基于BIM的平疫結合醫院綜合指揮調度平臺

彭云濤 武 超 張 浩 黨 皞 許越鑫

中建三局集團有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

近年來，建筑信息模型（BIM）技術在建筑信息化輔助設計領域應用越來越廣泛，在醫療領域建設中，BIM技術已廣泛應用在醫院建筑的規劃、設計、施工階段，應用相對成熟且經濟效益明顯，但在日常管理階段往往因周期長，涉及參與方更為復雜，需處理的數據量大而煩瑣等原因，當前仍處于探索階段，尚未形成完整成熟的全生命周期管理，BIM技術的應用價值仍有待進一步研究挖掘。

而“平疫結合”醫院相較于傳統醫院，在醫院建筑設計上需充分滿足醫院防疫應急需求及長遠發展需要，統籌兼顧“疫時”“平時”2種管理模式，疫時需承擔重大疫情集中救治任務，以接診能力和避免院感為重點管控需求，避免醫院發生感染等安全事件；平時則作為普通醫院綜合運營，需要符合高效集約、綠色節能的運營管理目標。此外，如何做到平疫模式的高效、智能、精準轉換，也是“平疫結合”醫院建設的一大需求[1]。

本文以武漢航天城同濟醫院項目為例，結合該“平疫結合”醫院建設運營中的需求及難點，利用BIM技術的數字化、空間化、可視化、模擬性、共享性等特點，探索基于BIM技術的綜合指揮調度平臺在“平疫結合”醫院中的應用場景。

1 項目概況

武漢航天城同濟醫院（籌）建設項目勘察設計施工總承包工程為新建的一所“平疫結合”的三甲綜合醫院，位于武漢市新洲區龍王咀農場一分場東側，場地條件惡劣。總建筑面積為207 678.05 m2，地上建筑面積130 519.45 m2，地下建筑面積77 158.6 m2，設計床位1 000張，建成后將是抗擊疫情的中流砥柱，并且為武漢雙柳地區十萬企業職工、居民提供優質醫療服務，并輻射鄂東地區，打造區域醫療示范中心。

2 “平疫結合”醫院建設需求及難點

2020年年初暴發的新冠肺炎疫情對全國、全世界都造成巨大沖擊，雖然我國疫情控制情況較好，但在世界范圍內疫情還遠遠沒有結束，中國也進入疫情常態化防控階段。經此一役，再次暴露出國內當前傳染病院床位數不夠、傳染病患者后期并發癥多樣性的綜合診療無法滿足、平疫轉換無法快速實現等問題。面對大規模傳染病暴發現狀，醫療建筑行業如何才能未雨綢繆地建設同時滿足平時智能管理需求，疫時快速應急、院感管理、風險管控等需求，且能實現“平疫結合”高效快速轉換的綜合醫院，去適應未來發展，更好地應對未來的各種未知挑戰是當前醫療建筑中亟待解決的問題。

2.1 醫院疫時與平時的需求和差異

1）在疫時管理模式下，醫院將承擔重大疫情集中救治任務，一是建筑設計需完全符合現行國家標準GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》、GB/T 35428—2017《醫院負壓隔離病房環境控制要求》等的規定。二是需嚴格按照醫療流程要求，做好潔污分流、醫患分流等規劃，合理劃分“三區兩通道”，統一組織人流、物流流線等。三是需實現對醫院整體態勢監測、院內感染風險控制、協助領導決策指揮調控，在實施救治救助的同時強化風險防控，保障院內安全。

2）在平時管理模式下，醫院作為普通綜合醫院運營，一是建筑設計需符合現行國家標準GB 51039—2014《綜合醫院建筑設計規范》等規定。二是需滿足綜合醫院結構、消防、環保、節能等方面的規范、標準和建設要求等，完全符合醫療工藝和醫療流線要求，滿足平時醫療服務要求。三是實現日常對醫院整體運行態勢監測、集約化統籌監管、智能運維管理服務等，強化醫院日常監管能力，減免“醫鬧”、偷盜等事件，保障醫院安全、提升醫院管理效率和患者服務滿意度、降低醫院運作成本等。

