医院综合布线系统的关注要点

2011-08-15德特威勒电缆系统上海有限公司曾松鸣

智能建筑与智慧城市 2011年7期

文｜德特威勒电缆系统（上海）有限公司曾松鸣

现在的医院建设都离不开综合布线，且不说电话、计算机网络都已经铺设到了诊室、手术室和病房，就是在医疗设备这类目前联网很少的产品，也在走向计算机联网。例如：飞利浦、思科等公司都在医疗产品的组网上大做文章。可以这样考虑：当把医院所需要的应用系统细化到办公桌、诊室、护士站、大厅、窗口、病床、手术台、化验室、会议室、值班室、设备间及其他工作区时，自然而然就形成了最基本的综合布线系统需求，然后凭借对未来的理解、布局摆放位置的调整、可能性分析所做出的冗余设计，最终就形成了医院综合布线系统的全部布局。

对于医院的综合布线系统而言，它的综合布线系统有五个大的因素需要考虑：

1 高速信息传输

高精尖的医疗设备一直都在不断的升级，致使医院大多采用租用方式，而不是购买的方式拥有这些医疗设备。从信息传输角度来看，医疗设备所需的配线子系统需要考虑的核心问题是传输能力，在综合布线系统中与之相应的指标是“物理带宽”。

也许在国内，医疗设备的计算机网络还很不普及，很多医院还是依靠人来传送各种记录文件。但是随着医疗影像系统的快速发展，以及医疗仪器厂商、计算机网络厂商、科研单位和大专院校的大力推广，在许多医院的建设布局中已经给予了相应的空间，因此医疗设备最终必然会走向网络传递，所以不管是什么样的房间，都有语音传输和数据传输的可能。

1.1 信息点及带宽

医院中的医疗设备是各医院争取病员的法宝。由于不少医疗设备售价高昂，在不同等级的医院中，医疗设备的数量是不一样的。随着信息传输日益普及，这些医疗设备逐渐被接入到HIS、PACS等系统之中，而它们接入的前提是采用高速的传输网络。

对于已经有数据接口的医疗设备，十分简单：根据接口的种类配备必要的传输线路。但是，对于今后可能会在设备升级中添加数据口或增加带宽的设备，则需要特别考虑：为它们预留高等级的双绞线和光缆，确保未来的信息传输畅通无阻。

1.2 HIS系统（医院信息系统，Hospital Information System的简写）

现在的医疗信息管理系统是以“电子病例”为代表，门诊医生和住院医生在电脑上填写电子病历，护士、手术、化验、药房及相关科室则以电子病历为基础，完成自己的工作。就像电子机票取代了传统的纸质机票一样，电子病历已经取代了传统的纸质病历，使医院的医疗走上了计算机管理的阶段。

从计算机的传输角度看，现在的电子病历基于文本，信息传输量不大，任何一种以太网都能支持这样的应用。但是，从发展的角度看，电子病历迟早要嵌入化验的数据、诊疗设备的影像、甚至是远程医疗的视频。这就意味着HIS所需的信息量将逐年上升，所需的以太网等级也将逐年提高，一旦HIS系统可以直接调取PACS（影像归档和通信系统）系统的影像，就意味着每位医生的桌面电脑需要大容量的信息传输。医院的特点是每天都要“营业”，综合布线系统在初始安装后几乎就没有更新的时间，所以医院综合布线系统的传输带宽选择应考虑到若干年以后，一般应考虑未来十年的传输需求。

