任云龍，馬新江，許效源

（濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院，山東 濱州 256600）

1 研究背景

1.1 醫(yī)院供配電設備的重要性

醫(yī)院是一個高度機電一體化的復雜建筑，其正常運行和醫(yī)療服務對供配電設備的可靠性和穩(wěn)定性提出了嚴格的要求。醫(yī)院供配電系統是醫(yī)院正常運行的重要保障，它與患者的生命安全、疾病的治療效果、醫(yī)院的聲譽等都有著密切關系。因此，醫(yī)院供配電設備的重要性不言而喻。

1.2 醫(yī)院供配電設備監(jiān)測存在的問題

醫(yī)院供配電設備的監(jiān)測是保障醫(yī)院正常運行和醫(yī)療服務的重要措施。然而，在實際監(jiān)測過程中，仍然存在一些問題。

（1）監(jiān)測方式不夠智能化。目前，大多數醫(yī)院采用人工值守的方式進行設備監(jiān)測，缺乏遠程實時監(jiān)測和預警功能。這種方式存在人工巡檢周期長、容易出現漏檢、誤檢等問題，對設備故障的預警和處理效率較低。

（2）現有監(jiān)測系統的數據分析能力有限。醫(yī)院供配電設備產生的數據量龐大，分析數據需要對大量數據進行實時處理和分析。但現有的數據分析方法普遍存在不夠智能化、不夠準確、無法實現實時分析等問題，這使得監(jiān)測系統的性能和準確度無法得到有效提升。

（3）監(jiān)測系統的預警機制有待改善。目前，醫(yī)院供配電設備監(jiān)測預警系統多以簡單閾值預警為主，無法精確預測設備故障風險，也無法提前預警潛在故障。此外，預警信息的傳遞和處理速度較慢，無法做到及時響應和處理。

（4）部分醫(yī)院的供配電設備監(jiān)測系統建設不夠完善。一些醫(yī)院由于技術水平和資金限制，監(jiān)測系統建設不夠完善，監(jiān)測設備落后，數據傳輸和處理速度較慢，預警功能不完備，影響了監(jiān)測系統的性能和效果。

2 系統框架設計

2.1 系統功能分析

醫(yī)院供配電設備在線狀態(tài)監(jiān)測與預警系統是一種基于物聯網技術的監(jiān)測系統，通過對供配電設備的實時監(jiān)測和數據分析，及時發(fā)現設備故障風險，實現對設備狀態(tài)的準確把握和預警，以降低設備故障帶來的損失。該系統的主要功能包括實時監(jiān)測、數據分析、故障診斷和預警等。

（1）系統能夠實現對醫(yī)院供配電設備的實時監(jiān)測，包括供電電壓、電流、溫度、濕度等多種參數。監(jiān)測數據可以通過傳感器等設備實現采集，經過數據傳輸后實時更新至監(jiān)測系統。

（2）系統具有強大的數據分析能力。通過對監(jiān)測數據進行處理和分析，系統可以準確把握設備的運行狀態(tài)和性能指標，檢測出潛在的故障風險，對故障風險進行預測和分析，提高設備故障的診斷準確率和預警能力。

（3）系統還可以進行設備的故障診斷?；谠O備狀態(tài)分析和預警數據，系統可以快速識別設備故障，并進行相應的處理和維護。在發(fā)生故障時，系統可以及時向相關人員發(fā)出預警信息，確保故障能夠及時得到處理，避免對醫(yī)院正常運行和患者安全造成影響。

（4）系統具有強大的預警功能。系統可以設置設備運行的預警閾值，一旦監(jiān)測數據超過閾值，系統會發(fā)出警報，及時通知相關人員進行處理和維護。預警信息可以通過郵件、短信等方式進行傳遞，確保及時到達相關人員手中。

2.2 系統架構設計

其系統架構設計主要包括硬件、軟件和通信3 個方面。

（1）硬件部分是系統的基礎。該部分主要由傳感器、數據采集裝置和網關組成。傳感器是實現對設備狀態(tài)監(jiān)測的核心裝置，負責采集供配電設備的實時監(jiān)測數據，包括電壓、電流、溫度、濕度等多種參數。數據采集裝置是用于實現數據的采集和傳輸，它可以通過有線或無線方式將采集的數據傳輸至網關。網關是數據傳輸的核心，主要負責數據的處理和轉發(fā)。硬件部分的設計需要考慮到監(jiān)測點數量、數據采集方式、傳輸距離等多種因素。