2.2 醫院平疫轉換的難點分析

1）快速。在重大疫情面前，時間就是生命，面對平疫不同的管控標準和要求，怎樣快速使醫院從平時運行模式轉換到疫時模式，使醫院管控滿足疫時收治環境標準要求，完成疫病接診救治準備，是醫院承擔疫情救治工作的前提。

2）智能。在平疫快速轉換過程中，單靠人工難以達到高效的轉換結果，需充分利用信息化、智能化的手段進行智能轉換及智能監控，實現醫院各區域轉換進程、轉換結果實時可視。

3）精準。醫院平疫轉換過程除了快速和智能外，另一個重難點就是精準，只有精準地進行監控以及轉換，才能充分保障院內院感安全，避免疫病在院內傳染，保障醫護患等的生命健康安全。

3 綜合指揮調度平臺架構思路

隨著BIM技術、物聯網、人工智能、大數據、云計算等新一代信息化技術的發展、成熟與應用，以武漢航天城同濟醫院項目的“平疫結合”建設需求為導向，以“平疫結合”應用服務場景為核心，研究構建基于BIM的醫院“平疫結合”綜合指揮調度平臺，可促進醫院內部高度集成、融合互聯、可視可控，實現醫院在疫時高效率、高安全地進行全院防控，平時能高效、節能、安全地進行運營管理，平疫轉換時能快速、智能、精準進行。本項目的綜合智慧調度平臺架構如圖1所示。

圖1 綜合指揮調度平臺系統框架

1）醫院智能化建設：厘清醫院當前信息化、智能化建設現狀，可對醫院已建智能設備、應用系統進行統一標準化對接管理，通過將完成標準化的智慧醫院設備和應用系統進行連接，實現多樣化數據對接、集成數據展現等，為醫院“平疫結合”綜合管控、應用服務等提供支撐。

2）基于BIM的綜合指揮調度平臺：平臺以標準集成、可視可控為建設重點，通過統一連接醫院全院智能設備、系統，實時監測設備運行狀態及數據，并基于BIM技術實現所有設備通過綜合指揮調度平臺可以看得到、控得住。

3）平臺應用服務：以綜合指揮調度系統的數字大屏為主體，聯合后臺監測控制、區域綜合監控、移動指揮調度等多終端應用系統建設，實現醫院疫時、平時等多種管理模式統一管控，突發疫情時快速實現平疫“一鍵切換”。

4 平臺應用服務

平臺通過對接的物聯網設備和業務應用系統的監測、操作等數據進行綜合集成，匯聚醫院院感數據、危險隱患、應急資源、視頻監控等應急基礎和專題信息，明晰醫院運行管理整體態勢。并利用大數據技術，結合智能算法，根據不同特征、不同事件類型影響人數、資金支持、物資儲備，監控風險因素的變動趨勢，通過構建的評價指標體系進行分析處理，依據數據分析方法構建預警模型，評價各種風險狀態偏離預警線的強弱程度，向醫院決策層和各級管理人員發出預警信號并提前采取預控對策，加速現場應急指揮效率。并基于醫院不同層級、不同角色的應用需求，開發綜合指揮調度系統、后臺監測控制系統、區域綜合監控系統、移動指揮調度系統等多終端應用系統，實現全員聯動、分工協作的指揮調度。

4.1 綜合指揮調度系統

綜合指揮調度系統作為醫院指揮調度中心，可對全院或分區域進行綜合監控，并基于BIM技術模型實現可視化、精準監管。

4.1.1 綜合監控管理服務

1）基于BIM的空間管理。利用BIM技術模型，對醫院整體建筑及空間進行整體、局部瀏覽，各區域位置快速定位，并對區域中交互設備進行實時數據監管查詢。

2）醫院分區管控?？蛇M行院區、樓棟、樓層、房間等分區分層管理，基于BIM模型實現全區域、全方位監管。

3）院感安全整體管控。包括人員院感，環境院感，供水、排水院感，污物院感風險等各類管控，并通過建立院感風險指數，依據風險指數高低，從整體到局部，對風險區域或風險事件進行快速識別、分類分級管理，為綜合指揮調度決策提供數據支撐。

