蘇榕彬，趙伍杰，何耀德，黃幸青*，陳燕燕，韋 濱，雷 前

（1.廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院信息科，廣州 511400；2.廣州慧云網(wǎng)絡科技有限公司，廣州 510800；3.中國電信股份有限公司廣州分公司，廣州 510620；4.中南大學 粉末冶金國家重點實驗室，長沙 410083）

長期運維經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，動力環(huán)境發(fā)生異常情況后，能夠通過信息中心機房及各樓層的接入間多監(jiān)控單元的動環(huán)監(jiān)控平臺實現(xiàn)告警信息，透過網(wǎng)絡郵件、微信和手機短信等多種方式不間斷自動遠程報警、通報、記錄和管理，可提高運維設備長期運行的安全可靠性[1]。同時，如何做到針對日常動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)管理全天候的7×24 h 實時化、無人參與智能化和數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡化，實現(xiàn)方便、快捷、安全、可靠、實時、準確和無人值守動態(tài)集中監(jiān)控管理，一直是用戶的急切追求[2]。

物聯(lián)網(wǎng)技術在不斷發(fā)展，已經(jīng)被廣泛地運用在各個領域中，特別在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，其技術應用逐漸影響著醫(yī)院管理模式與方法，并對于促進醫(yī)院數(shù)字化、智能化發(fā)展體現(xiàn)出一定的積極意義?，F(xiàn)階段醫(yī)院已實現(xiàn)信息系統(tǒng)應用數(shù)據(jù)共享、業(yè)務協(xié)同和醫(yī)療智能化，具有高度現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)中心機房。隨著信息智能化模塊業(yè)務的快速推進和發(fā)展，醫(yī)院機房和接入間的配套設備日益增多，信息系統(tǒng)運行環(huán)境安全就變得尤為重要。如果運維和應用設備等出現(xiàn)了故障，將會影響整個管理系統(tǒng)的安全運行，對數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲及系統(tǒng)高效運行的安全可靠性構成了嚴重的威脅，如果不能及時進行處理，輕則可能損壞現(xiàn)有硬件設備，嚴重時則會造成全面癱瘓等難于預計的后果。如何保障機房重要設備的正常運行，有效延長現(xiàn)有設備的生命周期，降低設備的故障率，快速響應突發(fā)事故或者發(fā)現(xiàn)定位設備故障是醫(yī)院信息化建設工作中的基礎保障工作。計算機服務器的可靠運行主要是依靠當前數(shù)據(jù)中心機房、接入間和配電間等嚴格的基礎環(huán)境條件要求來保證，特別是對工作環(huán)境的振動干擾、溫度、濕度、酸堿度、PM2.5和潔凈度的要求；對動力電源的電壓、頻率、穩(wěn)定性及停電后的備用電源可供電時間的要求；對設備用機房內(nèi)各種設備的電磁屏蔽、雷電干擾的要求;對機房內(nèi)各設備的空間擺放、消防設施的要求；對機房內(nèi)各設備的網(wǎng)絡實時監(jiān)控系統(tǒng)和進出人員動態(tài)實時管理的要求。

1 本地網(wǎng)現(xiàn)狀分析

廣州市番禺區(qū)中心醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學、科研、預防、康復、急救和健教于一體的現(xiàn)代化大型綜合三級甲等醫(yī)院，是番禺區(qū)規(guī)模最大、技術力量最雄厚和服務水平最高的政府公立醫(yī)療機構，在番禺區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)中起到主導作用，現(xiàn)已搭建了“1+X 區(qū)域醫(yī)療混合云平臺”，并在醫(yī)院內(nèi)部署了雙活醫(yī)療云數(shù)據(jù)中心機房本地節(jié)點。隨著醫(yī)院的不斷現(xiàn)代化，關鍵信息基礎設施的管理不能滿足當前網(wǎng)絡安全高要求的管理需求。因此，需要結合先進性、擴展性、管理性和安全性等特點，從實際需求出發(fā)，建設滿足當前應用系統(tǒng)和未來若干年內(nèi)系統(tǒng)擴展的基礎設施監(jiān)控平臺，從而滿足醫(yī)院眾多、復雜和高效業(yè)務應用需要。傳統(tǒng)的人工常規(guī)性的動環(huán)設備巡檢、維護存在如下缺點及隱患。

1）醫(yī)療混合云數(shù)據(jù)中心機房及各樓層的接入間多監(jiān)控單元設備出現(xiàn)故障無法第一時間了解問題，導致突發(fā)事故通知不及時。尤其是夜間，如果發(fā)生機房盜竊、火災等問題就會帶來不可估量的財產(chǎn)損失及相關安全責任牽連[3]。

