醫(yī)療設(shè)備配套用UPS電源的風(fēng)險控制

嚴(yán)浩，路鶴晴，蘇琦

同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院 設(shè)備科，上海市，201204

0 引言

1 基本情況

目前醫(yī)院的大型設(shè)備都配有UPS，但UPS只是醫(yī)療設(shè)備的附屬品，作為保障大型設(shè)備數(shù)據(jù)安全的手段，往往被我們所疏忽。然而一旦UPS出現(xiàn)故障輕則醫(yī)療設(shè)備停機(jī)，數(shù)據(jù)丟失。嚴(yán)重的情況下，UPS元器件故障存在火災(zāi)隱患。對此我們開展了關(guān)于降低醫(yī)療設(shè)備UPS安全風(fēng)險的巡檢工作。

全院醫(yī)療設(shè)備配套UPS電源共36臺，都使用的是在線式UPS，相比于后備式UPS不存在市電與電池的切換時間，供電時間長，價格較高。功率一般在500～6 000 W。主要集中在檢驗科的生化分析儀、血凝儀、免疫分析儀、細(xì)菌培養(yǎng)儀等，占UPS總數(shù)的72%，其余集中在病理科脫水機(jī)，放射科CT、MRI、鉬靶機(jī)，產(chǎn)前診斷中心的基因分析儀，新生兒科血氣分析儀等。這些設(shè)備配套用UPS價格為主機(jī)的幾十分之一甚至百分之一，常常作為大型設(shè)備的一個附件。由于各設(shè)備廠家采購渠道不同，涉及UPS品牌很多，主要有施耐德、山特、雷迪斯等。這些UPS主要是為了預(yù)防突然斷電導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)的丟失并為貴重醫(yī)療設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。在醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)過程中極易被使用人員或工程師忽視，以至于UPS壞了都沒有被及時發(fā)現(xiàn)。由于UPS內(nèi)均有電池，一般情況下電池的使用壽命為3～5年。使用年限大于或等于6年的有12臺，風(fēng)險較大，需要重點巡查。3～6年的13臺，小于3年的有11臺。相關(guān)分布情況，如圖1所示。

圖1 醫(yī)療設(shè)備配套UPS分布情況Fig.1 Distribution of UPS for medical equipment

2 UPS的檢查方法與結(jié)果對策

2.1 檢查方法

根據(jù)醫(yī)院實際情況，我們咨詢了多個品牌的廠家的工程師，設(shè)計出了適合所有品牌巡檢的12個指標(biāo)：a.安裝環(huán)境是否合理；b.UPS前端空氣開關(guān)是否帶漏電保護(hù)功能；c.UPS操作顯示；d.AV/DC（交流/直流）；e.DC/AC（直流/交流）；f.變換的逆變器（INV）；g.充電功能；h.散熱風(fēng)扇運轉(zhuǎn)功能；i.電源線及電池連接螺絲是否緊固；j.主機(jī)運轉(zhuǎn)噪音情況；k.環(huán)境溫度；l.負(fù)載類型。為了巡檢醫(yī)療設(shè)備配套用UPS，我們按計劃通知臨床使用部門按照正常的關(guān)機(jī)流程關(guān)閉所涉及的醫(yī)療設(shè)備。做完巡檢后先打開UPS確保輸出電壓正常后開啟相關(guān)醫(yī)療設(shè)備。通過開關(guān)UPS，設(shè)備外觀及輸入輸出電壓的檢測、電池的自檢操作完成了12個指標(biāo)的巡檢指標(biāo)。

2.1.1 開關(guān)機(jī)操作

對每臺UPS執(zhí)行開機(jī)及關(guān)機(jī)操作。開機(jī)操作分為接市電UPS開機(jī)和未接市電UPS直流開機(jī)。①接市電UPS開機(jī)。按控制面板的開/關(guān)機(jī)鍵，UPS會進(jìn)行自檢開機(jī)。此時，負(fù)載/電池容量指示燈會全亮，然后逐一熄滅，數(shù)秒后逆變指示燈亮代表UPS已處于市電模式下運行。如果自檢時市電異常，UPS將切換為電池模式下工作。②未接市電UPS靠蓄電池電壓開機(jī)，持續(xù)按開/關(guān)機(jī)鍵，UPS 進(jìn)行開機(jī)。開機(jī)過程中UPS動作同接市電開機(jī)。區(qū)別僅為市電指示燈不亮，電池指示燈亮。

