能耗評估等方法對各能耗區(qū)域的用能情況進(jìn)行全方位診斷分析，給出能耗偏差原因。

（3）給出優(yōu)化的節(jié)能建議。針對能耗智能診斷所給出的用能不合理之處，能耗管理系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)云端策略及經(jīng)驗庫的指導(dǎo)，提供一些節(jié)能建議，并依據(jù)節(jié)能措施實施難度和投資成本大小將這些節(jié)能建議進(jìn)行排序。

（4）除了支持常規(guī)的瀏覽器方式訪問，能耗管理系統(tǒng)還需支持在iPhone手機(jī)等移動終端上進(jìn)行瀏覽訪問。醫(yī)院相關(guān)管理人員可通過手機(jī)、平板電腦或者云終端等，隨時隨地登錄到云端的系統(tǒng)中，査看自己管轄范圍內(nèi)的能耗使用情況。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，國家有關(guān)部門主導(dǎo)建設(shè)的全國性醫(yī)院能耗數(shù)據(jù)中心平臺正在實施中，利用云計算技術(shù)搭建的各醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)，可以和它通過統(tǒng)一接口進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，并從該平臺處獲得專業(yè)的節(jié)能服務(wù)和指導(dǎo)。云計算技術(shù)可以幫助醫(yī)院進(jìn)行能耗精細(xì)化管理、深挖節(jié)能潛力，為醫(yī)院降本增效，它必將在低碳生態(tài)醫(yī)院的建設(shè)中發(fā)揮不可估量的作用。

[1]徐軼群.中小型企業(yè)能耗管理“云”服務(wù)公共平臺構(gòu)建與應(yīng)用[J].中國能源，2016，38（5）：45～47.

[2]全筱筱，郭岱琦，熊文舉，蔡志明.基于云平臺的現(xiàn)代化醫(yī)院綜合管理系統(tǒng)的構(gòu)建[J].中國醫(yī)院，2013（8）：43～45.

[3]張志新，魏石磊.基于云計算平臺的信息化醫(yī)院架構(gòu)研究[J].建筑電氣，2015（3）：38～41.

TP277

A

2095-2066（2016）34-0152-02

2016-11-23

詹少偉（1981-），男，安徽肥東人，工程師，碩士，主要從事信息系統(tǒng)集成項目管理、能源管理方面的工作。

沈慧強(qiáng)（1977-），男，江蘇泰州人，工程師，學(xué)士，主要從事能源管理方面的開發(fā)和管理工作。

金寶云（1976-），男，江蘇南京人，副總工程師，主要從事能源管理方面的研究工作。