2）檢查不全面或技術經(jīng)驗不到位，檢查人員并不能對機房及接入間的每個設備狀態(tài)、細節(jié)參數(shù)進行監(jiān)測，所以有些設備出現(xiàn)故障難以尋找出真正原因，導致問題反反復復，對于一些UPS（不間斷電源）、蓄電池、精密空調(diào)和門禁等無法實現(xiàn)更精細的設備管理及全生命周期記錄。

3）由于服務區(qū)域分布廣，接入間數(shù)量多，機房使用人工24 h 值守管理強度大，需要的人力資源多，支出成本高，效率效益低下。

4）人工巡查速度慢，耗時久，巡檢間隔周期長，巡查不全面，設備、環(huán)境的隱患不能實時了解。

5）不能遠程控制設備，當出現(xiàn)室溫升高等環(huán)境問題時需要到現(xiàn)場處理。設備的管理不能及時聯(lián)動起來，造成資源浪費，處理滯后，難以實現(xiàn)“雙碳”目標。

2 智慧物聯(lián)動環(huán)監(jiān)控平臺方案

為了全面實現(xiàn)中心醫(yī)院智能信息化管理，通過在中心機房設計和實施了一套智能動環(huán)系統(tǒng)，對現(xiàn)場監(jiān)控點的各種運維設備設施實現(xiàn)了全方位全天候的統(tǒng)一集中監(jiān)控管理，通過定制化的實時監(jiān)控界面，能及時發(fā)現(xiàn)異常情況或故障即可快速通過網(wǎng)絡郵件、微信、現(xiàn)場聲光、手機短信和有線電話等方式實現(xiàn)自動遠程報警和通報，從而確保機房設備及管理系統(tǒng)的安全可靠連續(xù)運行，進而真正做到醫(yī)院動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)管理的全天候的7×24 h 實時化、無人參與智能化和數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡化，實現(xiàn)醫(yī)院的方便、快捷、準確、安全、可靠、長壽命和無人值守的集中監(jiān)控管理[4]。

2.1 智能動環(huán)系統(tǒng)設計思路

該智能動環(huán)系統(tǒng)主要基于以下設計思路。

1）針對中心機房及各樓層的接入間多監(jiān)控單元，搭建兩級監(jiān)控，構建高效穩(wěn)健的集中監(jiān)控管理系統(tǒng)。集中監(jiān)控中心是整個智能動環(huán)系統(tǒng)的集中管理平臺。通過對不同層級管理員可以進行權限設置和管理，針對不同級別故障等級進行定義、甑別和分類，對每一個監(jiān)控設備進行遠程監(jiān)測、控制和自檢[5]。

2）樓層接入間的現(xiàn)場監(jiān)控單元是整個智能動環(huán)系統(tǒng)的基本組成部分。其主要功能是對上要向集中監(jiān)控中心定期及時發(fā)送數(shù)據(jù)信息，對下則是要直接與監(jiān)控設備進行物聯(lián)網(wǎng)連接[6]?，F(xiàn)場監(jiān)控設備單元將本站點內(nèi)各設備的供電狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、安防狀態(tài)及安全運行時間等相關數(shù)據(jù)定期上傳到監(jiān)控主機，再由監(jiān)控主機及時上傳到集中監(jiān)控中心，實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和管理，從而提高整個智能動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的即時性、安全性和可靠性。由于采用的是分布式架構，其運行更及時、更穩(wěn)定和更可靠。

2.2 智能動環(huán)監(jiān)控硬件模塊

通過技術功能分析，智慧動環(huán)監(jiān)控平臺由總/分硬件松耦合架構及監(jiān)控采集模塊，以及軟件模塊化設計架構及功能模塊組成。智慧動環(huán)監(jiān)控平臺的總/分硬件松耦合架構及監(jiān)控采集模塊主要包括以下幾個部分。

1）溫濕度監(jiān)控：通過采用總線式的溫濕度多功能變送器，其傳感器可以把實時檢測的現(xiàn)場溫濕度轉換成精確的數(shù)字信號，保證了溫濕度檢測結果傳輸和管理的準確性。通過在數(shù)據(jù)中心機房加裝溫濕度變送器及機柜溫度探針，采集現(xiàn)場局部及重要機柜的實時溫濕度，便于智能動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)管理員及時了解監(jiān)控場所的即時溫濕度值，從而通過相應地調(diào)節(jié)送風口的開放位置、數(shù)量及通風力度，必要時可設定空調(diào)運行溫濕度值（溫度18～27°C、相對濕度不大于60%），使得各監(jiān)控點的溫濕度趨于合理[7]。

2）漏水監(jiān)控：實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域的漏水監(jiān)控，監(jiān)控現(xiàn)場通過漏水控制器、漏水感應繩、固定膠貼、引出線和電源等，采用耐腐蝕、高強度和高敏感的感應繩，一旦遇到液體泄漏，即會接觸到漏水繩發(fā)生變化，其控制器就會將告警信號即時傳輸至監(jiān)控主機。主機則會第一時間報警和提醒相關人員及時趕到準確現(xiàn)場，排除故障和恢復運行。

