摘要：通過將中央空調機房、室外環(huán)境、末端用戶集成在物聯網上而形成管控一體化中央空調管理和調度系統，可以使管理人員能夠通過有線和移動終端來實時監(jiān)測到中央空調系統的運行狀態(tài)、室外環(huán)境的溫度和濕度、末端用戶的熱濕狀態(tài)，并據此下達系統優(yōu)化運行的調度指令，以保證舒適性需求并達到節(jié)能的目的。運行結果表明，采用這種集成了中央空調機房、室外環(huán)境、末端用戶的物聯網系統，能夠在保證環(huán)境舒適的前提下，顯著降低系統的能耗。
關鍵詞：物聯網；中央空調系統；末端用戶；節(jié)能

0 引言
    隨著醫(yī)療技術的不斷進步和診療設備的不斷更新，現代醫(yī)院建筑體量逐漸趨于龐大，功能日益復雜。在醫(yī)院建設標準和建設費用提高的同時，醫(yī)院的中央空調系統規(guī)模也在逐年擴大，設備的管理、維護和運行調度越來越復雜，而更大的挑戰(zhàn)則是系統的能耗在不斷上升。管理的復雜性和能耗的增加不僅使醫(yī)院日常支出增大，醫(yī)療費用增加，而且使目前衛(wèi)生保健資金投入與產出之間的差距越來越大。根據對典型
醫(yī)院的能耗統計結果，大、中型醫(yī)院建筑中，暖通空調系統用電占醫(yī)院全年用電的50％以上。因此，做好醫(yī)院中央空調系統的管理和運行調度，是提高醫(yī)院管理水平、降低醫(yī)療成本的重要手段之一。
    中央空調系統的管理主要包括兩個方面的內容：一個是對系統中的設備的靜態(tài)信息管理，主要是管理設備資產的基本信息，如型號、規(guī)格、造價、存放地點、責任人等；另一個是對系統中設備運行的動態(tài)信息管理，例如冷水機組的供回水溫度、水泵、風機和壓縮機的電壓、電流和功率等。系統針對前者建立的是管理信息系統，而針對后者則是建立運行管理系統，這兩個系統之間幾乎沒有關聯。但是，隨著系統復雜程度的提高，這種管理模式的弊端就凸現出來。首先是兩個系統存在相互重疊的內容，因而有重復建設的部分，這不但浪費了人力和物力資源，而且要同時維護兩個不同的系統，也提高了管理成本。其次是兩個管理系統的存在信息不同步，甚至是信息偏差的問題，這樣，當系統的規(guī)模越來越大時，管理效率將會越來越低。因此，將靜態(tài)信息管理和動態(tài)信息管理系統有機結合在一起，是未來中央空調系統乃至整個院務保障系統管理的發(fā)展趨勢。近年來，物聯網概念的出現和相關技術的發(fā)展，為構建中央空調系統一體化管理模式奠定了基礎。
    物聯網的概念最初來源于美國麻省理工學院(MIT)在1999年提出的網絡無線射頻識別(RFID)系統，該系統可以把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。隨著技術和應用的發(fā)展，物聯網的內涵已發(fā)生了較大變化。雖然物聯網這一概念的嚴格定義還存在分歧，但是，關于物聯網的基本特征是非常明確的。物聯網就是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯網實際上是互聯網的延伸和擴展。它包含了三個基本的要素，搭載在物品上的傳感器、用于傳輸和存儲信息的網絡系統以及安裝了應用軟件的終端設備。傳感器可以是條形碼、RFID卡、電量表、溫度傳感器，也可以是其它能夠用設備識別的信息載體；而根據應用系統的規(guī)模，網絡系統可以是局域網(LAN)，也可以是廣域網(WAN)，可以是有線網，也可以是無線網或各種總線及其綜合系統；終端設備可以是PC、PDA，甚至是手機。利用物聯網的這些特征，可以建立起包括中央空調機組、空調用戶及室外環(huán)境的物聯網，從而實現中央空調系統的管控一體化，達到高效管理和節(jié)能運行的目的。

1 中央空調物聯網系統的設計
1．1 工作范圍定義
    由于物聯網目前還是一個寬泛的概念，因此，在不同的應用領域，其外延還需要具體的定義。針對中央空調系統的特點，本文采用以下術語來規(guī)定工作范圍。
    (1)中央空調系統：由中央空調機房設備、末端用戶和室外環(huán)境組成。根據室外環(huán)境的條件，管理人員可以通過物聯網的人機界面調度中央空調機房設備，使末端用戶的熱濕狀態(tài)滿足用戶的要求。
    (2)物聯網(IOT)：由感知實物身份和屙陛的傳感器，傳輸、存儲和處理信息的網絡和人與網絡之間的接口組成；對于中央空調系統，物聯網中的“物”指中央空調設備、末端用戶建筑和室外環(huán)境；感知屬性的傳感器則指壓力、溫度、濕度、電流、電壓及功率傳感器等。與以往的物聯網相比，這里在物聯網具備感知能力的基礎上，擴充了通過人機界面對物的狀態(tài)進行干預的功能。圖1所示是中央空調物聯網系統的結構示意圖。事實上，人機界面設備、網絡設備探測中央空調設備、末端用戶建筑和室外環(huán)境狀態(tài)的傳感器均屬于中央空調機組的物聯網范圍。

