某三甲醫院變電所綜合監控系統設計探析

孟 陳 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 概述

醫院建筑作為重要的公共建筑，有大量涉及患者生命安全的場所如急診搶救室、血液病房的凈化室、產房、早產兒監護室、重癥監護室、手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室、心血管造影檢查室等，由于其特殊性，供電和電能質量方面具有較高的要求，也對醫院配電系統的運營和管理提出了更高的要求，切實確保醫院用電的連續性和安全性。

2 項目概況

本項目為三甲醫院，屬于一類高層建筑，占地21.3hm,規劃設計方案設置床位1477張，總建筑面積22.58萬m，包括急（門）診大樓、住院北樓、住院南樓、行政科研樓、公共衛生臨床中心（傳染病醫院）、地下停車場及人防設施。本項目共設4座變電所，其中總變電所2座，1#總變電所位于公共衛生臨床中心的一層，10kVA高壓柜18臺，低壓柜20臺，變壓器安裝總容量為2500kVA；2#總變電所位于行政科研樓的負一層，10kVA高壓柜19臺，低壓柜17臺，變壓器安裝總容量為1800kVA。設分變電所2座，1#分變電所位于住院南樓的負一層地庫，10kVA高壓柜17臺，低壓柜62臺，變壓器安裝總容量為8500kVA，2#分變電所位于住院北樓的負一層地庫，10kVA高壓柜15臺，低壓柜51臺，變壓器安裝總容量為7200kVA，變壓器安裝總容量為20000kVA。變電所的監控管理中心設在1#分變電所的值班室。

3 系統組成

變電所綜合監控系統主要由視頻監控系統、安全防范系統、綜合監管平臺、網絡傳輸系統等構成。根據變電站綜合監控系統的硬件組成，同時結合變電站綜合監控應用的實際需求與特點，將整個變電所綜合監控系統分為3個系統層次，即現場設備層、網絡通訊層、監控管理層，層與層之間采用標準的協議進行通訊。系統結構如下圖所示。

3.1 現場設備層

現場設備為整個系統的最前端，屬于系統底層部分。各個變電所內的綜保、電力儀表等電力設備均帶有網絡接口，用以采集各種電力信息；根據變電所面積大小配置不同數量的溫濕度傳感器和煙霧傳感器，電纜溝的各個進出線處配置一個水浸傳感器，用以采集各種環境信息；變電所集水坑的水泵配置水泵控制器，送排風機配置風機控制器，用以實現各個動力的智能控制；各個變電所內出入口及配電柜前后均配置攝像機、變電所內出入口配置門禁，用以采集變電所的動態信息。變電所內的各種信息

數據通過通訊管理、協議轉換，數據處理等功能，構建穩定、可靠、安全的現場設備層，并通過通訊總線，將數據傳輸到網絡通訊層中。

系統結構圖

3.2 網絡通訊層

網絡通訊層主要包括通訊管理機和網絡交換機，通過有線無線等網絡方式，將數據集中采集到通訊管理機或者智能網關，利用互聯網或者無線網絡直接上傳數據到數據服務器，進行數據匯總、計算、分析及展示。

網絡通訊層實現了現場設備層與監控管理層的網絡連接，負責數據的網絡傳輸與處理，采集現場設備層的數據，并通過網絡上傳到監控管理層，或轉發監控管理層的召喚、控制等命令，實現遠方控制與監測，起到數據中轉的作用。

3.3 監控管理層

1#分變電所的值班室作為整個綜合監控系統中心，采用變電所動力環境集中監控系統平臺，可以實現一套軟件控制前端所有設備，實現變電所監控系統的音視頻監控、溫濕度實時監測、防盜消防監測系統工作狀態實時監測、配電系統實時監測并且報警聯動視頻、變電所人員出入控制管理、變電所防火防盜報警功能、報警時還可以聯動攝像機進行圖像抓拍錄像，聯動手機短信發送報警信息，及時通知相關智能部門和管理人員。同時支持門禁管理系統，確保人員出入有記錄，可以通過監控中心遠程實現對變電所進行遠程開關門，遠程查看門禁信息日志，監控管理層通過對數據進行加工、處理、可視化呈現，運維客戶端及手機APP通過訪問服務器，及時查看相關變配電信息及進行智能運維服務，提升了變電所的整體管理效率和水平，更好地保障了設備的用電安全。