那么，未来十年的HIS系统将会是什么样？在现在“信息爆炸”的年代中没有人讲得准确，只是可以凭借着以太网的发展进行预测：在中国的办公桌上，2002年10M以太网网卡淘汰，2008年100M以太网网卡淘汰，现在买得到的是1000M以太网网卡。五年后，是否还能买到1000M以太网网卡？而万兆以太网网卡所对应的是增强型6类双绞线、万兆多模光缆和单模光缆。根据这样的分析，可以确认，如果要想使现在敷设的综合布线系统能够在未来五年内仍然保持先进，就得将传输线缆定位在增强型6类双绞线、万兆多模光缆和单模光缆，如果打算在未来十年后依然能够保持不落伍，就需要敷设能够支持40G/100G以太网的传输缆线，即超7类双绞线、捆绑式的万兆多模光缆和单模零水峰光缆。

1.3 PACS系统（影像归档和通信系统，Picture Archiving and Communication Systems的简写）

医学影像是现代疾病诊断的重要手段之一，通过影像设备采集处理的医学影像信息，已成为医生专家诊断和研究疾病的重要依据。一些电磁生物技术已经得到了实际应用，较为成熟的技术是利用脉冲电场打开细胞膜的电穿孔技术已用于临床医学，为诸如肿瘤等重大疾病的治疗提供了新手段；利用高频电磁场效应的高频理疗仪、高频电刀、射频治疗仪，利用低频电磁场效应促进骨折愈合和治疗骨质疏松取得了良好效果；在用于诊断的磁共振成像（MRI）中，运用了高、低频两种电磁场技术等。

怎样解决医学影像资料的存储、归档、统计、资料共享、管理和通信等诸多问题，是PACS系统中已经成为重要的话题。根据国外的统计数据，启用PACS后放射科的检查能力提高了58%，数据丢失从8%降低至1%，效率提高71%，重复检查降低60%，阅片时间缩短15%。要想做到这一点，必然绕不开综合布线系统的传输问题。

PACS系统的传输量有多少？就像电视剧的视频流量无法确定一样，PACS系统的信息量也没有明确的统计数据。随着新的医疗影像设备不断地诞生，使医学影像的信息量急剧上升，有些医院每天可产生达到几个GB甚至是更多的信息量。

如果哪天这些信息量全部需要使用综合布线系统传输，并将其中的简化图像传输到HIS系统时，配线子系统、干线子系统和建筑群干线子系统将需要高带宽（至少是万兆以太网的传输介质等级）的缆线，如：增强型6类双绞线、超7类双绞线、万兆多模、单模零水峰等。

1.4 判图

医疗影像设备的判图有多种方式，它们对信息传输的需求和对判图医生的需求都不一样：

◆ 本地判图

在医疗影像设备旁安装一台电脑，医生在电脑上判图可以称为“本地判图”。本地判图对信息传输的要求最低，影像在电脑中可以刻成光盘或放在其他介质中带走，综合布线系统处于可有可无的地位。但是，为了充分发挥医疗影像设备的作用，就需要有高水平的判图医生在设备旁工作，这些医生也就被设备“困”住了，而且医生之间也很少有一起讨论的机会，减少了医生们共同提高、集思广益的可能。

◆ 集中判图室

对于综合布线系统而言，集中判图就需要在医疗影像设备旁设信息接口（RJ45信息点或光纤信息点），并通过配线子系统、干线子系统或建筑群干线子系统传递到集中判图室。而各子系统的传输带宽则需根据设备的信息量和规定的传输时间共同确定。例如，如果对于信息量可达GB数量级的DSA（数字减影血管造影），如果需要在1秒之内完成传输，则配线子系统需要使用万兆以太网（以太网的平均传输量远低于标称的瞬态传输量，如千兆以太网的平均传输量一定远远小于1000Mbps）；而承载多个DSA的干线子系统和建筑群干线子系统则至少需要万兆以太网，甚至需要4万兆以太网的传输量，这时的主干光缆最好使用单模光缆。

◆ 未来的分布式判图：云概念

集中判图室解决了医生不足的问题，使医生与设备之间不必一一配对。但是，集中判图室依然“困”住了大量的医生，如果能使医生在各个科室、自己的办公室、住院部的医生办公室内判图，就可以免除来回奔波、惦记着其他事情的烦恼。这也许是一种幻想，但它如果与集中判图室相结合，就可以使医生不在判图室也能及时地完成高难度的判图任务。其实，“云”判图与远程诊断极其类似。

