醫院中央空調節能云控系統是基于 “云 - 邊 - 端” 架構的智能化管理系統，通過實時感知醫療環境參數、動態適配診療流程、全局優化設備運行策略，在保障手術室、ICU、病房等區域嚴格環境要求（如溫濕度、壓差、潔凈度）的前提下，實現空調節能降耗。其工作原理圍繞 “精準感知 - 邊緣響應 - 云端優化 - 協同執行” 的閉環展開，兼顧醫療安全性與節能效率。

醫院中央空調節能云控系統通過三層架構實現 “本地穩定控制” 與 “全局智能優化” 的平衡，適配醫院 “區域分散、場景特殊、安全冗余要求高” 的特點：

終端感知層：部署在各醫療區域的傳感器與智能設備，負責采集環境參數與設備狀態；

邊緣控制層：位于醫院本地的控制器與網關，執行實時調節與應急響應，確保毫秒級控制精度；

云端管理層：遠程云平臺，通過大數據分析與 AI 算法，生成全局節能策略并下發至邊緣層。

1. 終端感知層：醫療級環境與設備狀態采集

環境參數感知：

手術室 / ICU：部署高精度溫濕度傳感器（精度 ±0.3℃、±2% RH）、壓差傳感器（監測正壓 / 負壓，如手術室 + 5-10Pa）、潔凈度傳感器（粒子計數器，實時監測≥0.5μm 微粒數）；

普通病房 / 門診：溫濕度傳感器（±0.5℃、±3% RH）、CO?濃度傳感器（量程 0-2000ppm，超標閾值 800ppm）；

公共區域：光照傳感器（聯動窗簾減少空調負荷）、人流傳感器（如大廳人流密度影響新風量）。

設備狀態采集：

冷水機組 / 鍋爐：采集出水溫度、壓力、能耗（用電量 / 燃氣量）、運行模式（自動 / 手動）；

空調箱 / 風機盤管：回風溫度、風機轉速、水閥開度、濾網壓差（預警堵塞）；

水泵 / 冷卻塔：流量、頻率、電流（判斷是否過載）。

數據特征：采用醫療級屏蔽線纜傳輸，避免電磁干擾（如 MRI 設備對傳感器信號的影響），采樣頻率根據區域等級設定（手術室 1 次 / 秒，普通區域 1 次 / 10 秒）。

2. 邊緣控制層：本地實時調節與醫療安全兜底

邊緣控制層是醫院空調系統的 “神經末梢”，部署在樓宇弱電間或設備機房，核心功能是 “實時響應、應急處理、本地邏輯執行”，確保醫療場景的高可靠性：

動態調節邏輯：

手術室：采用 “PID 閉環控制”，當檢測到溫度偏離設定值（如 23℃→23.5℃），立即調節空調水閥開度（從 50% 增至 60%），10 秒內將偏差控制在 ±0.5℃內；

普通病房：根據 CO?濃度聯動新風（濃度≥800ppm 時，新風閥從 30% 開至 50%），同時結合室外溫濕度（焓值控制）決定新風 / 回風比例（如夏季室外高溫時減少新風量）；

夜間模式：22:00 后自動降低病房空調風速（靜音運行），溫度設定值提高 1℃（從 24℃→25℃），兼顧節能與患者休息。

醫療安全優先級控制：

手術中鎖定：接收到手術室 “手術進行中” 信號（從 HIS 系統或無影燈聯動），邊緣控制器強制鎖定空調參數，禁止云端或遠程干預；

應急備用：當傳感器故障時，自動切換至 “歷史數據模擬控制”（如近 1 小時平均溫度），同時報警至運維人員；

消防聯動：接收消防信號后，立即關閉空調新風閥，開啟排煙風機，切斷非消防區域空調電源。

3. 云端管理層：全局節能策略與 AI 優化

云端平臺通過互聯網接收邊緣層上傳的歷史數據（每小時匯總 1 次）與實時報警（立即上傳），基于大數據與 AI 算法生成優化策略，核心工作原理包括：

負荷預測與提前調度：

基于歷史數據（近 3 年同期手術量、門診量）、實時數據（當日排班、室外天氣）、外部數據（季節變化、疫情防控等級），預測未來 24-72 小時空調負荷；

例：預測次日上午有 5 臺手術，提前 2 小時啟動冷水機組預冷（出水溫度從 7℃降至 6.5℃），避免手術開始后負荷驟增導致的溫度波動。

設備能效優化：

冷水機組群控：通過 AI 算法計算 “開機臺數”，如冷負荷 1500kW 時，開啟 2 臺 800kW 機組（COP 3.8）比 3 臺 500kW 機組（COP 3.2）更節能，云端指令邊緣層執行切換；

水泵 / 風機變頻調節：根據末端負荷動態調整頻率（如門診人流量減少 50% 時，空調箱風機頻率從 50Hz 降至 35Hz），避免 “工頻運行” 浪費。

分區域能耗診斷：

云端生成 “科室能耗報表”（如骨科手術室 vs 內科病房），標記高能耗區域（如 “某 ICU 月均能耗較標準值高 20%”）；

結合設備運行數據定位原因（如 “空調箱濾網堵塞導致風機能耗增加”），推送維修工單至后勤系統。

三、協同工作邏輯：云邊互動與醫療場景適配

數據雙向流動：

邊緣層向云端上傳：歷史能耗數據、設備運行日志、非緊急報警（如濾網壓差略高）；

云端向邊緣層下發：負荷預測曲線、設備優化參數（如 “明日 9 點冷水機組目標出水溫度 6℃”）、季節節能策略（如夏季空調設定值從 24℃調至 25℃）。

醫療場景聯動：

手術排期聯動：HIS 系統將手術時間推送至云端，云端指令邊緣層提前 30 分鐘啟動手術室空調自凈（換氣次數≥20 次 / 小時），術前 10 分鐘將溫度穩定至 23℃；

疫情防控聯動：云端接收到 “隔離病房啟用” 信號，指令邊緣層關閉該區域回風閥（全新風運行），維持負壓（-5Pa），同時提高排風風機頻率。

應急場景響應：

邊緣層優先：突發停電時，邊緣控制器立即啟動柴油發電機，優先保障手術室、ICU 空調供電，云端同步記錄事件并分析恢復方案；

云端兜底：當邊緣層控制器故障，云端通過備用通信鏈路（4G）接管控制，確保核心區域空調不中斷。