消毒供應(yīng)中心能源智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

程平 孫士磊

1 蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院總院消毒供應(yīng)中心 （江蘇 蘇州 215008）

2 山東新華醫(yī)療器械股份有限公司 （山東 淄博 255300）

內(nèi)容提要：目的：在醫(yī)院消毒供應(yīng)中心實(shí)現(xiàn)能源的智能化控制和監(jiān)控。方法：將消毒供應(yīng)中心內(nèi)的電能、工業(yè)蒸汽、純蒸汽、壓縮空氣、自來(lái)水、純化水等各項(xiàng)能源進(jìn)行自動(dòng)化、智能化控制，科學(xué)供給，并實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄各項(xiàng)能源的關(guān)鍵參數(shù)和消耗數(shù)據(jù)。結(jié)果：智能化能源控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)壓力蒸汽滅菌器、低溫滅菌器、純蒸汽發(fā)生器的自動(dòng)開(kāi)機(jī)，其中壓力蒸汽滅菌器和低溫滅菌器還可自動(dòng)完成預(yù)熱程序和自檢測(cè)程序。各項(xiàng)能源的自動(dòng)供應(yīng)能夠和設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)匹配，并能準(zhǔn)確記錄各項(xiàng)能源的具體消耗量。結(jié)論：智能化能源控制系統(tǒng)在消毒供應(yīng)中心的應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了消毒供應(yīng)中心的現(xiàn)代化管理水平，可減少消毒供應(yīng)中心人力資源配備，提高工作效率，規(guī)范壓力蒸汽滅菌器和低溫滅菌器的操作規(guī)程，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)核算消毒供應(yīng)中心的能源消耗，為醫(yī)院績(jī)效考核成本計(jì)算提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

近十幾年來(lái)，隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，各類(lèi)診療器械種類(lèi)和數(shù)量不斷增加，醫(yī)院內(nèi)控制院內(nèi)感染事件發(fā)生的管理措施日益規(guī)范和嚴(yán)格，作為處理復(fù)用診療器械清洗消毒滅菌的部門(mén)-消毒供應(yīng)中心（CSSD）也隨之日益發(fā)展強(qiáng)大[1]。CSSD使用的能源以及消毒滅菌設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量也不斷增加，人員的日常工作量和工作難度也越來(lái)越大。CSSD工作人員每日都需要管理能源設(shè)備，操控各項(xiàng)能源供給，如電能、工業(yè)蒸汽、純蒸汽、壓縮空氣、自來(lái)水、純化水以及各種清洗、消毒、滅菌設(shè)備。同時(shí)，各級(jí)醫(yī)院都在開(kāi)展績(jī)效考核，為有效控制和精準(zhǔn)核算能源消耗，蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院總院CSSD從2018年開(kāi)始嘗試研發(fā)能源自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、電氣控制系統(tǒng)、各類(lèi)壓力傳感器、溫濕度傳感器、流量傳感器、煙霧傳感器、水浸傳感器、過(guò)氧化氫濃度傳感器、以及手機(jī)App軟件、電腦軟件等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CSSD的主要能源設(shè)備、環(huán)境狀況、能源管線、自動(dòng)閥門(mén)等設(shè)備、儀器儀表等設(shè)施的智能監(jiān)測(cè)和控制，從而顯著提高CSSD的信息化、自動(dòng)化、智能化、精細(xì)化管理水平[2,3]。

