更新(xīn)時(shí)間：2023-02-23 點擊(jī)次(cì)數： 1170次
摘要：針對生(shēng)物製藥(yào)生產工藝(yì)過程(chéng)中的(dí)溫度(dù)測量及控製，本文介紹(shào)一種適(shì)用(yòng)於生物製(zhì)藥(yào)生(shēng)產工藝(yì)過程(chéng)中的(dí)溫(wēn)度測(cè)量(liáng)及控製係(xì)統(tǒng)。該係統(tǒng)采用一綫總綫(xiàn)製(zhì)的集成(chéng)溫度變送，嵌入(rù)式微電腦，鋰電池(或(huò)矽光電池)及(jí)藍(lán)牙無(wú)綫(xiàn)發送(sòng)器構(gòu)成(chéng)的多點(diǎn)無綫測(cè)溫發送器(qì)和帶藍牙(yá)無綫接收器，嵌入(rù)式微電腦和數碼(mǎ)顯(xiǎn)示器的無綫測溫接收(shōu)器(qì)兩(liǎng)部分(fēn)組成。無綫(xiàn)測溫接(jiē)收器還(huán)具有(yǒu)現場(cháng)總綫功(gōng)能(néng)，能(néng)方(fāng)便的(dí)實現智能網絡(luò)測溫，控(kòng)溫係(xì)統(tǒng)。
關鍵(jiàn)詞：生物(wù)製藥；一綫總綫製的集(jí)成(chéng)溫度(dù)變送(sòng)；藍(lán)牙無綫測(cè)溫(wēn)；智能網(wǎng)絡(luò)
0引言
生(shēng)物製藥產業(yè)是2l世(shì)紀(jì)的(dí)朝陽產業，是生(shēng)物(wù)技術(shù)應用(yòng)廣泛，成(chéng)效(xiào)顯著，發展(zhǎn)迅速(sù)的一(yī)個(gè)領(lǐng)域(yù)。它(tā)將(jiāng)生物技(jì)術和(hé)製藥產業合為一(yī)體，涉(shè)及(jí)到(dào)化(huà)學，基(jī)因學，，生(shēng)物信息學(xué)，病理，物理(lǐ)等各(gè)學科(kē)，是(shì)一(yī)個多(duō)學科支(zhī)撐(chēng)的知識體係。
所謂(wèi)生物製藥就是把生(shēng)物工(gōng)程(chéng)技術(shù)應用到藥(yào)物(wù)製(zhì)造(zào)領域的(dí)過程,其中主要的是基(jī)因(yīn)工(gōng)程方法(fǎ)。即利(lì)用(yòng)克隆(lóng)技(jì)術(shù)和(hé)組(zǔ)織培養(yǎng)技(jì)術，對DNA進行切割(gē)，插(chā)入，連(lián)接(jiē)和重(zhòng)組，從(cóng)而獲得(dé)生物醫(yī)藥(yào)製(zhì)品(pǐn)。廣(guǎng)義(yì)的生(shēng)物(wù)製藥包括(kuò)了(liǎo)基(jī)因工程製(zhì)藥，生化製藥等:而狹(xiá)義(yì)的(dí)生物製藥則主要是(shì)指(zhǐ)基(jī)因工(gōng)程製藥(yào)。生(shēng)物藥品是以(yǐ)微(wēi)生物，寄(jì)生(shēng)蟲(chóng)，動物毒素，生物組(zǔ)織為起始材(cái)料(liào)，采(cǎi)用(yòng)生物(wù)學工(gōng)藝(yì)或(huò)分離純化技(jì)術製(zhì)備並以(yǐ)生(shēng)物學(xué)技術和(hé)分析技術(shù)控(kòng)製中間(jiān)產(chǎn)物和(hé)成(chéng)品質(zhì)量製(zhì)成的生(shēng)物活(huó)化劑。
