摘要：负压病房是防疫抗疫救治新冠病人必备的重要条件之一。医院“平
疫结合”可转换病区为例，通过基于智能微差压变送专利的精准微差压测量感知
及微压控制技术，解决了负压病房梯度压差、气流组织控制、换气次数监测及实
时动态效果验证痛点，数字化、模块化、网络化、可视可控可追溯，对防疫抗疫
有重大意义。
关键词：院感防控精准微压智能测控梯度压差、气流组织控制、换气次数及高
效压阻监测平疫一键转换
1概述
新冠病毒与人类长期共存、防疫常态化已经成为共识。为抗击疫情，中央财
政于年5月开始发行了1万亿抗疫特别国债，各地纷纷新建、改造发热门
诊、留院观察室、隔离病房、核酸采样、检测及生物安全实验室、医院等并
立即投入使用。可以说防疫层面，人防、物防已经做到极致，但还是发生了诸多
院感防控事件。年10医院混用CT设备院感事件，导致
名采样人员5天完成全市超千万全员核酸检测。自有确诊病例以来，万常
驻人口、面临境外输入风险最大的上海，几轮疫情中却从未做全市或全区核酸检
测。上海把防疫比作“陶瓷店里抓老鼠”，在疫情处于零星散发层级的最早时间，
以相对最小的成本、解决最大的关键问题。上海经验得益于平时的精准控制、协
同作战。只有把日常的功课做扎实了，才能在防疫面前忙而不乱。如果该做的工
作经不住推敲，疫情一来就只能原形毕露。
年8月4日，国务院副总理孙春兰在国务院联防联控机制电视电话会
议上强调“院感防控”的重要性，指示：全国开展院感防控大排查，对不符合院
感防控要求的限时整改，整改不到位的坚决关停。次日，国务院联防联控机制新
闻发布会重点提到：8月郑州六院院感事件暴露出相关机构疫情防控形势认识不
到位、监管不到位、规章制度落实不到位的问题导致聚集性疫情，要求在全国范
围内开展院感防控专项排查，全面深入排查在院感工作中存在的风险和短板漏洞，
要求全面落实院感防控措施，坚决防止因院感造成的疫情传播。
2现状
医院“平疫结合”区兼顾平时与疫情时的医疗服务内容，充分利用发热
门诊、感染疾病科病房，也承担重大疫情应急救治任务。大疫情背景下，院感防
控工作内容很多很复杂，人防防不住、物防有限度、只能通过技防来完善。
日常运维中，医护人员依据《医院负压隔离病房环境控制要求GB/T-
》，在“有压差的区域，应在外侧人员目视区域设置微差压计，并标志明显
的安全压差范围指示。对设置的微差压计应定期检查校正并记录”。条件好的医
院定期请专业公司进行检测，采用手持微压差计、手持风速仪或风量罩检测相关
指标，并使用发烟法目测气流是否按照指定方向流动。院感防控做完这些工作就
安全了吗？答案是否定的。负压病房建成初期设施设备的数据收集、验证了吗？
如何判断负压设施是否正常运行？对关键设备或关键部件有没有做日常巡检？
日常巡检有没有检查管道进行泄露、裂纹等表面缺陷？巡检过程中对负压设施的
螺丝、阀门位移有没有进行验证？验证完后多长时间进行应急演练？系统出现故
障后如何进行紧急修复？因此，如何有效管理负压设施的运维，医院
院感防控盲区，医院迫切需要解决的现实问题。
3需求
目前负压病房多采用指针式机械差压计，精度低、量程宽，比如采用精度
2%FS、量程Pa的差压计自身允许误差达±2.4Pa，对负压病房至少5Pa的压
差造成很大影响；同时，负压病房通风系统长期运行后，风机磨损、缝隙加大、
高效过滤器压阻变大等变量会时刻影响压差以及压差梯度的建立。验证负压病房
的气流组织控制是否达标的位标准是以不出现反向流作为判断是否有效的依据。
因此，定期手工巡检得到的是片面、静止、孤立的数据，无论是“平疫结合”病
房还是负压病房，都无法完全确保杜绝反向流现象，新冠病人产生的气溶胶就有
可能倒灌到缓冲间甚至医护走廊，医护人员被感染的概率就大大增加。
影响负压病房通风系统参数主要包括室内静压差、室内气流组织方向、气流
速度或换气次数、气密性、微生物浓度、温湿度等各项指标。负压病房改造过程
中存在两个共性问题，首先，气密性不够导致功能区压差难建立，无法形成梯度
压差；其次，病人走动、开关门等原因形成扰流导致压差产生波动，建立的梯度
压差难以得到长效保持；可见梯度压差和换气次数就成为负压病房最核心、最关
键的两个风险点。因此，风险控制的层级和安全效果出发，负压病房院感风险管
控的本质，就是通过工程控制方法取代个体防护和行政管控，从技术层面解决梯
度压差和换气次数的监测和控制问题。前者由排风解决，后者由送风解决。限于
篇幅，本文主要针对气流组织来解决梯度压差和换气次数两个主要矛盾。
4技术实现
4.1系统架构
“医院病房正负压智能转换控制系统”医院院感防控产品，采用
智能微差压变送专利、精准微压测控技术以及嵌入式软件算法，以目标导向、结
果导向为原则，通过PDCA全流程闭环过程管控的颠覆性创新方法，从根本上实