1.智能化能源控制系統(tǒng)主要功能

智能化能源控制系統(tǒng)主要功能包括：①主要能源的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，比如工業(yè)蒸汽、純蒸汽、自來(lái)水（冷卻水）、純化水、壓縮空氣等能源的主要物理參數(shù)的監(jiān)測(cè)和供給控制[4,5]；②主要能源供給設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制，如純蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)檢測(cè)和運(yùn)行控制；如壓力蒸汽滅菌器和低溫滅菌器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行控制；③環(huán)境檢測(cè)，如重點(diǎn)區(qū)域的溫濕度、煙霧、水浸、有毒氣體監(jiān)測(cè)；④智能調(diào)度各項(xiàng)能源、能源生產(chǎn)設(shè)備、能源使用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)CSSD能源生產(chǎn)設(shè)備和能源使用設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，降低能源消耗，降低CSSD工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工作時(shí)間；⑤通過(guò)計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄上述各項(xiàng)能源、設(shè)備、和CSSD內(nèi)環(huán)境的物理參數(shù)，并能對(duì)異常狀況進(jìn)行監(jiān)控和智能報(bào)警[2,3]。系統(tǒng)可根據(jù)各項(xiàng)物理參數(shù)計(jì)算每日能源消耗情況，方便醫(yī)院以及CSSD開(kāi)展精細(xì)化管理。通過(guò)系統(tǒng)的PC客戶端和手機(jī)客戶端，可更加便捷有效的實(shí)施儀器設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)管。

2.智能化能源控制系統(tǒng)主要功能原理

能源智能控制系統(tǒng)通過(guò)主控制器的預(yù)置邏輯控制工業(yè)蒸汽、壓縮空氣、自來(lái)水、純化水供應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，控制壓力蒸汽滅菌器、純蒸汽發(fā)生器設(shè)備的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)管道壓力變送器和流量傳感器采集工業(yè)蒸汽、壓縮空氣、自來(lái)水、純化水的壓力和消耗量[5]。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控到設(shè)備和能源異常時(shí)將觸發(fā)報(bào)警，提醒人員進(jìn)行異常情況的處理。該系統(tǒng)可通過(guò)人機(jī)交互界面（觸摸屏），靈活編輯每日的工作時(shí)序，管理員可根據(jù)CSSD現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)工作狀況編輯工作時(shí)序，同時(shí)該系統(tǒng)與日歷時(shí)時(shí)連接，自動(dòng)識(shí)別雙休日及節(jié)假日。

系統(tǒng)智能地根據(jù)工作時(shí)序參數(shù)和實(shí)際設(shè)備運(yùn)行情況，適時(shí)自動(dòng)控制各項(xiàng)能源供應(yīng)和設(shè)備運(yùn)行，降低無(wú)謂消耗，減少能源的浪費(fèi)。主控制器通過(guò)以太網(wǎng)可與CSSD追溯管理系統(tǒng)的監(jiān)控服務(wù)器連接，將每日各項(xiàng)能源壓力和流量、主要設(shè)備運(yùn)行狀況以及主要環(huán)境參數(shù)等生成每日工作報(bào)表。系統(tǒng)智能分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)并對(duì)異常狀況進(jìn)行智能報(bào)警[6]。監(jiān)控服務(wù)器可與云服務(wù)器相連，支持網(wǎng)絡(luò)電腦PC端和手機(jī)移動(dòng)端查看運(yùn)行數(shù)據(jù)和接收?qǐng)?bào)警信息[7]。能源智能控制系統(tǒng)觸摸屏界面實(shí)行人員層級(jí)管理，日常操作人員界面無(wú)法隨意更改所有設(shè)定的參數(shù)，管理員界面設(shè)有自己的密碼，管理員可進(jìn)入界面進(jìn)行參數(shù)的修改和設(shè)定[8]。應(yīng)急狀態(tài)下，能源智能控制系統(tǒng)觸摸屏界面還配有手動(dòng)操作按鈕，以便在系統(tǒng)故障時(shí)每一位操作人員均可進(jìn)行緊急使用。

3.能源智能控制系統(tǒng)控制原理

能源智能控制系統(tǒng)控制示意圖，見(jiàn)圖1。

本科室目前安裝的能源智能控制系統(tǒng)其控制原理圖，見(jiàn)圖2。

4.核心控制器

核心控制器為能源監(jiān)控系統(tǒng)控制箱和追溯系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器。