在(zài)生物製藥工(gōng)藝過程幣，其溫度的測(cè)量及控製(zhì)一直(zhí)是重(zhòng)要(yào)環節之(zhī)一(yī)，它對(duì)於(yú)生產過程(chéng)和(hé)最終產品(pǐn)的產(chǎn)量和質量(liáng)有(yǒu)著(zhuó)決(jué)定(dìng)性影響(xiǎng)。在生(shēng)物製約(yuē)工麼過程(chéng)中，往往(wǎng)需(xū)要(yào)多點同時(shí)測(cè)溫，並(bìng)且(qiě)還要(yào)按(àn)照(zhào)預(yù)定的溫(wēn)度(dù)規(guī)程進(jìn)行控製。而生(shēng)物製(zhì)藥(yào)現(xiàn)場往(wǎng)往(wǎng)連(lián)綫(xiàn)和供電不便，故(gù)多(duō)點無綫(xiàn)測(cè)溫(wēn)是新興的溫(wēn)度(dù)測量及(jí)控製的技(jì)術，帶有(yǒu)現場(cháng)總(zǒng)綫(xiàn)的係統(tǒng)更是(shì)現代(dài)測控技(jì)術的發展趨(qū)勢。
1，係(xì)統(tǒng)組(zǔ)成(chéng)原(yuán)理
1）係統(tǒng)外形(xíng)
無綫測(cè)溫係統(tǒng)外形(xíng)見圖1(左(zuǒ)為(wéi)測溫無綫(xiàn)發送(sòng)模抉，右(yòu)為(wéi)測(cè)溫(wēn)無(wú)綫接收(shōu)模(mó)抉(jué))。
2）係(xì)統電(diàn)路組(zǔ)成
係(xì)統(tǒng)電路組(zǔ)成結構示意(yì)框圖見圖2。
圖 2係統電(diàn)路組成結構(gòu)示(shì)意框圖(tú)
測(cè)溫無綫發(fā)送(sòng)模塊，可(kě)以(yǐ)1～n個，n小(xiǎo)於256個(gè).測(cè)溫無綫(xiàn)接(jiē)收模塊(kuài)與(yǔ)測溫無綫發送(sòng)模塊之間(jiān)采用藍(lán)牙技術(shù)的(dí)無(wú)綫傳輸方式(shì)。測(cè)溫(wēn)無(wú)綫(xiàn)接(jiē)收模塊(kuài)可(kě)作(zuò)成多路，其(qí)路數依(yī)據要(yào)求而定，且(qiě)具有智(zhì)能控製(zhì)的現場總(zǒng)綫(xiàn)功能。
3)測溫(wēn)無綫(xiàn)發(fā)送模塊(kuài)電路(lù)組(zǔ)成(chéng)
測(cè)溫(wēn)無綫發(fā)送模塊(kuài)電(diàn)路組成(chéng)結構示(shì)意框(kuàng)圖(tú)見圖3。
圖(tú)3測(cè)溫無(wú)綫(xiàn)發(fā)送(sòng)模抉電路(lù)組成結(jié)構示(shì)意框(kuàng)圖(tú)
測(cè)溫無(wú)綫發送模(mó)抉內(nèi)部組成:
(1)溫度變(biàn)送器(qì)
溫度變(biàn)送器采用一綫總(zǒng)綫製的高度集(jí)成的(dí)網(wǎng)絡溫度變送器，即DS18B20
DS18B20基本(běn)性能:DS18B20數(shù)字溫度(dù)計是DALLAS公司(sī)生(shēng)產的(dí)1-Wire，即(jí)單(dān)總(zǒng)綫器件(jiàn)，具(jù)有綫(xiàn)路簡單(dān)體積小(xiǎo)的特點。因此用它來組(zǔ)成一個(gè)測(cè)溫係統，具有(yǒu)綫路簡單，在一根(gēn)通信(xìn)綫，可以掛很多(duō)這樣的(dí)數字(zì)溫度計(jì)，十分方便。
DS18B20產(chǎn)品(pǐn)的(dí)特(tè)點①隻(zhī)要求(qiú)一個端口即可實現通信;②在(zài)DS18B20中的每(měi)個(gè)器件上都(dū)有序(xù)列(liè)號;③實(shí)際應用(yòng)中不需(xū)要外(wài)部(bù)任(rèn)何(hé)元器(qì)件即可實(shí)現測(cè)溫(wēn);④測(cè)量(liáng)溫度(dù)範圍在一55C~十125C之(zhī)間(jiān);⑤數字溫(wēn)度計的分(fēn)辨率用(yòng)戶(hù)可以從(cóng)9位到(dào)12位(wèi)選擇;⑥內(nèi)部有(yǒu)溫度(dù)上(shàng)，下限告警(jǐng)設置(zhì)。
(2)CPU2一微(wēi)電腦:負(fù)責測(cè)溫(wēn)處理(lǐ)，指(zhǐ)揮藍牙(yá)無(wú)綫網(wǎng)絡(luò)數(shù)據傳送(sòng)。
