医院病房楼智能照明系统改造的案例分析与总结

河南省肿瘤医院   张恒 齐晓垒 

【摘  要】针对医院10#病房楼智能照明系统已使用10年之久，期间没有进行过任何维保及升级改造，且大部分公共照明区域未接入到系统统一控制，现有智能化照明系统控制模式单一，不能实现多个时间段的分段控制，造成不必要资源浪费，为了推进医院精细化管理及节能降耗顺利实施，对10#病房楼智能照明升级改造。

【关键词】节能减排  智能舒适  操作便利  提高医护工作效率、增强病人就医体验

随着人们生活水平和安全意识的提高，现代化医院对照明系统的要求越来越高。传统的照明系统在节能环保、舒适性、操作便利等方面已经不能满足现代化医院管理的需求。因此，智能照明系统作为一种新型照明技术，其在医院应用中越来越受到重视。

本文旨在对某医院病房楼智能照明系统改造项目进行案例分析和总结。通过实地勘察和数据调查，设计并实施了一种基于KNX的智能照明系统，以期提高医院照明系统的能效性和便利性，为医院节能减排、提高医护工作效率、增强病人就医体验提供支持。

本文研究目标是：介绍智能照明系统相关技术，探讨智能照明系统在医院应用中的重要性和优势；描述智能照明系统升级改造项目的方案设计，包括设计原则、系统架构、主要功能；通过实际案例对智能照明系统的实施过程和改造效果进行分析和总结。

本文主要内容包括：项目介绍、方案设计、实施过程与结果分析和结论部分。其中，项目介绍部分将进一步扩展说明现代化医院对照明系统的要求和传统照明系统存在的问题；方案设计部分将详细介绍智能照明系统的技术原理和设计方案；实施过程与结果分析部分将通过实际案例对智能照明系统的实施过程和改造效果进行详细的数据分析和总结。最后，结论部分将指出本次研究的贡献和局限性，并展望未来智能照明系统在医院应用中的发展前景。

2.1、项目基本情况

某医院病房楼智能照明系统升级改造项目，总建筑面积113514平方米。其中地下2层，地上24层，每层灯光回路60余路，总灯光回路1600余路，灯光回路多，功能区分布散。现对本病房楼的公共区域内的智能照明系统进行改造。包括对智能照明系统，系统供电，管线敷设等主要工程内容。

2.2、现存问题

该医院智能照明系统升级改造项目是针对原有智能照明系统进行升级改造的工程，原有系统灯光回路多，功能区分布散。建造时间早，系统老化严重经常出现故障，需要人员现场手动开关灯具，且早期功能不够完善，系统控制逻辑和控制策略也不能满足医院精细化管理的要求，给医院的使用带来了极大的不变，给医院管理带来很多麻烦。

原有医院病房楼照明系统采用定时控制模式，但只提供了一个定时功能，定时时间不可调整。此外，远程控制灯具只能进行单灯控制，不能按病区划分进行控制，也无法使用场景模式进行控制。

这种定时控制方式受限于时间和场景，很难满足医院管理和病人需求的多样性，导致能源利用效率低下和操作不便等问题。加之远程控制的单灯控制方式无法满足多个灯具协同控制的需求，整体控制效果欠佳。

且原有系统整体采用网络架构，通过网络控制前端智能模块来控制照明灯具的开闭。然而，因为长时间无厂家维护，网络传输不稳定，在断网状态下只能通过楼层照明电井内的控制设备来操作公共区域的照明灯具，给医院使用带来了极大的不便，同时也浪费了大量人力和物力资源。

此外，原有系统未考虑到冗余性问题。随着时间的推移，医院需要纳入控制的灯回路数量越来越多，但是原有系统已经不能承载新增的回路。加之旧有的控制模块有损坏或缺乏售后维保，导致增加的照明灯回路控制只能通过新增的空开控制。当前的控制方式比较单一，只能通过手动模块控制和原有系统控制，不能满足多场景需求。

以上是当前医院病房楼照明系统的现状及存在的问题概述。针对这些问题，本文将提出智能照明系统升级改造项目的方案设计。

3.1、设计范围

本次智能照明改造设计范围包括以下区域：

一层公共大堂

每层的各类公共区域走廊

每层的电梯前室及电梯前室至步梯处

地下一层与地下二层车库

3.2、设计思路

为确保系统稳定性，我们选用国标主流协议，并采用独立的系统架构，不依赖于网络系统，以减少网络对于系统的影响。同时，我们还根据不同区域的灯光需求进行精细化分类和自动化管理，使得对于不同场景能够快速响应和智能调节。

我们还优化了系统管理软件界面，使其易用且功能齐全。

3.3、设计方案

基于KNX智能照明系统的升级改造项目方案被选中作为本次改造的主要方案。新系统具有以下主要功能：

智能化控制：通过多种方式对灯具进行智能控制，实现对不同场景的快速响应和智能调节，以达到最优的舒适度和能源利用效率平衡。

多种控制方式：支持多种控制方式，包括定时控制、手动控制、远程遥控、自动控制等。

灵活的扩展性：系统的多层次结构，可以按需进行系统的扩展，便于未来的升级维护。

多样化的场景模式：系统支持多种场景模式的设置，如日常模式、会议模式、清洁模式等，且能够快速切换，方便医院的管理。

能源节约：系统采用了照明节能技术，实现对灯具的精准控制和能源利用优化，有效降低能源消耗和运营成本。

以上新智能照明系统将为医院提供更加高效、舒适、可持续的照明服务，有助于提高医院的管理水平和社会效益。

3.4、需求调研和分析

首先进行了需求调研和分析。通过与不同科室使用人员的沟通, 确定了照明系统的应用场景、目标和要求，包括照明质量、能源利用效率、灵活性等方面。同时，还要兼顾到到医院的规划和布局，设计了适合环境的智能化控制方案。