对于综合布线系统而言，就需要将高带宽的综合布线系统敷设到整个医院的各个科室和各个办公室，一次性投入的造价会略为高些，但会使医院的信息化等级得到提升，并使医院的管理模式发生重大的改变。

2 智能建筑网络化

在医院内，除了叠加在计算机网络上的应用系统外，还有许多弱电子系统可能会用到综合布线。

2.1 电话系统

电话是医院中不可或缺的通信工具，在通信已经十分普及的中国，电话已经遍布每个诊室、每张病床、每个护士站......。所以，为电话系统而设计的综合布线是医院布线系统中的重要组成部分。

电话是综合布线系统所支持的两大子系统（电话、计算机网络）之一，一部电话就需要一根双绞线。

2.2 摄像机

遍布在医院各个门口、各个手术台的手术摄像机、安防摄像机等高清摄像机大多采用双绞线作为传输线，使用综合布线系统实现了高清实时视频的信息传输。

2.3 智能排队系统

智能排队系统是医院中减轻病人在等待时的痛苦和疲劳的智能子系统。病人在等待时，可以安静地在休息大厅的座位上等待，当医生或窗口有空时，医护人员按下按键，广播叫号。智能排队系统使用综合布线系统的双绞线和光缆作为传输线，或者是直接使用以太网作为传输平台。

2.4 无线局域网

数年前，在报纸上登载了一条消息：“在今年4月英国卫生防护局主席警告说Wi-Fi终端的辐射有害人体后，英国许多安装该设备的学校和家庭纷纷动手将其拆除。”这只是有关电磁辐射的报道之一，而电磁辐射、高压供电线等对人体伤害的报道经常可见。

但是，在医院的住院部中，往往都装有无线局域网，以便于医生使用便携式电脑查房。也许有一天有人会认为无线局域网中的AP接入点设备会对长期住院的病人产生不利的影响。

如果把AP接入点设备装在走廊上，那么由于AP距病人的距离较远、发射功率小，病人身体上可能接受的长期辐射量对人体的影响也会比较小。

2.5 停车场管理系统

传统的停车场管理系统使用RS485作为传输线，随着影像在停车场管理系统中的大规模应用，而且多出入口的停车场越来越多，以太网已经取而代之，成为停车场管理系统的主要传输线。

2.6 一卡通

自2002年以来，门禁系统和一卡通系统已经开始大量采用RS485/IP转换器将RS485传输转换为以太网传输，自控制器至管理软件之间的传输线路成为了以太网的天下。

2.7 网络电视

传统的有线电视系统中的分配系统采用的是同轴电缆，为了能够达到每个视频终端的电平值都在±1dB，分配系统从现在常见的分配——分支网络逐步改进为准星型网络，甚至是更为昂贵的全星型网络。当同轴电缆进入全星型网络时，其拓扑结构与综合布线的星型拓扑结构几乎是一模一样，只是所用缆线有所不同而已。

3 电磁辐射与电磁干扰

在医院中综合布线已经不是要不要铺设的问题，需要考虑的问题是怎样让综合布线系统更适合于在医院使用。其中的问题之一就是电磁干扰。

医院中的大部分信息点都可以采用便宜的非屏蔽信息点，但在一些特定场合中，屏蔽信息点和光纤信息点是必不可少的。

3.1 电磁干扰源

对于现有的医学设备，可以从以下例子中看出可能存在的电磁干扰：

◆ 核磁共振

根据《浅谈信息网络系统的防雷措施》一文：“对计算机信息等弱电设备，电磁场强度干扰大于0.03G就会发生数据混乱和丢失，就是通常发生的软故障损坏，此时只要停电一次，就能够复位恢复正常；但当磁场强度大于0.6G时，计算机等弱电设备则会永久损坏”。