(3)藍牙無(wú)綫模(mó)塊:藍牙技(jì)術是(shì)一(yī)種(zhǒng)短距(jù)(10~15m)無綫(xiàn)網(wǎng)絡技(jì)術，它能(néng)將各種通(tōng)信設(shè)備，計算機及其終端(duān)設備(bèi)，各(gè)種數字(zì)數據係統。此處用(yòng)於(yú)無綫傳(chuán)送(sòng)測溫數(shù)據。
(4)供電(diàn):采(cǎi)用光(guāng)電池(chí)供(gōng)電。本供(gōng)電(diàn)係統(tǒng)由矽光(guāng)電(diàn)池，充電控(kòng)製電路(lù)和可(kě)充電(diàn)電(diàn)池組(zǔ)成。因此(cǐ)，測(cè)溫無綫(xiàn)發(fā)送模(mó)塊(kuài)可用(yòng)於(yú)不(bù)便提(tí)供(gōng)交(jiāo)流(liú)電(diàn)源(yuán)供(gōng)電，或高壓區(qū)測溫(wēn)及(jí)移動體(無電源)測(cè)溫等場(cháng)合。
4)測溫無(wú)綫接收模(mó)塊
(1) 測溫(wēn)無綫接(jiē)收(shōu)模電(diàn)塊(kuài)路組(zǔ)成(chéng)測(cè)溫無綫接(jiē)收模電塊路組成結構(gòu)示意框見圖4。
圖4測(cè)溫無綫接收(shōu)模塊(kuài)電路組成結構(gòu)示意框(kuàng)圖
(2)測(cè)溫無(wú)綫(xiàn)接收模塊內部組(zǔ)成(chéng)
CPU1-微電(diàn)腦(nǎo):負責接收藍(lán)牙無(wú)綫發(fā)送的測溫信息，驅動(dòng)顯示(shì)。
藍(lán)牙(yá)無綫(xiàn)模塊:同測(cè)溫無(wú)綫發送模塊(kuài)
電(diàn)源:采用通用(yòng)的開關式(shì)直流穩壓電(diàn)源(yuán)。
顯(xiǎn)示(shì)單元:采(cǎi)0.5寸七段LED數(shù)碼管組(zǔ)成(chéng)顯示(shì)單元。
2，創(chuàng)新點
2.1原(yuán)理創新
1)采(cǎi)用(yòng)超小(xiǎo)型(xíng)高度集成(chéng)的網(wǎng)絡溫(wēn)度(dù)變送器DS18B20。
DS18B20數(shù)字(zì)溫度計(jì)是(shì)1一Wire，即(jí)單總(zǒng)綫器(qì)件，具有綫(xiàn)路簡單(dān)，體積小的(dí)特(tè)點。因(yīn)此(cǐ)用(yòng)它(tā)來組(zǔ)成一個(gè)測溫係統(tǒng)，具(jù)有(yǒu)綫路簡單，在一根(gēn)通信綫，可(kě)以掛很多這樣的數(shù)字溫(wēn)度計，十分(fēn)方(fāng)便(biàn)。
2)采(cǎi)用(yòng)藍(lán)牙(yá)無綫測(cè)溫係統。
3)用(yòng)光(guāng)電池供(gōng)電(diàn)。
上述(shù)三(sān)種(zhǒng)技(jì)術(shù)組(zǔ)合，實現了超小型，低(dī)功耗，多(duō)路(lù)，無綫測(cè)溫係(xì)統，是一項原理(lǐ)創新(xīn)。2.2創新(xīn)結構
1)采(cǎi)用(yòng)多(duō)個(gè)藍牙(yá)無(wú)綫測溫(wēn)發射模塊，一(yī)個(gè)集中(zhōng)藍(lán)牙無綫測溫(wēn)接收模(mó)塊結構，是(shì)一種(zhǒng)多(duō)點靈活的無(wú)綫測溫(wēn)結(jié)構(gòu)。
2)采用超(chāo)小(xiǎo)型高度集成(chéng)的網(wǎng)絡(luò)溫(wēn)度(dù)變送(sòng)器(qì)，光電(diàn)池(chí)供電的一體化(huà)測溫結(jié)構。上(shàng)述裝置(zhì)是一種典(diǎn)型(xíng)的(dí)結(jié)構創新(xīn)。
2.3技術創(chuàng)新