3）UPS 監(jiān)控：通過機房內(nèi)的智能設備監(jiān)控器，對UPS 備用電源內(nèi)部的電壓、電流、逆變器、電池、頻率、功率、內(nèi)部整流器、旁路和負載等各部件的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視。將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控管理主機和監(jiān)控中心系統(tǒng)，監(jiān)控中心系統(tǒng)則可全面檢查UPS 的運行狀況。

4）蓄電池組監(jiān)測：針對蓄電池組在線監(jiān)測，實現(xiàn)對電池組中的組電壓、組電流、總電流和總電壓等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和上傳，從而讓管理人員可以實時掌握各電池組的工作狀態(tài)，能準確地把電池組的潛在危險排除在發(fā)生前，從而有效保證不間斷電源系統(tǒng)的安全性。

5）配電空開監(jiān)控：檢測8 路空氣開關狀態(tài)，對重要配電開關跳閘斷電事件記實時監(jiān)控及預警。

6）精密空調(diào)監(jiān)控：通過智能設備監(jiān)控器與空調(diào)接口相連，實時、全天候和全面診斷空調(diào)運行狀況，監(jiān)控空調(diào)各部件的運行狀態(tài)與參數(shù)，通過系統(tǒng)軟件或通過網(wǎng)絡遠程控制等方法修改空調(diào)設置參數(shù)，實現(xiàn)空調(diào)的遠程開關調(diào)節(jié)聯(lián)動控制。根據(jù)GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》[8]定義機房級別，靈活選擇對應溫濕度設定要求。

7）配電柜及PDU（電源分配單元）監(jiān)測：通過智能設備監(jiān)控器與配電設備相連，系統(tǒng)可實時、全天候和全面診斷設備運行狀況，監(jiān)控和上傳運行狀態(tài)與能耗參數(shù)，管理人員通過桌面軟件即可在系統(tǒng)管理電腦上或通過網(wǎng)絡遠程查看。智能動環(huán)管理系統(tǒng)一旦監(jiān)測到某個參數(shù)越過設定閾值，將自動切換到相關的運行畫面，供管理人員即時精確處理。

8）遠程開關照明：集中監(jiān)控系統(tǒng)支持聯(lián)動輸出，當系統(tǒng)檢測到時間為夜間時或者在集中監(jiān)控管理軟件中手動點擊遠程開關照明按鈕時，遠程控制監(jiān)控主機或HDIT-MI0-08 模塊，由監(jiān)控主機實現(xiàn)對燈光開關控制。

9）光電煙感監(jiān)測：安裝可發(fā)出報警信號的光電煙感，通過實時監(jiān)測模塊將光電煙感的實時變化數(shù)據(jù)直接上傳至監(jiān)控主機，實時監(jiān)測現(xiàn)場的火災情況，聯(lián)動攝像機進行拍照并及時報警。

10）門禁管理：通過門禁控制器、人臉機、電控鎖和開門按鈕組成。對于進出人員，包括員工信息、部門信息、卡證存續(xù)信息、人員出入時間和區(qū)域、進入范圍時間區(qū)、遠程搖控、門區(qū)開關、防盜、消防的聯(lián)動設置及歷史記錄的查詢、報表輸出等，實現(xiàn)智能化管理。

11）視頻監(jiān)控：通過將多畫面瀏覽、錄像回放、視頻遠傳、觸發(fā)報警、視頻控制和設備聯(lián)動集于一體，具有豐富的報警聯(lián)動功能[9]。

2.3 智能動環(huán)監(jiān)控平臺軟件模塊

智慧動環(huán)監(jiān)控平臺軟件模塊化設計架構及功能模塊包括以下幾個部分。

1）強大的智能聯(lián)動能力，該智能動環(huán)管理系統(tǒng)能夠對相關設備或子系統(tǒng)實現(xiàn)全自動化、智能聯(lián)動控制，提高設備、系統(tǒng)運行效率，延長維護周期，避免人為意外延誤操作。在消防系統(tǒng)報警后，可自動切斷電源，控制門禁開門，攝像機即時錄制現(xiàn)場畫面，實現(xiàn)多網(wǎng)設備資源及多場景應用融合。

2）靈活的遠程管理，不僅可本地管理，還可提供可靠的遠程管理?？赏ㄟ^Web 瀏覽、手機APP 和微信公眾號等方式，進行遠程監(jiān)控管理。通過中心機房動環(huán)監(jiān)控平臺進行授權驗證，采用掃描二維碼的方式通過智能PDU 控制機柜門禁的開啟，同時實現(xiàn)遠程控制機柜門的開啟。通過二次開發(fā)實現(xiàn)微信小程序控制，從智能管理上、功能集成度和穩(wěn)定性上較傳統(tǒng)門禁方案有優(yōu)勢。