◆ 手机

在中国，有关医院的标准中，要求在医院内的部分区域禁用手机。

3.2 屏蔽布线系统的作用

当综合布线上出现电磁干扰时，它增加了传输线上的电噪声电平。根据IEEE 802.3-2005标准，对于每种以太网协议，都规定了最高可以允许的噪声电平，当传输通道上的噪声低于噪声电平时，可以保证以太网达到所规定的误码率。而这个噪声电平在逐步分解后，其中一部分就变成了综合布线系统标准中的近端串绕、远端串绕等指标。

在各企业中，通常不要求进行以太网的误码率测试（100Base-TX为10-8，1000Base-T为10-10），网络能通、传输能用就行！这是造成综合布线系统几乎不分场合而大量使用非屏蔽双绞线的关键原因之一。

3.3 屏蔽布线系统的实际效果

屏蔽布线系统至今仍然没有合适的现场屏蔽测试手段，这不能不说是一个遗憾。在这种情况下，只能借助于综合布线系统的现场性能测试仪进行屏蔽层的通断测试。

但是，对于屏蔽布线系统的效果，却可以通过现场测试仪器对使用线对屏蔽技术的屏蔽双绞线（U/FTP、S/FTP等）进行NEXT值测试而得到定性的概念，在比较同为6类等级的非屏蔽双绞线和线对屏蔽的双绞线的NEXT值时，可以很清楚地得出结论：一张铝箔的抗干扰能力约为20dB、两张铝箔的抗干扰能力约为40dB。

3.4 使用非屏蔽布线系统的医院应用场所

从理论上来说，凡是可以使用非屏蔽布线系统的场所都可以使用屏蔽布线系统，反之则不成立。由于6类以下的非屏蔽布线系统造价低于屏蔽布线系统，而当今医院的IT人员还没有彻底转向使用增强型6类以上的万兆以太网传输等级，所以还是有必要列出各种布线产品的应用场所：

◆ 非屏蔽布线系统

在普通诊室、病房、治疗室、办公室、挂号处、药房、候诊区域及护士站（包含医院排队系统）等处，可以考虑使用非屏蔽布线系统。由于这些区域的总面积非常大，因此可以大幅度降低综合布线系统的造价。

当使用非屏蔽布线系统时，建议采用的布线产品是6类非屏蔽布线产品。

◆ 屏蔽布线系统或光纤布线系统

在电子加速器、核磁共振、热像仪等诊疗设备集中或可能集中的地下室、检验及化验区域、治疗区域和危急重症监护治疗区域应根据今后可能使用的设备适当安排部分屏蔽布线系统或光纤布线系统。

如果在屏蔽室内需要有语音传输，建议考虑使用线对屏蔽的4对8芯双绞线，因为线对屏蔽双绞线几乎不需要考虑“近端串扰”等线对之间相互干扰的参数，因此线对屏蔽的双绞线可以同时传输4部电话而不会产生串音等现象，也可以在传输两路模拟电话的同时传输一路百兆以太网。

对于信息机房等需要高带宽的区域，则应该采用增强型6类以上等级（7类更佳）的屏蔽布线系统与光纤布线系统，实现双介质冗余备份。

3.5 使用屏蔽布线系统的医院应用场所

在医院中有着各种医疗设备，它们有些比较敏感，容易受电磁干扰的影响（例如：心脏起搏器、热像仪等），有些是依靠电磁波产生扫描、诊断和治疗效能（如：医用电子加速器、核磁共振、高频电刀等）。这些医疗设备可能出现在医院的各个角落，由于计算机网络系统、综合布线系统遍布整个医院，而综合布线所“接收”到的电磁干扰必然会影响计算机网络的运行，因此有必要分析这些设备对综合布线系统的影响。