采用(yòng)超小型(xíng)高度集成的網絡溫(wēn)度變(biàn)送器，藍(lán)牙無綫和光電(diàn)池供(gōng)電(diàn)等(děng)技術屬技術(shù)創新。
2.4應用(yòng)創(chuàng)新(xīn)
采用(yòng)超小(xiǎo)型高度集(jí)成的網絡溫度變送器，藍牙無綫(xiàn)收發(fā)和光(guāng)電池(chí)供(gōng)電(diàn)的(dí)測(cè)溫(wēn)係(xì)統(tǒng)，使用靈活(huó)，可(kě)用於不(bù)方便(biàn)提(tí)供交(jiāo)流供(gōng)電，特(tè)別是(shì)移動物(wù)體和高電壓場合的測(cè)溫(wēn)，多路無綫(xiàn)測(cè)溫和(hé)集(jí)中(zhōng)顯示等場合，將本多(duō)點無綫測溫(wēn)係(xì)統應(yīng)用(yòng)於生物(wù)製(zhì)藥(yào)產(chǎn)業，這是一(yī)種應(yīng)用(yòng)創(chuàng)新(xīn)。
3.產品主要技(jì)術指標(biāo)
1)測溫範(fàn)圍(wéi):-55~+125℃。
2)數字溫度(dù)計的分辨率:用戶可以(yǐ)從9位到12位(wèi)選擇。
3)測溫發送裝置(zhì)數據(jù)間(jiān)隔:約(yuē)7s發(fā)送一(yī)個(gè)數據(jù)，且(qiě)可預(yù)先(xiān)設定。
4)測溫精度(dù):+0.5℃。
5)測溫(wēn)上(shàng)，下限:可設定，並(bìng)記(jì)憶，停電(diàn)不(bù)丟，可以控(kòng)製溫(wēn)度範(fàn)圍，也(yě)可(kě)設(shè)置(zhì)超(chāo)限報(bào)警。
6)探頭(tóu):不鏽鋼管測溫(wēn)探頭(tóu)，長度可(kě)變，抗腐蝕(shí)。
7)藍牙無(wú)綫數據傳輸:數(shù)據傳(chuán)輸(shū)短(duǎn)距(10~15m)，它能用(yòng)於各種(zhǒng)通信(xìn)設備，計算機及其(qí)終端設(shè)備(bèi)，各種(zhǒng)數(shù)字(zì)數據(jù)係統。此(cǐ)處(chǔ)用於(yú)無(wú)綫傳(chuán)送測(cè)溫數據。
8)藍牙(yá)無綫測(cè)溫發(fā)射(shè)模塊(kuài):尺寸為84mmx104mmx176mm。其中:176mm為(wéi)溫(wēn)度(dù)變(biàn)送(sòng)器尺(chǐ)寸(cùn)，其尺(chǐ)寸(cùn)可(kě)位實(shí)際需要訂製。
9)測(cè)溫(wēn)無(wú)綫接收模(mó)塊:尺寸為(wéi)96mmx96mmx110mm。采(cǎi)5寸(cùn)七段(duàn)LED數(shù)碼管組(zǔ)成(chéng)顯(xiǎn)不單(dān)元(yuán)，顯示(shì)測(cè)溫(wēn)值(zhí)。
10)供電:無(wú)綫測溫(wēn)發射(shè)模塊(kuài)，+5V光(guāng)電池(chí)給(gěi)充(chōng)電(diàn)電(diàn)池(chí)供電(diàn)，太(tài)陽(yáng)光下，充電(diàn)8h，可(kě)供測溫發(fā)射模塊工作16h，也可由自熾燈充電(diàn)。充(chōng)電狀態山(shān)發光(guāng)二管(guǎn)顯示(shì)，也可(kě)就用鉀電池供電。無綫測(cè)溫接(jiē)收模塊(kuài)工(gōng)作(zuò)電源為(wéi)220VAC，采(cǎi)用(yòng)直(zhí)流開關(guān)電遊供電。
4.安(ān)科(kē)瑞(ruì)溫(wēn)度在(zài)綫監測(cè)係統解決方(fāng)案(àn)
4.1概述