    (3)實體(Entity)：指物聯網中的具體實物，例如中央空調系統中的壓縮機、水泵、冷卻塔等。
    (4)身份(ID)：物聯網中實體的唯一標識碼，是物聯網中最重要的標識信息。
    (5)屬性(Attribute)：屬性是描述實體的狀態(tài)信息，其中包括靜態(tài)(Static)屬性和動態(tài)(Dynamic)屬性。靜態(tài)屬性不隨時間變化，例如一臺水泵的尺寸、重量等；而動態(tài)屬性則包括其排量、壓頭及功耗等隨時間變化的屬性。
    (6)歷史(History of Dynamic Attribute)：某時段不同時刻動態(tài)屬性的集合，例如一天內空調機組出水溫度的變化過程就是該動態(tài)屬性的歷史。
    (7)傳感器(Sensor)：主要是感知實體屬性的設備，例如RFID識別器，溫度、濕度傳感器和變送設備等。
    (8)網絡(Net Work)：包括傳感器數據采集、存儲、傳輸與處理的介質和設備構成的系統。典型網絡中，包括光纖、雙絞線總線、數據集抄器、數據服務器、網絡交換機等。
    (9)人機界面(HMI)：人與物聯網接口的硬件設備和軟件。硬件設備可以是PC、PDA，甚至是手機，軟件則是根據接口要求所開發(fā)的各類軟件，例如WEB頁面、工控組態(tài)軟件等。[!--empirenews.page--]
1．2 方案實施步驟
    所謂中央空調系統機房物聯網的總體功能設計，就是準確界定中央空調物聯網系統所涵蓋的范圍、系統邊界、系統功能以及與上層或外部物聯網系統的信息接口方法。
    中央空調系統實體的編碼規(guī)則可參照以往信息化建設過程中采用的編碼方法以及上級信息主管部門的有關技術規(guī)范，對中央空調系統物聯網中的實體應定義嚴格的編碼規(guī)則，以保證物聯網信息標識的唯一性，同時保證與未來的院務系統物聯網編碼兼容。
    中央空調系統物聯網數據庫服務系統要建立中央空調系統物聯網中實體的動態(tài)屬性分布式數據庫(如溫度、濕度、流量、功耗等)及數據服務軟件接口，并將其作為與物聯網數據服務的基礎。
    架設中央空調系統物聯網主干網絡硬件系統時，可以用中央空調機房到院務機關大樓的光纖構成物聯網主干數據通道；在中央空調機房設置一臺數據庫、一臺網絡服務器和一臺光纖交換機(可選擇HP或IBM品牌)，用于承擔中央空調系統物聯網的數據服務和網絡服務；而在營房科安裝無線路由，則便于移動終端的接入。
    中央空調物聯網系統的人機界面設計，應考慮到管理用戶的應用方便和可移植性，人機界面可采用WEB網頁形式，即所謂B／S的系統結構，管理用戶可以采用普通的網頁瀏覽器來瀏覽所需要的中央空調系統的狀態(tài)信息。
    中央空調系統物聯網移動終端軟件可采用基于開放的Android平臺的手機來作為移動終端設備，關鍵數據可以通過移動通信網絡以短信方式傳遞(考慮到通信費用)，其它數據可以在具有網絡信號覆蓋的地方通過局域網獲取。

2 典型應用
    通過中央空調物聯網系統，管理人員不僅能隨時隨地獲取中央空調機組設備的靜態(tài)信息，也能實時遠程監(jiān)測到中央空調系統的運行狀態(tài)(如冷凍水供回水溫度、流量、耗電功率等)、末端用戶熱濕狀態(tài)的分布情況以及室外環(huán)境溫度和濕度等，以便為提高中央空調系統的調度、管理和運行水平提供依據，優(yōu)化中央空調系統的運行模式，進而達到節(jié)能減排的目的。
    圖2所示是通過物聯網獲得的中央空調機組的運行狀態(tài)，畫面直觀地顯示了相關設備的運行參數。

    圖3所示是典型用戶的熱濕狀態(tài)分布圖，可用于反映用戶舒適度或者被滿足的程度。

3 結語
    本文選擇具有代表性且條件比較成熟的中央空調系統進行了物聯網的應用示范，實際應用中取得了很好的效果，這也為全面實現醫(yī)院院務管理物聯網奠定了基礎。物聯網技術是實現物與物、人與物、人與人之間的信息交互技術。隨著傳感和人工智能等技術的發(fā)展，物聯網技術的應用將會有力地推動醫(yī)院院務管理水平的進一步提高。