Krankenhaus setzt auf IoT-basierte Automatisierung

Krankenhaus setzt auf IoT-basierte Automatisierung

Transparente und zuverlässige Versorgung

Das Knappschaftskrankenhaus Dortmund-Brackel verfügt über modernste Technik. Das umfasst auch den Versorgungsbereich, in dem das IoT-basierte Gebäudemanagementsystem Emalytics zum Einsatz kommt. Mit dieser Lösung können sich die Verantwortlichen alle relevanten Daten übersichtlich anzeigen lassen und im Fehlerfall schnell reagieren.

 (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

(Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Das zum Klinkum Westfalen gehörende Knappschaftskrankenhaus Dortmund-Brackel wurde durch die Ruhrknappschaft gegründet und am 11. Juli 1958 als Hospital eröffnet. Ergänzt wird der Verbund um die Klinik am Park Lünen, das Hellmig-Krankenhaus Kamen sowie das ehemalige Evangelische Krankenhaus Lütgendortmund. Mit 451 Betten und 1280 Beschäftigten zählt das Knappschaftskrankenhaus Dortmund-Brackel zu den drei größten Hospitälern der Stadt. Es versorgt mittlerweile jährlich mehr als 21.000 Patienten stationär sowie über 44.000 Patienten ambulant. 13 Fachabteilungen und 14 Zentren stehen für ein breites Gesundheitsangebot sowie zahlreiche besondere Qualifikationen. Seit der Eröffnung des Hauses wurden hier mehr als 40.000 Kinder geboren. In der 60-jährigen Geschichte hat sich viel im Knappschaftskrankenhaus getan. Optisch zeigt sich dies an der modernen Architektur. Insbesondere das 2012 aus dem ehemaligen Schwesternwohnheim entstandene ‚Westfalium‘, in dem die Verwaltung und das Schlaflabor untergebracht sind, setzt ein visuelles Ausrufezeichen. Sämtliche Kliniken sind zudem mit modernsten Geräten ausgestattet. Darüber hinaus hat innovative Technik in den Gebäuden Einzug gehalten. Dazu gehört die Umsetzung der Versorgungstechnik auf Basis einer IoT-basierten Automatisierungslösung von Phoenix Contact. Andreas Sternhoff, technischer Leiter des Klinikums Westfalen, erklärt: „Mit dem neuen Konzept soll die Versorgungstechnik jetzt sichtbar und vor allem transparent gemacht werden.“

Andreas Sternhoff, technischer Leiter des Klinikums Westfalen, erklärt:

Andreas Sternhoff, technischer Leiter des Klinikums Westfalen, erklärt: „Mit dem neuen Konzept soll die Versorgungstechnik jetzt sichtbar und vor allem transparent gemacht werden.“ (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Einfache Integration von vorhandenen als auch neuen Systemen

Das IoT-basierte Gebäudemanagementsystem Emalytics erfüllt genau diese Anforderungen. So erleichtert ein rollenbasierter Zugriff von jedem Standort des Klinikums über Webseiten auf alle erfassten Daten deren Handhabung und erlaubt ein vorausschauendes Arbeiten – Stichwort: Predictive Maintenance. Die bisher installierte Lösung nahm die Daten über eine simple Messtechnik auf. Die Visualisierung erfolgte anschließend durch einfach aufbereitete Darstellungen, die auf einem im Technikraum der Betriebstechnik befindlichen PC angezeigt wurden. Eine ganzheitliche, integrale Lösung, die sämtliche Daten standortübergreifend sowie unabhängig von den jeweiligen Kommunikationsschnittstellen erfasst, webbasiert visualisiert, verarbeitet sowie über Alarmkonsolen überwacht und meldet, war auf diese Weise nicht realisierbar. Das IoT-basierte Framework schafft nun die notwendigen Freiräume, indem neben dem Datenmanagement die komplette Gebäudeautomatisierung abgedeckt wird. Dabei macht es keinen Unterschied, ob es sich um neu erstellte Informationsschwerpunkte (ISP) oder vorhandene Systeme handelt. Über die zahlreichen in Emaylitcs integrierten Schnittstellen lässt sich fast jede im Gebäudeumfeld genutzte Technik in die Lösung einbinden. Als Beispiel sei die Ankopplung des auf dem Gelände des Knappschaftskrankenhauses vereinzelt aufgestellten Hauptgasanschlusses des Versorgers genannt. Die dort anfallenden Gaszählerdaten mussten in der Vergangenheit manuell abgelesen werden. Je nach Auslastung der Mitarbeiter geschah das täglich bis wöchentlich. Im Rahmen eines effektiven Energie- und Kostenmanagements war dieses Vorgehen nicht länger akzeptabel.