（2）軟件部分是系統的核心。該部分主要由數據處理、存儲、分析和預警等模塊組成。數據處理模塊主要負責對采集的數據進行處理和整合，保證數據的質量和準確性。數據存儲模塊是用于將采集的數據進行長期存儲，以便于后續(xù)數據的查詢和分析。數據分析模塊是實現對數據的處理和分析，從而實現對設備狀態(tài)的準確把握和預警。預警模塊則是將分析結果轉化為實際的預警信息，及時通知相關人員進行處理和維護。軟件部分的設計需要考慮數據處理速度、預警準確性、軟件架構穩(wěn)定性等因素。

（3）通信部分是實現系統數據傳輸和控制的關鍵。該部分主要包括有線通信和無線通信兩種方式。有線通信可以通過局域網等方式實現數據的傳輸和控制，具有傳輸速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。無線通信可以通過蜂窩網絡、WIFI 等方式實現數據的傳輸和控制，具有無限傳輸距離、設備靈活性高等優(yōu)點。通信部分的設計需要考慮通信方式、傳輸速度和安全性等因素。

2.3 系統關鍵技術和算法

2.3.1 系統關鍵技術

（1）傳感器技術。傳感器是實現設備狀態(tài)監(jiān)測的核心裝置，負責采集供配電設備的實時監(jiān)測數據。傳感器需要滿足高精度、高可靠性、長壽命、低成本等多個方面的要求。

（2）數據采集和傳輸技術。數據采集和傳輸技術是實現數據的采集和傳輸的關鍵技術，包括有線和無線兩種方式。有線通信可以通過局域網等方式實現數據的傳輸和控制，具有傳輸速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。無線通信可以通過蜂窩網絡、WIFI 等方式實現數據的傳輸和控制，具有無限傳輸距離、設備靈活性高等優(yōu)點。

（3）數據存儲和處理技術。數據存儲和處理技術是實現數據的長期存儲和分析的關鍵技術。數據存儲需要滿足數據容量大、存儲周期長、數據安全等方面的要求。數據處理技術需要滿足數據處理速度快、分析精度高、算法穩(wěn)定等要求。

（4）預警算法技術。預警算法技術是實現對設備狀態(tài)的預警的核心技術。該技術需要根據設備監(jiān)測數據進行數據分析和建模，通過設定閾值和規(guī)則等方式實現對設備狀態(tài)的預警，從而及時發(fā)現和處理潛在的故障。

2.3.2 系統算法

（1）數據采集和預處理算法。該算法主要用于實現對采集到的原始數據進行預處理，包括數據濾波、數據去噪、數據平滑等多種方式，從而保證采集的數據質量。

（2）監(jiān)測算法。監(jiān)測算法是用于實現對設備狀態(tài)的監(jiān)測，包括基于模型的監(jiān)測算法、基于規(guī)則的監(jiān)測算法、基于統計學的監(jiān)測算法等多種方式。該算法可以實現對設備狀態(tài)的準確把握和預警。

（3）故障診斷算法。故障診斷算法是用于對設備故障進行診斷和分析的算法，包括基于模型的故障診斷算法、基于數據挖掘的故障診斷算法、基于機器學習的故障診斷算法等。通過該算法，可以對設備故障進行快速診斷和分析，從而減少設備停機時間，提高設備的可靠性和穩(wěn)定性。

（4）預測算法。預測算法是用于實現對設備未來狀態(tài)的預測，包括基于模型的預測算法、基于數據挖掘的預測算法、基于機器學習的預測算法等。通過該算法，可以預測設備未來可能出現的問題，提前采取措施避免故障發(fā)生，降低生產損失。

（5）決策算法。決策算法是用于實現對設備維護決策的算法，包括基于規(guī)則的決策算法、基于機器學習的決策算法等。通過該算法，可以對設備維護計劃進行優(yōu)化，降低維護成本，提高設備運行效率和生產效率。

3 數據采集與處理

3.1 數據采集方式的選擇

不同的數據采集方式會對監(jiān)測數據的準確性、穩(wěn)定性、實時性等產生影響。

針對醫(yī)院供配電設備在線狀態(tài)監(jiān)測與預警系統的需求，我們可以綜合考慮實際情況選擇合適的數據采集方式。如果需要實現高速率、高穩(wěn)定性的數據傳輸，可以采用有線數據采集方式；如果需要實現數據采集設備的靈活性和無線覆蓋面積的擴展，可以采用無線數據采集方式。另外，數據采集方式的選擇還需要考慮到成本、設備安裝維護等因素，綜合權衡選擇最合適的方式。

