醫療設備配套用UPS電源的風險控制

嚴浩，路鶴晴，蘇琦

同濟大學附屬第一婦嬰保健院 設備科，上海市，201204

0 引言

1 基本情況

目前醫院的大型設備都配有UPS，但UPS只是醫療設備的附屬品，作為保障大型設備數據安全的手段，往往被我們所疏忽。然而一旦UPS出現故障輕則醫療設備停機，數據丟失。嚴重的情況下，UPS元器件故障存在火災隱患。對此我們開展了關于降低醫療設備UPS安全風險的巡檢工作。

全院醫療設備配套UPS電源共36臺，都使用的是在線式UPS，相比于后備式UPS不存在市電與電池的切換時間，供電時間長，價格較高。功率一般在500～6 000 W。主要集中在檢驗科的生化分析儀、血凝儀、免疫分析儀、細菌培養儀等，占UPS總數的72%，其余集中在病理科脫水機，放射科CT、MRI、鉬靶機，產前診斷中心的基因分析儀，新生兒科血氣分析儀等。這些設備配套用UPS價格為主機的幾十分之一甚至百分之一，常常作為大型設備的一個附件。由于各設備廠家采購渠道不同，涉及UPS品牌很多，主要有施耐德、山特、雷迪斯等。這些UPS主要是為了預防突然斷電導致重要數據的丟失并為貴重醫療設備提供穩定的電源。在醫療設備的維護保養過程中極易被使用人員或工程師忽視，以至于UPS壞了都沒有被及時發現。由于UPS內均有電池，一般情況下電池的使用壽命為3～5年。使用年限大于或等于6年的有12臺，風險較大，需要重點巡查。3～6年的13臺，小于3年的有11臺。相關分布情況，如圖1所示。

圖1 醫療設備配套UPS分布情況Fig.1 Distribution of UPS for medical equipment

2 UPS的檢查方法與結果對策

2.1 檢查方法

根據醫院實際情況，我們咨詢了多個品牌的廠家的工程師，設計出了適合所有品牌巡檢的12個指標：a.安裝環境是否合理；b.UPS前端空氣開關是否帶漏電保護功能；c.UPS操作顯示；d.AV/DC（交流/直流）；e.DC/AC（直流/交流）；f.變換的逆變器（INV）；g.充電功能；h.散熱風扇運轉功能；i.電源線及電池連接螺絲是否緊固；j.主機運轉噪音情況；k.環境溫度；l.負載類型。為了巡檢醫療設備配套用UPS，我們按計劃通知臨床使用部門按照正常的關機流程關閉所涉及的醫療設備。做完巡檢后先打開UPS確保輸出電壓正常后開啟相關醫療設備。通過開關UPS，設備外觀及輸入輸出電壓的檢測、電池的自檢操作完成了12個指標的巡檢指標。

2.1.1 開關機操作

對每臺UPS執行開機及關機操作。開機操作分為接市電UPS開機和未接市電UPS直流開機。①接市電UPS開機。按控制面板的開/關機鍵，UPS會進行自檢開機。此時，負載/電池容量指示燈會全亮，然后逐一熄滅，數秒后逆變指示燈亮代表UPS已處于市電模式下運行。如果自檢時市電異常，UPS將切換為電池模式下工作。②未接市電UPS靠蓄電池電壓開機，持續按開/關機鍵，UPS 進行開機。開機過程中UPS動作同接市電開機。區別僅為市電指示燈不亮，電池指示燈亮。

關機操作分為：市電模式、電池模式。①市電模式下UPS關機，持續按開/關機鍵數秒，UPS進行關機，直至UPS 無輸出電壓。②電池模式下的UPS關機，持續按開/關機鍵數秒，關機時UPS會進行自檢。負載/電池容量指示燈會全亮并逐一熄滅直至關機完成。

2.1.2 設備外觀及輸入輸出電壓

檢查散熱風扇是否轉動，運轉是否有異響，出風口是否積灰影響設備的散熱效果。用萬用表檢測UPS有輸入電壓口及輸出電壓。目前UPS都帶有顯示屏及指示燈，一般情況下綠燈代表功能正常，紅燈代表機器有故障[3]。

2.1.3 電池自檢操作

她是你的煞星！你要做的，是將刀插入她的心臟！不能再繼續猶豫和顧慮，這只會讓你更加得軟弱，更加得無法握住刀柄！

在市電模式下，持續按功能鍵2 s以上，直到聽到蜂鳴器“嘀”的一聲響，指示燈循環閃爍，UPS轉電池模式，進行電池自檢。電池自檢默認持續時間10 s。電池自檢期間，如發生電池故障，UPS 將自動轉市電模式工作。