现了传染病隔离空间梯度压差和换气次数的控制，负压病房可独立控制，可任意
设定正负压模式，互不干扰，医护人员只需简单设置、一键切换，便可引导新冠
病毒气溶胶按指定方向流动，阻断病毒传播途径，保护医护人员不被感染。该系
统已经成功应医院，并入围年工信部5G+医疗健康应用
试点项目，获得省级新产品认证1项，发明专利3项等若干知识产权。该技术的
推广和普及，医院建设、装备及管理上划时代的进步，具有里程
碑的意义。
图1系统架构
4.2技术实现
4.2.1压差梯度监测及控制
系统核心由高精度智能微差压变送器、MCU主控单元、风阀控制单元组成。
采用PDCA全流程闭环管控的底层逻辑来实现压力控制和环境控制。实现原理
如下图：
（1）设定目标（Plan）。MCU主控单元设定压力控制目标和环境控制目标
（换气次数），如以医护走廊为基准，缓冲间与医护走廊之间-5Pa压差，病房与
缓冲间之间-5Pa压差，卫生间与病房之间-5Pa的压差，如下图所示。
（2）态势感知（Do）。在医护走廊、缓冲间、病房功能区各部署一台精度±1%、
量程±30Pa的数字微差压变送器，精准感知各功能区之间的实际压差值、换气次
数并实时反馈至MCU主控单元。
（3）分析对比（Check）。MCU主控单元比对设定目标值和实际值，嵌入式
软件算法计算发出执行指令给风阀控制单元。
（4）精准执行（Act）。风阀控制单元接收指令控制送、排风阀执行器的开
合度，达标停止执行，不达标则继续下一次循环。如下图所示
4.2.2环境集中监测及报警
每病房医护走廊的缓冲间门口嵌入式部署一台智能控制显示屏，实时显示病
房送风阀、排风阀开度以及门磁、窗磁状态以及相关环境指标，如温湿度、CO2
浓度、PM2.5、VOC等，超标则声光报警，绿色表示安全，红色表示不安全或状
态调整中。
4.2.3换气次数监测及控制
换气次数是控制污染以及保持室内压力有效途径。和风口法、风管法等需现
场测定并计算的传统测试方法不同，在各功能间送风口各部署一台高精度数字风
量变送器，精准感知送风速度并自动计算换气次数并在智能控制显示屏显示。疫
情时期一键切换至负压模式，换气次数不足则自动报警。为保证换气次数，也可
在病房主风管或各功能区送、排风管增设补风机，一旦送风量不达标，MCU主
控单元自动向风阀控制单元发送指令，启动补风机保证换气次数。
4.2.4过滤器压阻监测及报警
在病房排风高效过滤器处部署一台精度±1%、量程Pa的高精度数字微差
压变送器，实时监测高效过滤器状态并反馈至智能控制显示屏显示，高效过滤器
终阻值超过压阻上限设定值（~Pa之间）则报警提示更换。
4.2.5气密反馈及校验
施工联调阶段，启用测试模式，侦测三项关键指标：（1）送、排风全开，侦
测最大换气次数；（2）送风全开、排风全关，侦测压差上限；（3）送风全关、排
风全开，侦测压差下限。三项管关键指标反向验证施工是否符合暖通设计标准，
系统默认只能在关键指标范围内进行设置和调整，可根据实际调试和运行经验选
择最优控制方式。
4.2.6平疫一键切换
系统包括平常模式和疫情模式，两种模式独立运行，疫情模式下，接上级指
令，输入密码即可直接切换至疫情模式，满足疫情时快速转换、开展疫情救治的
需要。
4.2.7系统日志及报警查询
智能控制显示屏以及护士站大屏，可实现六类异常报警，包括压差不足报警、
换气次数不足报警、各级初中高效过滤器压差报警、环境指标异常报警、门磁状
态异常报警、设备故障报警。如下图所示。
5讨论
后疫情时代，医院“平疫结合”负压病房的建设任重道远，还有很多难题需
要克服，医院建不起、用不起、修不起；又比如标准缺乏问题，
缺乏验收规范，风险评估空白，尤其是缺少平疫结合病房运行维护评价规范，现
阶段只能借鉴；还有认知问题，想要提高安全管理水平，必须提高领导以及预感
防控人员认知水平、优化思维模式，否则事倍功半、甚至事与愿违，这是我们将
要面临的最大课题。
5.1拟解决的关键技术：负压空间气流分布环境安全模型
由于传染病负压病房、诊疗室的结构和病患位置以及地理位置、气候各不相
同，因此，研究不同的空气流动分布模型，设计合理的送排风口布局也是后续要
解决的难题。
5.2基于大数据、数字孪生的疫情防控平台
随着人工智能、物联网技术、IPV6、5G技术的应用和推广，利用数字孪生
医院实体环境等进行描述建模，实现物理空间与信息空间的实时
交互和动态链接，医院数字挛生体已经成为可能。在这个基础上，疾
控专家、院感防控人员以标准规范为基础，横向协同、纵向联动、多点出发、分
级预警，建设智慧化、多点触发的疫情监测、预警、响应机制的疫情防控平台，
实现各级疾控中心疾病监测、医院的病媒监测、最终实现全网动态监测预警。
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