4）接診效率及能力管理。包括收治患者管理、醫療資源管控等，根據收治患者人數及特征，分析預測所需醫療資源，建立醫療資源需求指數模型，并對超標需求指數進行預警預報，對相關醫療資源進行及時補給。

5）事件預警監控。對全院綜合運行狀態進行監測預警，并對預警事件處理情況進行全面監管。

4.1.2 平疫“一鍵切換”服務

1）“一鍵切換”管理。通過“平疫切換”按鈕開啟平疫切換操作，平臺監管的各類智能設備、系統等將依據預設的平時、疫時不同管理要求進行智能轉換。

2）平疫轉換過程管理。通過綜合指揮調度數字大屏，可遠程分區、分類實時查看轉換進程及轉換結果，對轉換超時或異常區域再進行實地核查，有助于人力資源的指揮調度，實現快速、高效、智能的轉換管控。

4.2 后臺監測控制系統

后臺監測控制系統作為中央聯動調控中心，可對全院智能設備及系統進行總體監測、聯動調控。

4.2.1 BIM模型應用服務

1）BIM模型構建與展示管理。采用專業化Revit軟件搭建醫院BIM模型，通過Unity3D引擎對BIM模型進行輕量化處理，根據不同分類篩選器選擇、拼接、展示平臺上不同視口的模型，創建組合獨立的分區模型[2]。

2）BIM模型與平臺掛接管理。在綜合指揮調度平臺上，將不同分區模型中的設備或設施構件，根據設備設施技術參數及產品說明進行掛接，基于BIM模型，可明晰各區域中所管控的所有智能設備、綜合管線等，進行可視化、全時段監管調控。

4.2.2 后臺綜合管控服務

1）設備監測管理。對全院設備進行分區、分類、分組等設備監測管理，基于BIM模型實現電子地圖可視化監測，實時采集設備運行數據，查看設備運行狀態。

2）設備體系化管控。依據設備類別，如凈水設備、冷源機群、衛生系統等，對同類設備進行分層、分級、體系化統籌管控，實現業務與設備聯合管控。

3）能耗監測管理。醫院BIM能耗管理可實現能源數據的可視化，根據醫院需求可按樓宇、樓層、科室等進行自動分析獲取各類能源數據，通過對各科室、樓層和全院的能耗情況進行周、月、年統計以及橫向、縱向對比，為醫院成本核算、領導決策提供依據。

4）運行分析管理。通過對醫院整體運行態勢、特征、相關性、影響度等進行數據的智能分析，可明晰不同監管對象的特征、影響度以及不同監管對象彼此間的相關性等，根據分析結果，可強化對醫院重點環節、關鍵影響因素的管控，為領導決策提供數據支撐。

4.3 區域綜合監控系統

區域綜合監控系統作為區域服務終端，以區域數字中小屏（簡稱“區域屏”）為載體進行信息展示及管控。

1）區域環境監測?；趨^域屏，可實時展示本區域環境監測數據，包括溫濕度、飄浮顆粒物濃度、噪聲等。

2）區域環境調控?？赏ㄟ^“掃碼鑒權”方式進行權限識別，有權限管理員可對本區域相關設備設施進行在線調控，如空調、燈光照明設備等。

3）異常預警警報。當本區域發生異常事件時，可通過區域屏聲、光、信息展播等多種方式進行警報提醒，從而有助于現場人員管理、人員疏散等管理服務。

4）區域導航。區域屏可提供當前位置定位信息，以及院內導航信息咨詢查看，可為到院人員提供指引服務。

5 結語

平臺通過融合BIM、物聯網、人工智能等技術，打通各類智能設備、各類專業子系統，使醫院全院及各區域綜合管控可視、可控，實現全區域全天時全系統實時監控、全員聯動分工協作的指揮調度、全自動全智能實時一鍵切換、全要素全時段高智商能源管理等應用服務，保障了“平疫結合”醫院運行管控的安全、綠色、高效。