2.2 巡檢結果及問題對策

（1）經現場安全評估，24臺工作正常，合格率為66.7%，UPS安全檢查結果，如圖2所示。巡檢前UPS布滿了灰塵，如圖3所示。其中，8臺機箱灰塵較多，做了清潔除塵處理。6臺UPS安放位置不合理，2臺UPS處于旁路狀態。UPS工作在旁路模式下時，不具備后備功能。此時負載所使用的電源是直接通過電力系統經濾波供應的，如圖4所示。在主機背后，無法觀察UPS使用狀態，無法操作UPS，也不利于電源散熱，且UPS直接放在地上，設備有進水隱患，聯系廠家調整UPS安裝的位置。

圖2 UPS安全檢查結果Fig.2 UPS security inspection results

圖3 巡檢前UPS布滿了灰塵Fig.3 UPS is covered with dust before inspection

圖4 UPS旁路燈故障Fig.4 UPS side street lamp failure

（2）對使用年限大于或等于6年的12臺UPS加強定期安全檢查，將檢查內容納入手機版設備維修保養系統，巡檢周期縮至每兩周一次，并督促使用部門做好日常UPS安全檢查并記錄，特別是檢查UPS出風口是否有灰塵，圖5為電池性能不佳，機器出現了更換提示[4]。告知使用部門如果發現隱患立即報修，對老舊UPS安排逐步報廢，盡量與廠家協調免費更新UPS。

圖5 UPS提示電池性能不佳，需更換Fig.5 UPS indicates that the battery performance is poor and needs to be replaced

（3）對使用年限3～6年的13臺UPS每月巡檢一次并記錄，檢查使用部門日常UPS安全檢查記錄情況[5]。

（4）若UPS電源長期不用，應每隔3個月開機24 h，并讓UPS電源處于逆變工作狀態下3 min，以保證電池的正常壽命。

3 討論

（1）作為醫療設備管理者，往往把注意力集中在CT、MRI、超聲等大型醫療設備。醫療設備配套用UPS作為醫療設備的“附屬品”，往往被管理者或科室使用人員忽視。以至于部分UPS從不除塵，造成儀器散熱不好，元器件外殼與外界溫度差會超過40oC。輕者UPS損壞，嚴重時可以引發火災[6]。

（2）UPS自帶電池，電池僅有3～5年的使用壽命，故UPS需要定期更換電池。只要操作方法得當，避免出現電池正負極短路、緊固電池螺絲等注意事項，電池更換可以由醫院工程師完成。

（3）隨著物聯網技術的迅速發展，我們可以使用該技術通過手機或者電腦終端監控UPS的運行狀態，如果遇到環境溫度過高、電池不佳、旁路等故障可以通過微信推送方式告知使用人員或者相關管理部門以保證設備的安全。

4 基于物聯網醫療設備UPS監測的展望

隨著互聯網的技術發展，物聯網技術已在醫療行業被廣泛地運用。我們應用醫療設備微信報修系統已收集并處理了數千例維修案例，利用智能盒對CT、MRI、超聲等設備進行了使用效率從及設備運行狀態的監控，一旦設備出現異常，報錯信息可以通過微信的形式推送給維護工程師并得到第一時間響應。對UPS遠程監測技術有了一定的理論研究基礎。目前市面上主流的UPS有2種方式進行電壓信息采集，分別是一般通訊連接即計算機接口及通過通訊電纜（用戶配備的標準直通線，腳位一一對應的RS232串口線）連接UPS與監控設備。智能插槽監控，在UPS背后的智能插槽插入卡片，就可以通過因特網對UPS進行遠程管理。

UPS監測技術是一項實用技術，國內外各大電源公司、生產廠家以及科研院所都在對其進行研究[7]。許多生產廠家已經制作出針對自己品牌的遠程監控軟件，實時采集UPS的輸入輸出電壓，實現了遠程開關機等功能。國內很少有一個物聯網平臺實現多個品牌的UPS設備的集中監控。

隨著互聯網的發展及科學技術的不斷進步，UPS的未來發展將趨于智能化、高頻化及網絡化。作為醫院的管理部門，希望UPS實現智能化、遠程化并根據不同的管理角色，不同的操作權限，精細化地控制和管理醫院每個角落不同品牌，不同型號的醫療配套用UPS。能夠連續如實地采集和記錄UPS的輸入/輸出電壓、電流、電池溫度、電池容量、UPS工作狀態等情況及各項參數情況，以數字和圖形方式進行實時顯示和記錄監測信息。實現UPS微信報警的功能，通過微信查詢UPS的實時運行狀態，接收報警信息，保證報警信息的及時送達。在UPS出現異常的時候，進行實時報警，充分實現無人值守的遠程監控，如圖6所示。

圖6 后臺監控的UPS界面Fig.6 UPS interface of background monitoring

基于物聯網的醫療設備配套UPS電源應用質量與安全監控平臺的設計與應用研究，能夠實現后臺和手機端實時動態監控UPS電池狀態和散熱性能，并及時對安全隱患在線預警從而降低此類設備的使用風險。