◆ 电磁干扰可能会引起数据误码或图像丢帧时

对于医院而言，数据误码所产生的传输中断或图像丢帧，有时会直接影响到诊疗的效果。设想一下：如果某个医院中的医生在诊室中一直无法显示药房中药品的库存清单，那他/她只能对病人说，我先给你开药，如果药房里这种药用完了，我再给你开其他药。而病人（或病人家属）也许就得多次往返于诊室与药房之间，既增加了病人的痛苦，也打乱了医生的正常工作。

◆ 当医疗设备规定必须安装在屏蔽室时

根据部分医疗设备的安装要求和规范，有些设备要求安装在屏蔽室内，这些设备可能是医用电子加速器，可能是热像仪，也可能是其他需要安装屏蔽室的设备。为了达到理想的屏蔽效果，最佳的方式是选择屏蔽双绞线（语音、数据通道）或光缆（数据通道）作为穿越屏蔽层的传输介质。

对于数据传输，可以采用屏蔽双绞线或光缆；对于语音传输，就只能采用屏蔽双绞线了。

◆ 当医疗信息的误传可能会危及生命安全时

医疗系统的最大特点是与人的生命有关。在医院中，医生凭借着那些精密医疗设备的检测数据判断病情，即便如此仍然有着相当高的误诊率。因此，对于精密仪器所连接的传输线路，必须保证传输质量，而不是能传就行。该怎样判定，这是设计师和甲方共同决定的。

◆ 当甲方要求采用屏蔽布线系统时

医院是救死扶伤的重要场所，它的一切行为都可能引起病人及家属的欢呼雀跃或伤心悲哀，甚至常见到媒体上出现愤怒直至诉诸法院的报道。

从法律上来说，医院的一切行为都需要医院提供证据。当医院的自我保护不到位时，势必会留下遗憾。正因为如此，在德国等一些西方国家中，保险公司要求医院使用屏蔽布线系统，以免留下说不清道不明的话柄。

3.6 电磁干扰会引起设备工作不正常

医院里的心脑电图机、监护仪、超声诊断仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备等，特别是检测人体生物电信号的仪器设备，由于信号非常的微弱，如果受到干扰，就会在检测结果如波形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变造成误诊，同时还会引起微电击，严重时还有生命危险。如果是带有计算机系统的医学仪器设备，当共模干扰中的尖峰干扰幅度达到2V～50V，时间持续数微秒时，可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。强磁场会使显像管、X线影像增强管显示图像变形失真；加速器射线偏移；计算机磁盘、磁卡记录数据破坏；呼吸机工作失灵；心脏起博器工作失效等。

4 信息备份

根据法律，一旦医院出现医患纠纷，取证由医院负责。为了取证的需要，医院就需要保存相关的信息，例如电子病历和医疗影像信息，这些信息的容量很大，就需要有大量的光盘、硬盘和机房用于存储这些信息。

万一机房起火，造成机房内的信息毁于一旦，可能会给医院带来重大损失。为此医院应该在另一栋楼中建立互为备份的机房，两个机房同步存储，确保信息不会丢失。

为了满足信息备份需求，医院综合布线系统和机房综合布线系统都应该采用冗余备份结构，同时建立场地冗余的网络/主配线架系统，确保其中一个场地断电或起火时信息依然不会中断。

5 缆线防火

医院往往是有许多栋建筑组成的，而由于人员的限制，消控中心往往只有一个，这就需要将分布在各栋建筑中的消防报警主机和公共广播主机联网进行管理。而根据《消防报警系统设计规范》（GB 50116）和《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008）的条款，消防报警系统和相应的紧急广播系统所用缆线均应采用耐火缆线，这就要求连接着各台消防报警主机和公共广播系统（紧急广播系统是公共广播系统中的一个功能）主机之间的缆线在室内部分为耐火缆线，在室外部分则是防雷缆线。由于各栋建筑之间大多采用光缆作为传输介质，所以采用耐火光缆和防雷光缆是最佳的选择。