該系統(tǒng)目前實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象有：①工業(yè)蒸汽壓力（壓力傳感器P1）；②工業(yè)蒸汽流量（蒸汽流量傳感器L1）；③純化水壓力（壓力傳感器P2）；④純化水流量（水流量傳感器L2）；⑤壓縮空氣壓力（壓力傳感器P3）；⑥自來(lái)水（冷卻水）的壓力（壓力傳感器P4）；⑦自來(lái)水（冷卻水）的流量（水流量傳感器L4）；⑦純蒸汽壓力（壓力傳感器P5）；⑨電網(wǎng)電壓、電流、功率等參數(shù)（電能功率表EP）；⑩重點(diǎn)區(qū)域的溫度、濕度、煙霧、環(huán)氧乙烷濃度、過(guò)氧化氫濃度、水浸。

備注1：上述各能源壓力監(jiān)測(cè)通過(guò)壓力傳感器與能源監(jiān)控系統(tǒng)主控制器獲得，上述各能源流量監(jiān)測(cè)通過(guò)水或蒸汽流量傳感器與能源監(jiān)控系統(tǒng)注控制器獲得。電網(wǎng)參數(shù)通過(guò)電能功率表與能源監(jiān)控系統(tǒng)通信獲得。

該系統(tǒng)主要控制的對(duì)象有：①工業(yè)蒸汽的供應(yīng)（氣動(dòng)閥門(mén)F1）；②純化水的供應(yīng)（氣動(dòng)閥F2）；③壓縮空氣的供應(yīng)（氣動(dòng)閥F3）；④自來(lái)水（冷卻水）的供應(yīng)（F4）；⑤純蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行（能源監(jiān)控系統(tǒng)主控制器通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)純蒸汽發(fā)生器電源的通斷，通過(guò)以太網(wǎng)通訊控制純蒸汽發(fā)生器的程序的運(yùn)行和停止以及純蒸汽發(fā)生器運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控）；⑥壓力蒸汽滅菌器的運(yùn)行（能源監(jiān)控系統(tǒng)主控制器通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)壓力蒸汽滅菌器電源的通斷，通過(guò)以太網(wǎng)通訊控制壓力蒸汽滅菌器的冷鍋預(yù)熱和泄漏測(cè)試程序自動(dòng)運(yùn)行以及壓力蒸汽滅菌器運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控）；⑦低溫滅菌器的運(yùn)行（能源監(jiān)控系統(tǒng)主控制器通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)低溫滅菌器電源的通斷，通過(guò)以太網(wǎng)通訊控制低溫滅菌器的自動(dòng)預(yù)熱以及低溫滅菌器運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控）。

圖1.能源智能控制系統(tǒng)控制示意圖

圖2.本科室能源自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理圖

備注1：上述氣動(dòng)閥門(mén)通過(guò)能源監(jiān)控系統(tǒng)主控制器控制先導(dǎo)閥實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。

備注2：本科室工業(yè)蒸汽、純化水、壓縮空氣等為集中供應(yīng)，因此僅通過(guò)氣動(dòng)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的開(kāi)關(guān)。對(duì)于科室安裝有蒸汽發(fā)生器、純化水制作機(jī)、空氣壓縮機(jī)等自產(chǎn)能源設(shè)備的情況，可采用與本科室純蒸汽發(fā)生器類(lèi)似的控制方式，能源監(jiān)控系統(tǒng)直接控制純蒸汽發(fā)生器、純化水制作機(jī)、空氣壓縮機(jī)的電源的通斷以及程序的運(yùn)行和停止。

備注3：該系統(tǒng)還配有手動(dòng)控制模式，保證系統(tǒng)故障時(shí)科室仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。比如工業(yè)蒸汽、自來(lái)水（冷卻水）、純化水、壓縮空氣等能源供應(yīng)的自動(dòng)控制啟動(dòng)閥配有旁路并聯(lián)手動(dòng)操作的截止閥，前后串聯(lián)有用于緊急維修和關(guān)閉用的截止閥。純蒸汽發(fā)生器、壓力蒸汽滅菌器、低溫滅菌器等設(shè)備在控制箱內(nèi)可通過(guò)電源按鈕手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉電源，并可通過(guò)設(shè)備自帶的控制系統(tǒng)運(yùn)行程序。

