LoRaWAN無線設備監控 助力醫院運營效能再升級
27.05.2024
背景
台灣某醫院作為國內指標性醫療機構之一，一直以來以提供高品質的醫療服務為使命。然而，隨著全球永續發展議題日益凸顯，該醫院意識到有必要從能源管理及環境永續發展角度重新評估其運作模式。因此，醫院積極因應ESG議題，開展了一系列措施以提升能源效率及減少環境影響。
首先，醫院聚焦於院內住院大樓以及質子中心等重要單位，通過對能源需求的統計分析，找出潛在的改善空間。除此之外，醫院著手改善設備運行效率，特別是對連續運轉的冰機和氣體系統等輸送設備進行監控和維護，其正常運轉對醫院的能源消耗至關重要。通過完整監控院內關鍵設備的運維情況，保障醫院各項運營系統高效、平穩、安全運行，實現對能源使用與設備維護的有效管理。
案例需求
此醫院機構意識到全球ESG（環境、社會與公司治理）議題的重要性，希望透過節能減碳來貢獻環境保護。其次，以前使用人工巡檢方式，但面臨效率低下及院內人力不足的問題，且人工巡檢存在監控範圍受限、可能產生人工誤判等問題。現在希望透過導入設備監診方案來改善這些問題，提升整體效率，確保醫院作為24小時營運場所的環境和病人維生系統等能不間斷運作。
導入的系統需具備以下特點：
- 無需大幅度的施工，以避免昂貴的成本且干擾病患休養。其次，系統需能夠有效監控並提升能源使用效率，以減少巡檢維護成本，並降低設備停機風險。
- 考慮到醫院大樓占地遼闊，院內存在許多牆壁和設備等障礙，且管線大多在電氣室或管道間，無線訊號傳輸困難，因此需長距離、高穿透通訊技術方案，以確保系統通訊穩定傳輸數據。因應醫院內醫療台車等多種設備都使用Wi-Fi跟藍芽訊號傳輸數據，傳統2.4G頻段易受干擾，因此選用Sub-GHz頻段作無線通訊使用。
專案導入
- WISE-2410:LoRaWAN智慧振動感測器
- WISE-2200-M:LoRaWAN 1RS-485 I/O模組
- WISE-4610:LoRaWAN無線I/O模組
- WISE-6610:LoRaWAN工業閘道器
- MIC-770V3:高效能緊湊型無風扇系統
系統說明
該醫院機構選擇採用研華的LoRaWAN解決方案，利用LoRaWAN技術將資訊從邊緣終端感測器連接到雲端，再經由譜威軟體Phoenix GM智慧型線上設備監測系統進行AI信號雜訊辨識、模組化進階自動診斷，實現網路化的資料管理，並支援多人連線分析、查詢及監測。相比Wi-Fi覆蓋距離過短、有線網路安裝耗時等局限性，LoRaWAN具有遠距離連接、覆蓋範圍廣、穿透率高、功耗低等關鍵優勢，無需佈線和電纜等。
在連續運轉的冰機和氣體系統等輸送設備上，使用磁吸底座將WISE-2410振動感測器固定。感測器通過LoRaWAN無線網絡將轉速和加速度特徵值傳輸到WISE-6610閘道器。同時，WISE-2200-MLoRaWAN 1RS-485 I/O模組負責接收電錶的數據，數據通過RS-485信號輸入。此外，在氣體輸送系統上安裝WISE-4610 LoRaWAN IoT無線I/O模組，用於接收和監測流量計、溫度計和警報I/O裝置的數據。WISE-2200-M和WISE-4610也都將數據通過LoRaWAN傳輸至WISE-6610 LoRaWAN工業閘道器。數據從WISE-6610通過乙太網絡傳輸到位於醫院行政辦公室的無風扇系統MIC-770V3，該計算機透過譜威軟體Phoenix GM將數據可視化並與醫院管理系統連接，整理後的數據將上傳到醫院內部私有雲，供相關單位進一步分析。
- WISE-2410 LoRaWAN振動感測器用於旋轉設施檢測應用，符合ISO-10816標準。WISE-2410還支持三軸振動檢測和溫度感測器，並且具有IP66等級的防護，寬溫設計(-20 ~ 80°C)能夠克服連續運轉的冰機或氣體系統設備所處的機房惡劣環境。
- WISE-2200-M是一款即插即用的LoRaWAN RS-485 I/O模組，允許使用者輕鬆配置數據採集設置，並通過其支持的Modbus/RTU協議捕獲感測器和計量器數據。其寬溫設計(-25~70°C)可使設備在極端工業環境中運行。
- WISE-4610搭載WISE-S617模組I/O解決方案，滿足不同類型的遠程設施監控和控制應用需求。它具有DO用於開關控制，並具有AI/DI/RS-485通道用於感測器和PLC連接。
- WISE-6610是一款LoRaWAN閘道器，支持Modbus TCP協議，可連接到控制室中的SCADA系統。
- MIC-770 V3緊湊型無風扇工業電腦搭載最新第12/13代Intel® Core™處理器，以出色的計算能力，支援即時數據分析需求，堅固設計也確保MIC-770 V3可在苛刻環境下持續24/7運作。
系統架構
結論
通過LPWAN技術和隨插即用產品設計，確保了現場監測系統的穩定性及快速簡易部屬。此外，WISE-2410及WISE-4610電池供電和工控協議的支持，能夠在不便拉電的場域實現高效能的運作，並支援多種應用需求，包括RTU RS-485和TCP支援SCADA系統等。研華與合作夥伴譜威到場進行無線勘測驗證，確保感測器的安裝方向和位置最大化產品效能。經過客戶在住院大樓導入第一階段後，研華的設備監診解決方案顯著提升了客戶的營運效率，因此客戶決議將持續導入此方案至其旗下機構。
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