關(guān)機(jī)操作分為：市電模式、電池模式。①市電模式下UPS關(guān)機(jī)，持續(xù)按開/關(guān)機(jī)鍵數(shù)秒，UPS進(jìn)行關(guān)機(jī)，直至UPS 無輸出電壓。②電池模式下的UPS關(guān)機(jī)，持續(xù)按開/關(guān)機(jī)鍵數(shù)秒，關(guān)機(jī)時UPS會進(jìn)行自檢。負(fù)載/電池容量指示燈會全亮并逐一熄滅直至關(guān)機(jī)完成。

2.1.2 設(shè)備外觀及輸入輸出電壓

檢查散熱風(fēng)扇是否轉(zhuǎn)動，運轉(zhuǎn)是否有異響，出風(fēng)口是否積灰影響設(shè)備的散熱效果。用萬用表檢測UPS有輸入電壓口及輸出電壓。目前UPS都帶有顯示屏及指示燈，一般情況下綠燈代表功能正常，紅燈代表機(jī)器有故障[3]。

2.1.3 電池自檢操作

她是你的煞星！你要做的，是將刀插入她的心臟！不能再繼續(xù)猶豫和顧慮，這只會讓你更加得軟弱，更加得無法握住刀柄！

在市電模式下，持續(xù)按功能鍵2 s以上，直到聽到蜂鳴器“嘀”的一聲響，指示燈循環(huán)閃爍，UPS轉(zhuǎn)電池模式，進(jìn)行電池自檢。電池自檢默認(rèn)持續(xù)時間10 s。電池自檢期間，如發(fā)生電池故障，UPS 將自動轉(zhuǎn)市電模式工作。

2.2 巡檢結(jié)果及問題對策

（1）經(jīng)現(xiàn)場安全評估，24臺工作正常，合格率為66.7%，UPS安全檢查結(jié)果，如圖2所示。巡檢前UPS布滿了灰塵，如圖3所示。其中，8臺機(jī)箱灰塵較多，做了清潔除塵處理。6臺UPS安放位置不合理，2臺UPS處于旁路狀態(tài)。UPS工作在旁路模式下時，不具備后備功能。此時負(fù)載所使用的電源是直接通過電力系統(tǒng)經(jīng)濾波供應(yīng)的，如圖4所示。在主機(jī)背后，無法觀察UPS使用狀態(tài)，無法操作UPS，也不利于電源散熱，且UPS直接放在地上，設(shè)備有進(jìn)水隱患，聯(lián)系廠家調(diào)整UPS安裝的位置。

圖2 UPS安全檢查結(jié)果Fig.2 UPS security inspection results

圖3 巡檢前UPS布滿了灰塵Fig.3 UPS is covered with dust before inspection

圖4 UPS旁路燈故障Fig.4 UPS side street lamp failure

（2）對使用年限大于或等于6年的12臺UPS加強定期安全檢查，將檢查內(nèi)容納入手機(jī)版設(shè)備維修保養(yǎng)系統(tǒng)，巡檢周期縮至每兩周一次，并督促使用部門做好日常UPS安全檢查并記錄，特別是檢查UPS出風(fēng)口是否有灰塵，圖5為電池性能不佳，機(jī)器出現(xiàn)了更換提示[4]。告知使用部門如果發(fā)現(xiàn)隱患立即報修，對老舊UPS安排逐步報廢，盡量與廠家協(xié)調(diào)免費更新UPS。

圖5 UPS提示電池性能不佳，需更換Fig.5 UPS indicates that the battery performance is poor and needs to be replaced