5.日常使用

通過(guò)能源智能控制系統(tǒng)觸摸屏設(shè)置周一至周日的工作時(shí)序。設(shè)置的內(nèi)容有：①分別設(shè)置提供純蒸汽發(fā)生器或壓力蒸汽滅菌器以及清洗消毒器的工業(yè)蒸汽每日啟動(dòng)、暫停、再啟動(dòng)和結(jié)束供應(yīng)的時(shí)間；②分別設(shè)置提供純蒸汽發(fā)生器使用純化水以及清洗使用純化水每日啟動(dòng)、暫停、再啟動(dòng)和結(jié)束供應(yīng)的時(shí)間；③設(shè)置壓縮空氣每日啟動(dòng)和結(jié)束供應(yīng)的時(shí)間；④設(shè)置自來(lái)水（冷卻水）每日啟動(dòng)和結(jié)束供應(yīng)時(shí)間；⑤設(shè)置純蒸汽發(fā)生器每日啟動(dòng)、暫停、再啟動(dòng)和結(jié)束供應(yīng)的時(shí)間；⑥設(shè)置壓力蒸汽滅菌器每日啟動(dòng)、暫停、再啟動(dòng)和結(jié)束運(yùn)行的臺(tái)數(shù)、滅菌器編號(hào)、上電⑦時(shí)間以及每日第一批次自動(dòng)運(yùn)行完整的冷鍋預(yù)熱和泄漏測(cè)試程序；⑧設(shè)置低溫滅菌器每日啟動(dòng)上電自動(dòng)預(yù)熱和結(jié)束運(yùn)行的時(shí)間；⑨設(shè)置各項(xiàng)能源的壓力、流量參數(shù)及環(huán)境參數(shù)的安全工作范圍。

設(shè)置科室每日常規(guī)工作時(shí)序流程見(jiàn)表1。

6.使用效益

由于該系統(tǒng)屬于后期增裝，工程施工受限，目前僅實(shí)現(xiàn)工業(yè)蒸汽、壓縮空氣、純化水、自來(lái)水、1臺(tái)純蒸汽發(fā)生器、7臺(tái)壓力蒸汽滅菌器、2臺(tái)低溫滅菌器的遠(yuǎn)程控制和工業(yè)蒸汽壓力、壓縮空氣壓力、純化水壓力、純化水流量、自來(lái)水壓力、環(huán)氧乙烷濃度、過(guò)氧化氫濃度、煙霧、水浸的監(jiān)控和記錄，未實(shí)現(xiàn)去污區(qū)清洗消毒器等設(shè)備的監(jiān)控。

系統(tǒng)的能源運(yùn)行記錄見(jiàn)圖3。

本科室從2018年1月安裝完畢并開(kāi)始啟用能源智能控制系統(tǒng)。消毒員工作時(shí)間從之前每日5:00，推遲到每日6:00，降低了人力成本。智能能源控制系統(tǒng)在每日晨間5:00自動(dòng)完成各項(xiàng)能源開(kāi)啟，自動(dòng)完成當(dāng)日需要運(yùn)行的壓力蒸汽滅菌器的開(kāi)機(jī)，6:00之前自動(dòng)運(yùn)行完成預(yù)熱和泄漏測(cè)試程序。待消毒員上班時(shí)，壓力蒸汽滅菌器已處于完全預(yù)熱狀態(tài)，消毒員再次核實(shí)各項(xiàng)能源處于正常狀態(tài)，滅菌器各項(xiàng)參數(shù)處于正常滅菌待機(jī)狀態(tài)，即可運(yùn)行B-D測(cè)試程序。如此即降低了消毒員的工作時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，可有效避免消毒員因工作時(shí)間緊張而不按規(guī)范要求運(yùn)行滅菌器的預(yù)熱程序，同時(shí)壓力蒸汽滅菌器每日進(jìn)行泄漏測(cè)試，降低了B-D測(cè)試失敗的概率，保障了“百分百”滅菌合格的內(nèi)涵質(zhì)量，同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、上傳后臺(tái)可以同步進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，出現(xiàn)異?？山o與提前預(yù)警。

