随着医疗机构技术的不断进步，诊疗设备的更新速度增快，医疗体系建设也不断完善，床均建筑面积逐渐扩大，新的功能科室越来越多，就医及工作环境越来越人性化，带来的能源消耗也越来越大。根据中国医院协会后勤管理专业委员会的一份调研报告显示 ，我国医疗机构电、气、煤的单位面积能源消耗逐年递增，与其他单位相比高出20 %~40 %。医疗机构能源和环境质量管理还存在粗放式现象，如设备资料缺少、台账不清、制度执行不强、员工队伍失衡等。绝大多数医疗机构没有进行过能源诊断和系统管理，只有少数医疗机构有开展单项产品的节能工作，医疗机构节能和环境质量管理潜力还很大。本文基于云服务对智慧医疗机构能源效率管理系统进行研究，通过物联网监测技术获取数据，利用信息平台集成和分析数据，确定以能源效率与环境质量为综合表征的智慧医院指标体系，开展针对医疗机构能耗的评估与管控研究工作，目标是打造出一个能够在实现高效的同时提供好的环境的智慧节能医院。
1 能源效率管理系统研究现状
通过对各家医疗机构能源效率和环境质量管理现状进行研究，发现大多数医疗机构对于能耗管理还停留在单机能耗、日常巡查阶段，很少有整体规划，并且节能观念不够强烈，通过调研发现了具体问题如下：
(1)从医疗机构整体规划的角度看，规划建设中涉及到的耗能设备仍旧拘泥于传统思维模式，没有设置整体能耗评估环节，加之设计单位采取冗余的手段设计医疗机构的耗能设备，直接导致了医疗机构能耗过大，易造成运转设备高支出。
(2)从单机耗能的管理方面看，缺乏整体的节能意识，未因时因地考虑合适的能源利用方式，在能源利用过程中缺乏系统的比对与核验。因此，由于在设备更新时缺乏能耗因素的关键性论证，也缺少设备能耗的效益评估，一些能源消耗远大于产出的耗能设备依旧在运行。
(3)从机构管理的角度看，目前的医疗机构都缺乏节能意识，未把机构节能工作列入机构保障管理的重要日程上，忽略了节约能耗及降低成本的过程中运行管理的重要性。 目前普及比较广泛的节能措施还仅仅局限于“随手关灯”等行为，医疗机构能耗控制节能管理也受到了很大的限制，缺乏能耗管理的整体控制。
(4)医疗机构管理者主要关注的是总平面布局是否合理，以及由于医疗废水的排放、医疗固体废物的丢弃和恶臭、含病菌（毒）废气排放所造成的环境问题，缺乏电离辐射、光线、噪声的影响意识，以及外部环境对医疗机构内部环境敏感目标的环境影响分析。从能源效率管理系统研究的源头来看，能源效率管理系统属于信息系统的范畴，*早由日本和西德于上世纪60年代提出来应对能源管理的单一性问题，钢铁企业分别通过能源数据采集系统和监控系统来满足能源管理的需要。在之后随着技术的发展，能源管理系统对于系统集成的需求和能源环境管理需求的增长，系统中的生产管理、效率管理以及质量管理等各功能都紧密地结合在一起。
2 系统总体框架设计
传统的医疗机构信息化建设需要配备大量的硬件资源进行支撑，比如服务器、存储和数据库，建设完成后还需花费人力进行维护，而且可扩展性较差。医疗信息化专家组针对此问题对各种可能的解决方案进行讨论，例如，专家们设想了各地区可以利用云计算模式来统一规划易于标准化的共性部分，用区域卫生信息化代替区域内部系统建设。本着高质量标准的原则，平台建设工作委托第三方的供应商进行，区域内的公共卫生管理机构、卫生行政部门与各级医疗卫生机构都面向公众开放，在服务接入统一化的前提下，对各个区域的差异化建设，补充相应的特色内容，从而有效地降低建设成本，并保证医疗it的建设质量，推动医疗it的标准化，实现互联互通。同时，在多院区能源效率的管理中利用云计算技术，不但达到了新一轮医改的要求，还可以与各级医院以及医疗行政机构的需求相吻合。
2.1 总体框架
本文设计了基于云服务的智慧医疗机构能源效率管理系统，通过物联网技术监测获取数据，利用信息平台集成和分析数据，确定以能源效率与环境质量综合表征的智慧医疗机构指标体系，建立能源效率和环境质量管理信息系统。系统的总体设计提供了云计算服务模式下的多组织机构、多用户使用的支持，支持跨院区数据采集、存储和共享等，实现医疗机构能量使用的在线分类、分项、分户监测和计量，实现自动化节能控制，自动地采集、存储、分析能耗数据，数据远程传输以及查询、公示等，使医疗机构的能源管理部门对医疗机构使用的各类能源实现可视化节能监控、管理;对已实施节能改造的建筑进行节能效果的量化评估。系统总体架构如图1所示。
图1系统总体架构图
2.2网络架构