（3）對使用年限3～6年的13臺UPS每月巡檢一次并記錄，檢查使用部門日常UPS安全檢查記錄情況[5]。

（4）若UPS電源長期不用，應(yīng)每隔3個月開機(jī)24 h，并讓UPS電源處于逆變工作狀態(tài)下3 min，以保證電池的正常壽命。

3 討論

（1）作為醫(yī)療設(shè)備管理者，往往把注意力集中在CT、MRI、超聲等大型醫(yī)療設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備配套用UPS作為醫(yī)療設(shè)備的“附屬品”，往往被管理者或科室使用人員忽視。以至于部分UPS從不除塵，造成儀器散熱不好，元器件外殼與外界溫度差會超過40oC。輕者UPS損壞，嚴(yán)重時可以引發(fā)火災(zāi)[6]。

（2）UPS自帶電池，電池僅有3～5年的使用壽命，故UPS需要定期更換電池。只要操作方法得當(dāng)，避免出現(xiàn)電池正負(fù)極短路、緊固電池螺絲等注意事項，電池更換可以由醫(yī)院工程師完成。

（3）隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們可以使用該技術(shù)通過手機(jī)或者電腦終端監(jiān)控UPS的運行狀態(tài)，如果遇到環(huán)境溫度過高、電池不佳、旁路等故障可以通過微信推送方式告知使用人員或者相關(guān)管理部門以保證設(shè)備的安全。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備UPS監(jiān)測的展望

隨著互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在醫(yī)療行業(yè)被廣泛地運用。我們應(yīng)用醫(yī)療設(shè)備微信報修系統(tǒng)已收集并處理了數(shù)千例維修案例，利用智能盒對CT、MRI、超聲等設(shè)備進(jìn)行了使用效率從及設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，報錯信息可以通過微信的形式推送給維護(hù)工程師并得到第一時間響應(yīng)。對UPS遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)有了一定的理論研究基礎(chǔ)。目前市面上主流的UPS有2種方式進(jìn)行電壓信息采集，分別是一般通訊連接即計算機(jī)接口及通過通訊電纜（用戶配備的標(biāo)準(zhǔn)直通線，腳位一一對應(yīng)的RS232串口線）連接UPS與監(jiān)控設(shè)備。智能插槽監(jiān)控，在UPS背后的智能插槽插入卡片，就可以通過因特網(wǎng)對UPS進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

UPS監(jiān)測技術(shù)是一項實用技術(shù)，國內(nèi)外各大電源公司、生產(chǎn)廠家以及科研院所都在對其進(jìn)行研究[7]。許多生產(chǎn)廠家已經(jīng)制作出針對自己品牌的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，實時采集UPS的輸入輸出電壓，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)等功能。國內(nèi)很少有一個物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)多個品牌的UPS設(shè)備的集中監(jiān)控。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，UPS的未來發(fā)展將趨于智能化、高頻化及網(wǎng)絡(luò)化。作為醫(yī)院的管理部門，希望UPS實現(xiàn)智能化、遠(yuǎn)程化并根據(jù)不同的管理角色，不同的操作權(quán)限，精細(xì)化地控制和管理醫(yī)院每個角落不同品牌，不同型號的醫(yī)療配套用UPS。能夠連續(xù)如實地采集和記錄UPS的輸入/輸出電壓、電流、電池溫度、電池容量、UPS工作狀態(tài)等情況及各項參數(shù)情況，以數(shù)字和圖形方式進(jìn)行實時顯示和記錄監(jiān)測信息。實現(xiàn)UPS微信報警的功能，通過微信查詢UPS的實時運行狀態(tài)，接收報警信息，保證報警信息的及時送達(dá)。在UPS出現(xiàn)異常的時候，進(jìn)行實時報警，充分實現(xiàn)無人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖6所示。

圖6 后臺監(jiān)控的UPS界面Fig.6 UPS interface of background monitoring

基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備配套UPS電源應(yīng)用質(zhì)量與安全監(jiān)控平臺的設(shè)計與應(yīng)用研究，能夠?qū)崿F(xiàn)后臺和手機(jī)端實時動態(tài)監(jiān)控UPS電池狀態(tài)和散熱性能，并及時對安全隱患在線預(yù)警從而降低此類設(shè)備的使用風(fēng)險。