Im 'Westfalium' sind die Verwaltung und das Schlaflabor des Knappschaftskrankenhauses Dortmund untergebracht. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Im ‚Westfalium‘ sind die Verwaltung und das Schlaflabor des Knappschaftskrankenhauses Dortmund untergebracht. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Modulare Steuerungstechnik zum Einsammeln aller Daten

Eine Analyse der Örtlichkeiten ergab, dass das Zählerhäuschen über eine alte Telefonleitung an das Technikgebäude angeschlossen ist. Auf dieser Grundlage lässt sich eine drahtgebundene Ethernet-Verbindung über ein DSL-Modem umsetzen. Dieser Ansatz eröffnet dem Knappschaftskrankenhaus folgende Vorteile:

  • einfache Montage
  • sichere Anbindung
  • Das Zählerhäuschen wird aus Sicht des Datenmanagements zum Smart Device und somit IoT-fähig.
  • Ein intelligenter Überspannungsschutz für die modemgebundene Ethernet-Strecke rundet das Sicherheitskonzept ab.
  • Die verbaute Kleinsteuerung erlaubt eine nachhaltige Speicherung der Energiedaten, wenn das Kabel beschädigt oder das LAN-Netzwerk des Klinikums gestört respektive unterbrochen sein sollte.

Im zentralen Technikgebäude sammelt die IoT-basierte Steuerung ILC 2050 BI alle Daten ein. Dies erfolgt entweder via Ethernet – wie im Fall des Gaszählers – oder über die vielen anderen unterstützten Schnittstellen. Dazu gehören die Pulszählung der Wasserzähler sowie das MBUS-Protokoll zur Integration der Wärmemengenzähler des Blockheizkraftwerks, das in das Monitoring einbezogen ist. Zur Einbindung der vielfältigen Kommunikationsstandards lässt sich der ILC 2050 BI um entsprechende Funktionsklemmen – beispielsweise für Dali oder serielle Protokolle – erweitern. Außerdem können bis zu 63 digitale und analoge Ein- und Ausgangsmodule sowie weitere Funktionsklemmen an die Steuerung angereiht werden. Zur Ethernet-Verkabelung steht ebenfalls eine smarte Lösung zur Verfügung: kleine hutschienenmontable Patchfelder. Mit ihnen lassen sich die Haus-LAN-Kabel einfach verdrahten und im Schaltkasten auf den jeweiligen ILC 2050 BI patchen. Die Patchfelder bieten neben dem herkömmlichen RJ45- auch einen Push-in-, IDC- oder Schraubanschluss, was Zeit bei der Verkabelung spart. Ferner umfassen spezielle Gerätevarianten einen Überspannungsschutz und eine Schirmstromüberwachung.

Im zentralen Technikgebäude sammelt die IoT-basierte Steuerung ILC 2050 BI alle Daten ein. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Im zentralen Technikgebäude sammelt die IoT-basierte Steuerung ILC 2050 BI alle Daten ein. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Sicherer Zugriff auf die relevanten Funktionen