系统整体构成是通过rs485接口或者传感器从智能仪表中采集数据（包括水表、电表、空调机组和环境检测仪等），然后通过以太网交换机将数据存储到数据中心服务器;获得授权的用户通过客户端连接能效管理服务器，进行数据查询和统计分析。数据中心服务器统一租用第三方云服务，按年支付费用，与医疗机构通信通过vpn专用通道确保数据安全性。系统网络架构如图2 所示。
图2系统网络架构图
2.3 系统分项设计
在三级甲等综合性医疗机构的日常能耗中，用于照明、空调及通风、电梯、给水等设备的电力消耗占比较大，其中空调系统用电比例超过50%。本文采用delphi咨询专家遴选标准，对医疗机构能耗的分项分类如图 3 所示。
图3 医院能耗的分类分项示意图
1) 系统采用rs485接口和传感器获取智能仪表数据，通过远程数据传输等手段实时同步采集能耗数据,将建筑能耗数据传输到能耗监测系统，实现系统的能耗在线监测、数据处理以及动态分析等功能；
2 ) 对各独立科室或单体建筑内的各个环节都进行能源消耗监测，其中中央空调用电及用气量是监视对象，对监测结果的能耗数据进行统计、记录、分析及管理，从而评估各区域的能源消耗水平并进行趋势预测；
3 ) 按照各地能耗监测系统的要求对建筑物、采集器、采集点以及分类分项能耗等信息进行编码，将加密后的能耗数据定时上传至上级能耗监测数据中心；
4 ) 先将现有的设备管理系统或电力管理系统数据进行集成，再按照能耗类型拆分或汇总数据，通过对能耗数据的分析，挖掘出可节能空间，并通过各种管理手段或节能改造方式推进实现持续节能。
2.4 系统功能设计
能源效率管理系统可实现数据采集及处理、能耗数据的监管、查询和预测、并针对能耗信息进行维护、能耗数据预警、能耗数据公示以及辅助的环境监测和决策支持等，能耗预测功能将在第三部分进行介绍，其他功能如下：
(1) 数据采集处理
实现能耗数据的并行通信采集，接收、预处理及存储水电气能耗数据，并对建筑能耗采集设备进行集中管理、配置以及状态监控。对接收到的数据包进行校验分析，使采集时间规范化，再根据用能模型拆分计算原始采集数据得到分项能耗数据，后将两类数据都存储在数据库中。
(2) 能耗监管报警
设置能耗预警阈值，提供能耗监测预警（能耗监察、能耗异常追踪）、邮件预警、短信报警、自动生成能耗预警报告以及预警记录查询等功能。
(3) 能耗查询
可以查询建筑能耗数据基本信息、能耗动态值、能耗历史值等信息，查询结果导出格式包含 xls、doc、pptx、pdf。
(4) 综合统计分析
对用能总量进行展示、同时将详细的用能数据分析结果展现给使用者。展示界面由图形化界面构成，包括柱状图、条形图、仪表盘等呈现方式，从而能够直观地分析展示能耗数据。此展示界面还可查询用能项属性、分组历史值以及分组实时值等。
(5) 台账管理
具有行政区域、折标系数、学生分类、分类建筑、分类能耗信息、分项能耗编码、学校信息、建筑附加信息及建筑信息等基础信息维护。
(6) 节能项目管理
针对已经或将要进行的节能改造项目进行项目建档、根据项目进行节能量/费用计算模型建立，并自动计算实际节能量，可作为与合同能源管理公司的效益分析依据。
(7) 能耗公示
能耗公示模块包括采集、修改、审核、公示以及自定义栏目管理，能够实现基于医疗机构地图的能耗监督 、以及能耗数据分析及查询等功能。
(8) 辅助能源审计
包含能源审计数据录入、审计辅助计算以及报告自动生成及导出功能，导出格式包括pdf、word等。
(9) 环境监测
主要包括对自然光、温度、湿度、声音、医用气体、医疗废物等的监测和数据采集功能，在系统平台中支持多角度查询，形成多种形式的统计分析报表。
(10) 决策支持
采用云计算、大数据分析技术和b i工具开发决策支持系统，分析能源、环境和医疗工作量之间的动态关系 ，能灵活设定相关考核指标进行预测，寻找三者之间发展的平衡点，为医疗机构决策支持提供重要依据。
3 能耗预测
能耗监测是能源管理系统的一部分，当出现能耗异常时，系统可以及时反应并产生预警，发现异常原因并采取相关应对措施，降低能源的损耗。能耗预测是能源效率管理系统的核心模块之一，是实现能量系统动态平衡的基础，在能源效率管理系统中占有重要地位。为了实现对医疗机构能量系统的管理，使得医疗机构能效可以持续优化，能源效率管理系统需要获得并分析医疗机构能量系统过去、现在和未来的信息，而能耗预测则是获取医疗机构能量系统未来信息的关键。
3.1 基于回归分析的能耗预测
在数据挖掘中，我们常常需要对未来状态进行预测，主要方法分为分类和预测，相同之处都是通过建模的方法，把已知的变量值作为模型的输入，输出即是预测出来的其他变量的值，不同的是，对于分类方法，需要预测的变量是范围型的。大多数的能源需求预测模型是根据建立的