表1.每日常規(guī)工作時(shí)序流程

圖3.能源自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行記錄曲線

中午壓力蒸汽滅菌器暫停使用及每日停止滅菌工作時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)所設(shè)置停機(jī)時(shí)間和實(shí)際設(shè)備運(yùn)行狀況智能判斷，及時(shí)的予以自動(dòng)關(guān)閉能源供應(yīng)和關(guān)閉壓力蒸汽滅菌器、純蒸汽發(fā)生器等設(shè)備。減少了純化水、冷卻水、工業(yè)蒸汽、電能等能源的浪費(fèi)，降低了科室運(yùn)行成本。使用前后科室情況對(duì)比見(jiàn)表2。

對(duì)比能源智能控制系統(tǒng)使用前后的2017年度與2018年度數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)帶來(lái)的主要直觀收益有：①通過(guò)無(wú)人值守時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度能源及設(shè)備運(yùn)行，使得消毒員工作時(shí)間縮短，每日可縮短110min。②通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行預(yù)熱和泄露測(cè)試程序，規(guī)范了滅菌器的操作流程，使得B-D測(cè)試不合格率下降。③通過(guò)系統(tǒng)智能調(diào)度能源和設(shè)備運(yùn)行，純化水消耗量平均每滅菌鍋次減少55.7kg，自來(lái)水消耗量平均每滅菌鍋次減少15.2kg，工業(yè)蒸汽消耗量平均每鍋次減少52.2kg，設(shè)備耗電量平均每鍋次減少0.12kW·h。

表2.使用前后科室情況對(duì)比表

此外，能源智能化控制系統(tǒng)可完成CSSD所有儀器設(shè)備的時(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)傳送至云端，后臺(tái)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和判別，當(dāng)能源或設(shè)備參數(shù)存在異常時(shí)可自動(dòng)報(bào)警提示，科室質(zhì)控和維保人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源和設(shè)備可能存在的潛在故障，及時(shí)排查處理在“治未病時(shí)”，保障設(shè)備正常運(yùn)行，降低突發(fā)故障的應(yīng)急處置[7]。通過(guò)查詢系統(tǒng)中記錄的能源、環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行中消耗能源的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可方便科室進(jìn)行運(yùn)營(yíng)成本的核算。

7.小結(jié)與展望

能源智能控制系統(tǒng)在CSSD的應(yīng)用大大提高了CSSD的信息化和自動(dòng)化水平，降低了CSSD工作強(qiáng)度，提高了工作效率，降低了能源的消耗，儀器設(shè)備運(yùn)行得到了有效的監(jiān)控和預(yù)警，使CSSD的現(xiàn)代化程度有了更高的發(fā)展方向。同時(shí)通過(guò)CSSD能源的信息化監(jiān)控和記錄，方便科室精準(zhǔn)核算運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)了科室的精細(xì)化管理。當(dāng)然由于該系統(tǒng)尚處于初步應(yīng)用階段，可能還存在一些技術(shù)和性能質(zhì)量的缺陷。目前該系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了CSSD部分能源、能源供給設(shè)備、能源使用設(shè)環(huán)境參數(shù)、設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，今后還可以將所監(jiān)控范圍擴(kuò)展和完善。比如增加酸化水能源、水處理設(shè)備、清洗消毒設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)等的監(jiān)測(cè)與控制。最終實(shí)現(xiàn)CSSD的集中式數(shù)字化智能管理系統(tǒng)，把我國(guó)的CSSD推上更高的發(fā)展領(lǐng)域和空間。