Die IoT-basierte Steuerung ILC 2050 BI wird durch eine Software-Station ergänzt. Der sogenannte Supervisor ist die Knappschaft Kliniken Service GmbH (KKSG), deren Rechenzentrum des Knappschaftsverbands in Bochum installiert ist. Hier werden sämtliche Daten an einem Ort gehostet. Mit dem Konzept der Software-Station hat Phoenix Contact die KKSG-Forderung nach einer zentralen Datenspeicherung auf einfache Weise erfüllt. Die maßgeblichen Webseiten für das Monitoring und Datenmanagement sind hier aufgesetzt. Darüber hinaus werden die von den einzelnen Gebäudeautomations-Stationen ILC 2050 BI erfassten und berechneten Daten im Rechenzentrum gesammelt. Zukünftig wird es ebenfalls lokale webbasierte Bedien-, Überwachungs- und Alarmmanagement-Ebenen geben. Die Zugriffsberechtigung hängt von der jeweiligen Rolle des Mitarbeiters (Betriebstechnik, Standortleitung etc.) am Standort ab, sodass dem Sicherheitsbedürfnis der verschiedenen Anwendungen Rechnung getragen wird. Je höher das Verfügbarkeitslevel der Bedienstrukturen und der Automatisierung ist, desto mehr müssen die Anwendungen lokal verfügbar sein. Reine Monitoring-Funktionen respektive übergeordnete Managementaufgaben können direkt bei der KKSG gehostet werden. Eine wesentliche Anforderung der Klinikums-IT ist ein zugriffssicheres System, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Emalytics wird diesem Anspruch u.a. dadurch gerecht, dass die Kommunikation gemäß der TLS-Version 1.2 mit 256Bit verschlüsselt ist und sich der Anwender zertifikatsbasiert einwählen muss. Ein durchgängiges Logging-System dokumentiert jeden Zugriff der Nutzer sowie die von ihnen vorgenommenen Änderungen. Die schon erwähnte Schnittstellenvielfalt trifft ebenso auf die Kommunikation mit überlagerten Software-Systemen – wie ERP, CAFM oder Energiemanagement – zu. Als Austauschplattform können Hochsprachen-Interfaces wie CSV, OPC UA, OBIX, SAP oder MQTT verwendet werden. Davon profitieren derzeit die Westfälische Hochschule (WH) und das installierte Energiemanagement ESM, die den CSV-Export zum Datenaustausch nutzen. Die WH greift für das mit Mitteln des BMVI im Rahmen der Förderrichtlinie Elektromobilität über die NOW geförderte FuE-Projekt ‚SyncFueL‘ (2015-2018; siehe Kasten) auf entsprechende Daten zu, um am Beispiel des Klinikums Westfalen den zukünftigen Vorteil eines energieoptimierten Ladens von Elektrofahrzeugen zu erforschen.

 (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

(Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Schnelle Reaktion auf mögliche Störungen

Die übersichtlichen Schaubilder erleichtern die Orientierung für die räumliche und funktionale Zuordnung der Messpunkte. Fehlzustände wie Leckagen werden automatisch sowie zeitnah gemeldet, sodass sofort Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. Aufgrund der positiven Erfahrungen mit dem IoT-basierten Gebäudemanagementsystem Emalytics sind bereits Folgeprojekte an weiteren Standorten des Knappschaftsverbands in Planung.

Erste Erprobung einer cleveren Ladelösung
Das Projekt ‚SyncFueL‘ der Westfälischen Hochschule (WH) steht für ‚Synchronisierter Eigenstrom für die Ladung von Elektrofahrzeugen‘. Das System soll einen Ladevorgang ermöglichen, bei dem die Einspeisung von privaten oder betrieblichen Erneuerbare-Energien- und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen mit dem Verbrauch an einer entfernten Ladestelle oder Steckdose synchronisiert wird. Auf diese Weise hat der Fahrzeughalter die Möglichkeit, die erzeugte Energie im Sinne des Eigenverbrauchs als Eigenstrom auch außerhalb des eigenen Grundstücks oder Betriebsgeländes zum Laden von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Er bezieht den Strom dann zwar vom Energieversorger, verrechnet diesen aber mit seinem Eigenstrom und bezahlt somit nicht für die Ladestation. Zur praktischen Erprobung des Projekts im Feldtest ist die energetische Infrastruktur an den Standorten des Klinikums Westfalen entsprechend aufgerüstet worden.
Phoenix Contact Deutschland GmbH
www.phoenixcontact.com

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