3.2 數據存儲與管理技術

首先，數據存儲與管理技術需要考慮數據的可靠性和安全性。數據應當按照一定的規(guī)范進行存儲，以便后續(xù)的數據檢索和查詢。同時，數據的備份和恢復也是非常重要的，以防數據丟失或損壞。

其次，數據存儲與管理技術需要考慮數據的處理和分析。采用適當的數據存儲技術，可以方便地進行數據的處理和分析，例如，數據的清洗、聚合、查詢、可視化等。此外，通過采用分布式數據存儲和管理技術，可以實現數據的共享和交換，從而更好地實現對數據的利用和管理。

最后，數據存儲與管理技術需要考慮系統的可擴展性和性能。隨著數據量的增大和系統規(guī)模的擴大，數據存儲和管理系統需要能夠支持大規(guī)模數據存儲和查詢，同時需要具備高可用性和高性能的特點，以保證系統的穩(wěn)定性和可靠性。

4 狀態(tài)監(jiān)測與預警算法研究

4.1 設備狀態(tài)監(jiān)測的算法

醫(yī)院供配電設備在線狀態(tài)監(jiān)測與預警系統中的狀態(tài)監(jiān)測與預警算法是該系統的核心。它可以實時監(jiān)測電氣設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現設備異常情況，通過發(fā)出預警信號來提醒管理員及時采取措施，保證電氣設備的正常運行。常見的狀態(tài)監(jiān)測與預警算法包括基于規(guī)則的算法、基于統計學的算法、基于模型的算法和深度學習算法等。在醫(yī)院供配電設備在線狀態(tài)監(jiān)測與預警系統中，可以結合多種算法來實現對設備狀態(tài)的監(jiān)測和預警，以達到最佳的效果。

4.2 設備故障預警算法

（1）需要采集和處理大量的設備數據。這些數據包括設備的運行參數、電氣信號、振動信號、溫度等多種指標。在采集和處理這些數據時，需要考慮數據的準確性和完整性，保證數據的質量。同時，需要采用合適的數據預處理方法，如濾波、去噪、降維等技術，使數據更加清晰、易于分析。

（2）需要采用合適的數據分析和挖掘技術，實現對設備數據的分析和挖掘。例如，可以采用基于機器學習的算法，如神經網絡、支持向量機等，實現對設備數據的分類、聚類和預測。同時，也可以采用基于規(guī)則的方法，如規(guī)則庫和專家系統等，實現對設備故障的判斷和診斷。

（3）需要建立合適的預警模型，將數據分析和挖掘的結果轉化為實際的預警信息。預警模型需要考慮到多種因素，如設備的特性、運行環(huán)境、數據特點等。通過建立預警模型，可以實現對設備故障的預測和預警，從而及時采取措施，保障醫(yī)院的正常運轉。

4.3 預警決策與處理技術

預警決策與處理技術通常包括以下幾個方面。

（1）預警信息處理。預警信息處理是指對預警信息進行分析、處理和整合的過程。該過程主要包括對預警信息的分析，確定故障的性質、位置、原因等，以及對預警信息進行整合，形成全面的設備狀態(tài)監(jiān)測和故障預測報告。

（2）預警決策。預警決策是指根據預警信息的分析和處理結果，制定相應的措施進行處理的過程。預警決策需要考慮設備的運行情況、設備的重要性、設備的維修周期等多方面的因素，以便選擇最優(yōu)的措施，及時處理設備故障，保證醫(yī)院的正常供電和運行。

（3）控制策略制定?？刂撇呗灾贫ㄊ侵父鶕A警決策結果，制定相應的控制策略?？刂撇呗缘闹贫ㄐ枰紤]到設備的運行狀態(tài)、設備的重要性、設備的維修周期等多方面的因素，以便選擇最優(yōu)的控制策略，及時恢復設備的正常運行狀態(tài)。

（4）實施措施。實施措施是指根據預警決策和控制策略的結果，采取相應的實施措施。實施措施需要考慮到設備的運行狀態(tài)、設備的重要性、設備的維修周期等多方面的因素，以便選擇最優(yōu)的實施措施，及時恢復設備的正常運行狀態(tài)。

5 結語

總而言之，醫(yī)院供配電設備在線狀態(tài)監(jiān)測與預警系統可以實現對設備的智能化管理和精準化預警，最大限度地保障醫(yī)院供電的穩(wěn)定性和安全性。未來，還需要繼續(xù)深入研究和探討，不斷完善本系統的性能和功能，以更好地滿足醫(yī)院供電管理的需求，為醫(yī)院的安全運行和患者的健康服務提供可靠的保障。