4 系統功能

4.1 電力監控

綜合監控系統通過電氣一次主接線圖的實時監控界面及現場綜保、儀表、傳感器等采集各回路的實時狀態，監測各開關柜開關狀態、溫度、電壓、電流、功率、功率因數、有功、無功、諧波、電能量采集等，顯示現場實際設備的運行狀態。

無線測溫主要應用在高低壓開關柜內母排搭接點，斷路器觸頭、電纜接頭、大電流設備等電氣連接點和其他易過熱點等位置的溫度檢測，并把測量結果通過網絡上傳到監控中心數據庫服務器，通過軟件分析能夠對溫度過高發出告警信息，實現溫度故障的早期預測，防患于未然。

通過智能變壓器終端，監測變壓器的電壓、電流、功率、功率因數、有功、無功、諧波、風機運行狀態、震動檢測。智能分析變壓器的壽命、負荷變化、故障研判、電壓合格率等，以達到變壓器的主動運維，狀態隨時可視。

4.2 視頻安防監控

實時監視站內視頻信息，同時監視一次設備的多角度視頻。通過視頻監控設備對變電所進行24小時的實時監控，實現各種報警以及保護開關和視頻的聯動功能，并可以進行聯動抓拍照片和視頻，記錄查詢等功能，達到事前監控、事后取證的功能。

智能門禁系統能夠管理變電所內的門禁數據讀取、開關控制、權限調整等功能，變電所門禁系統接受統一監控中心平臺主站系統的門禁權限配置信息，并通過以太網將配置信息下發給門禁控制器，實現對門禁的狀態監視和控制，并且能夠實現非法開門報警、開門超時報警、安防聯動和消防聯動等功能。

4.3 環境監測

綜合監控系統通過溫濕度傳感器、水浸傳感器等傳感器，對設備間進行智能監控，協助智能運維系統運行，溫濕度控制器運用傳感器檢測柜內的溫度與濕度值，并通過控制外接的風扇與加熱器對溫度與濕度值進行調節，可有效防止因低溫、高溫造成的設備故障以及受潮或結露引起的爬電、閃絡事故的發生。實現了更安全、更經濟、更高效運行模式。

煙感、溫感、明火、水位等火災消防信息接入綜合監控系統，實時采集處理環境數據，并聯動聲光報警器進行報警，及時通過短信方式自動通知值班維護人員。

4.4 智能控制

綜合監控系統可監測開關柜的溫濕度，設置啟動參數，控制除濕器和風機聯動，可實現本地、遠程以及參數聯動的風機控制功能，并且實現風機固定時段自動開啟和關閉功能，防止開關柜凝露。根據環境溫度控制空調啟停，溫度設定，實現空調的自動和遠方控制。根據電纜溝浸水情況啟動水泵抽水。

4.5 其他功能

除上述主要功能，綜合監控系統還能夠對設備側發生的報警信息及時彈出，并且處理線下用戶側設備產生的報警信息，同時可以通過用戶、設備等對報警信息進行檢索，也可用于事故追溯等工作。通過對變電所日常運行數據的采集和儲存，對數據進行統計處理，以報表的格式進行展示，同時可生成電子版的報表便于用戶進行下載，減少了運行人員工作量。系統可以通過手機APP查看監控畫面、視頻畫面，并且可以事件告警推送、歷史事件查詢，備品備件、工單接收和上傳運維記錄等。

5 結語

變電所綜合監控系統，以“智能感知和智能控制”為核心，通過物聯網技術、云計算及現代通信技術等集成應用，對醫院變電所設備及環境進行全天候的狀態監視和智能控制。完成了對變電所輔助設備控制、視頻監控、環境監測、安全防范、消防報警、門禁監控及電量監測等信息整合，并上傳至綜合監控統一平臺，實現了動力環境各項數據的監測與設備控制，優化了動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證了維護人員的安全，延長了設備的使用壽命，提高了變電所的運行與維護管理水平，降低了綜合管理成本。