3.5、方案设计与优化

在需求调研和分析的基础上，首先进行了方案设计，并多次进行了优化和调整。采用了多层次结构，包括控制中心、通信网络和前端设备等不同层次的模块。通过控制中心、通信网络和前端设备之间的链接和互动，实现了对不同区域和场景的智能化控制。

为了提高系统的稳定性，我们选用了KNX总线架构，采用标准的KNX线缆进行物理连接。每个灯具都有自己的供电电源，这些电源在电位上是相互隔离的，这样一条线路上发生的故障不会影响其他线路，确保整个系统的高度稳定性。

3.5.1、系统架构

在系统架构方面，新系统采用多层次的结构，包括控制中心、通信网络、前端设备等不同层次的模块。其中，控制中心负责对整个系统的监控和控制，通信网络实现各个模块之间的信息传输，前端设备则负责具体的灯具控制。

智能照明控制系统由二级构成,全部使用KNX系统架构，不依赖现场网络环境。

第一级为管理中心：智能照明系统主机放置在负一层的控制室内，管理层之间支持以TCP/IP为基本通讯协议。

第二级为KNX现场总线，通过安装在本地配电箱内的智能照明模块，直接对照明回路照明启停控制。

系统架构：

系统采用开闭方式的控制模式， 即是通过控制智能模块切断或者闭合灯光的供电回路，来达到灯光使用的控制效果，如室外光线较强，控制系统会切断一部分回路，室内照明满足相关使用要求同时也能降低能耗。

3.5.2、照明控制方式

在手动控制方面，病房楼一层大厅服务台和各楼层的护士站处设置了可编程控制面板，以方便管理人员和现场人员对相关公共区域的灯光支路进行开启、关闭等控制操作。

在感应自动控制方面，在一层大厅、电梯前室等区域设置了照度感应器，通过其对室外光线的感应强弱，实现了相关区域灯光的自动开关控制。

在时间自动控制方面，根据不同区域的不同需求进行时间自动控制，以适应不同场景下的需要。

最后，在电脑远程控制方面，控制室内实现了电脑远程控制，使得系统的管理更加捷。

3.6、系统维护和管理

为确保新智能照明系统的长期稳定运行，医院定期对系统进行巡检和维护，并指定专人负责系统的日常管理工作，包括设备维护、故障排除、数据备份等。同时，我们也建议医院在使用过程中注意节约能源，根据实际情况适当地调整系统的控制方式，以达到节能减排的目的。

在系统运行中，如遇到故障或异常情况，应及时联系专业技术人员进行维修和处理，以确保系统的正常运行。

总之，新智能照明系统的成功投入使用，不仅为医院带来了更加优美、舒适的照明环境，同时也实现了对能源的节约和有效管理，具有重要的社会和经济价值。我们相信，在医院的关心和支持下，新系统将会更好地发挥出其应有的作用，为医院和患者提供更加安全、便捷和高效的服务。

新智能照明系统在照明质量、能源利用效率和灵活性等方面取得了显著的改善和提升，并大大降低了医院的能耗和维护成本。

3.7、照明质量

新智能照明系统可以根据不同场景和需求进行智能化控制，保证了医院各个区域的照明质量。同时，感应自动控制的设置也使得系统能够更加智能地适应不同的环境变化，智能调节灯光效果。

3.8、多种智能控制方式带来的高能源利用效率

新智能照明系统采用了KNX总线架构和多种智能化控制方式，使得系统能够更加灵活地对不同区域进行控制，最大限度地节约了电力资源的使用。统计数据显示，新系统运行后，医院照明用电量预计下降20%以上，为医院节省了能源开支。

3.9、灵活性

新智能照明系统采用了多层次结构和各种智能化控制方式，可以根据不同场景和需求进行智能化控制，实现了对灯光的精细调整，同时也提高了系统的灵活性和可操作性。通过手动控制、感应自动控制、时间自动控制及电脑远程控制等方式。

4.1、总结

某医院病房楼智能照明系统改造的设计范围包括一层公共大堂、每层的各类公共区域走廊、每层的电梯前室及电梯前室至步梯处、地下一层与地下二层车库。在设计思路上，我们选用了国标主流协议，并采用独立的系统架构，不依赖于网络系统，以确保系统稳定性。同时，根据不同区域的灯光需求进行精细化分类和自动化管理，使得对于不同场景能够快速响应和智能调节。在设计方案上，我们选择了基于KNX智能照明系统的升级改造项目方案作为本次改造的主要方案，新系统具有智能化控制、多种控制方式、灵活的扩展性、多样化的场景模式和能源节约等特点，将为医院提供更加高效、舒适、可持续的照明服务。

4.2、展望

随着科技的不断进步和发展，智能化照明系统将会越来越成熟和普及，未来的医院照明系统将会更加智能、高效、节能、环保。我们可以进一步探索和研究如何将人工智能、物联网等新技术应用到医院照明系统中，实现更加智能化的管理和控制。同时，我们也需要关注照明系统的安全性和可靠性，确保系统运行的稳定性和数据的安全性。我们相信，在不断的创新和发展中，智能化照明系统将会为医院提供更加优质的服务，为社会健康事业做出更大的贡献。