3）系統(tǒng)擴展能力強，基于分布式系統(tǒng)，即使系統(tǒng)擴展多個設備形成龐大的系統(tǒng)，系統(tǒng)依然保證監(jiān)控管理的穩(wěn)定、高效和實時，不存在由于系統(tǒng)過于龐大后系統(tǒng)反應慢、處理卡頓等情況。實現(xiàn)保存一年以上的日志，隨著業(yè)務的需求發(fā)展實現(xiàn)橫向線性擴容，為后續(xù)實施能耗節(jié)能分析及運營做準備。

4）高度的集中管理，具有高度的集中管理理念，不僅能將單個機房動環(huán)的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)進行集中監(jiān)控，并且能夠將多個分布在不同區(qū)域的機房實現(xiàn)跨區(qū)域集中監(jiān)控。

5）支持異構平臺的標準化，開放平臺接入，所有接入間的二級動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、市電監(jiān)控系統(tǒng)和安防系統(tǒng)等必須無縫接入現(xiàn)有的中心機房的動環(huán)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)監(jiān)控平臺統(tǒng)一管理。

3 智慧物聯(lián)動環(huán)監(jiān)控平臺

在新醫(yī)改的大背景下，工業(yè)社會整體信息化程度不斷加強，網(wǎng)絡信息技術對健康醫(yī)療事業(yè)的影響日趨明顯。特別是近年來，以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、第五代移動通信（5G）和移動互聯(lián)等新興信息技術為核心的新一輪科技革命直接推動了現(xiàn)代智慧醫(yī)療信息化和健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應用發(fā)展[10]。因此推進智能動環(huán)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電子病歷、電子影像、智慧服務、智慧診斷、智慧管理的智慧醫(yī)院建設和醫(yī)院管理信息標準化建設，成為了國家對于公立醫(yī)院機構改革和高質(zhì)量建設發(fā)展的示范目標之一。

通過將上述技術實踐于番禺區(qū)中心醫(yī)院“區(qū)域醫(yī)療混合云”的信息化建設，建設了智慧物聯(lián)動環(huán)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)了醫(yī)院動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理。智能化管理已在醫(yī)療云數(shù)據(jù)中心機房穩(wěn)定運行，并將在二期工程中擴展到樓層接入間應用。

1）實現(xiàn)7×24 h 對機房動力、自然環(huán)境、消防系統(tǒng)和安全防護等設備進行實時監(jiān)控；為信息及后勤管理部門變被動為主動管理，對生產(chǎn)環(huán)境的安全實現(xiàn)主動監(jiān)控及管理，情報收集、預警及告警跟蹤等，快速對故障問題定位、報警，提高突發(fā)性問題的處理效率，減少消防安全隱患，確保機房的安穩(wěn)[11]。

2）無人值守，監(jiān)控平臺遠程管理機房設備，調(diào)整參數(shù)、遠程聯(lián)動和信息查詢，降低人工管理成本。落實“雙碳”行動共建美麗家園，動環(huán)監(jiān)控平臺主動獲取生產(chǎn)設備環(huán)境的能源消耗及使用情況，為優(yōu)化管理提供數(shù)據(jù)支撐，為后續(xù)更深層次的能耗分析及智慧節(jié)能調(diào)度打下基礎。

3）通過智能化動環(huán)集中監(jiān)控維護系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、能耗管理、信息存儲、故障分析、設備聯(lián)動、通知告警、實時顯示和數(shù)據(jù)上傳的功能結合為一體，打破醫(yī)院傳統(tǒng)部門間的信息、設施管理孤島技術難題，實現(xiàn)四網(wǎng)（業(yè)務網(wǎng)、辦公網(wǎng)、安防物管網(wǎng)和能源支撐網(wǎng)）融合，統(tǒng)一充分利用愿景目標，突出體現(xiàn)四網(wǎng)融合意義，也是開創(chuàng)醫(yī)院“四網(wǎng)”融合首次可行性試驗[12]。

4 結束語

智慧物聯(lián)動環(huán)監(jiān)控平臺采用硬件總/分松耦合架構和軟件模塊化設計架構，并對智能PDU 進行二次開發(fā)，滿足醫(yī)院運維管理人員在構建數(shù)字化、智能化基礎設施管理方面的高要求，實現(xiàn)了對醫(yī)院數(shù)據(jù)中心機房及各樓層接入間動環(huán)的高效、準確和低成本管理與維護的目標，并實現(xiàn)了與醫(yī)院的“四網(wǎng)”的銜接和智能化管理，既具有開創(chuàng)性，同時也在其他醫(yī)院具有可復制性，從而在一定程度上推動了我國醫(yī)院信息的智慧化進程。