電氣接(jiē)點(diǎn)在綫測(cè)溫裝置適用於高低壓(yā)開關櫃內電纜接頭(tóu)，斷路(lù)器觸頭，刀閘(zhá)開(kāi)關(guān)，高(gāo)壓電纜中(zhōng)間(jiān)頭，幹式(shì)變(biàn)壓器，低(dī)壓大電(diàn)流等(děng)設備的溫度監測，防(fáng)止在(zài)運(yùn)行過程中因(yīn)氧化，鬆(sōng)動，灰(huī)塵等因素造(zào)成接(jiē)點接(jiē)觸(chù)電阻(zǔ)過(guò)大(dà)而(ér)發(fā)熱成為(wéi)安全(quán)隱患(huàn)，提高設(shè)備(bèi)安全(quán)保障，及(jí)時(shí)，持續(xù)，準確反(fǎn)映(yìng)設備運行狀態，降低設備(bèi)事(shì)故率。
Acrel-2000T無(wú)綫(xiàn)測溫(wēn)監控(kòng)係(xì)統通過(guò)RS485總綫或(huò)以太(tài)網與間隔層(céng)的設(shè)備(bèi)直接(jiē)進行通訊(xùn)，係(xì)統設計遵(zūn)循(xún)國際標準Modbus-RTU，Modbus-TCP等傳(chuán)輸規約，安(ān)全性，可靠性和開放性都得(dé)到(dào)了較大地提高。該(gāi)係統具有遙信，遙(yáo)測，遙控，遙調，遙設(shè)，事件(jiàn)報(bào)警，曲綫，棒(bàng)圖，報(bào)表(biǎo)和(hé)用(yòng)戶管理(lǐ)功能，可(kě)以監(jiān)控無綫(xiàn)測溫係統的(dí)設備(bèi)運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)況(kuàng)，實(shí)現快(kuài)速(sù)報警(jǐng)響應，預防(fáng)嚴重故障發生。
4.2應(yīng)用(yòng)場所(suǒ)
適(shì)合在泛在電力(lì)物(wù)聯網，鋼廠，化(huà)工，水(shuǐ)泥，數(shù)據(jù)中(zhōng)心，醫院，機場，電(diàn)廠，煤礦等廠礦企(qǐ)業(yè)，變配(pèi)電所等電力設(shè)備(bèi)的(dí)溫度監測。
4.3係(xì)統結構(gòu)
溫度(dù)在(zài)綫監(jiān)測(cè)係統(tǒng)結構圖
4.4係統(tǒng)功(gōng)能
測(cè)溫係統主(zhǔ)機Acrel-2000T安裝(zhuāng)於值(zhí)班(bān)監控(kòng)室，可(kě)以(yǐ)遠程(chéng)監視係(xì)統(tǒng)內所(suǒ)有(yǒu)開關(guān)設備(bèi)運行溫度狀(zhuàng)態。係統(tǒng)具有(yǒu)以(yǐ)下主(zhǔ)要(yào)功能(néng)：
1）溫度顯(xiǎn)示：顯示配(pèi)電係(xì)統(tǒng)內每個測溫(wēn)點(diǎn)的(dí)實(shí)時值(zhí)，也(yě)可實現電腦WEB/手機APP遠程查(chá)看數據。
2）溫度曲綫(xiàn)：查(chá)看每個測(cè)溫點的溫(wēn)度(dù)趨勢曲綫(xiàn)。
3）運(yùn)行報表：查詢及(jí)打印(yìn)各測溫(wēn)點(diǎn)時間的(dí)溫度數(shù)據(jù)。
4）實(shí)時告警(jǐng)：係(xì)統能(néng)夠對(duì)各(gè)測溫點異(yì)常溫度發出告(gào)警。係(xì)統具有(yǒu)實(shí)時語(yǔ)音(yīn)報警功能，能(néng)夠(gòu)對所有事件(jiàn)發出語(yǔ)音(yīn)告警(jǐng)，告警方式有彈(dàn)窗，語音告(gào)警等，還可以(yǐ)短信/APP推(tuī)送(sòng)告警(jǐng)消息(xī)，及(jí)時提醒值(zhí)班人員。
5）歷史(shǐ)事(shì)件查詢：能夠溫(wēn)度(dù)越限(xiàn)等(děng)事件記錄進行存儲和管理(lǐ)，方便用(yòng)戶(hù)對係(xì)統事件和(hé)報警(jǐng)進行歷史追溯(sù)，查詢統計，事(shì)故分析(xī)等。
4.5係(xì)統(tǒng)硬件配置
溫(wēn)度在(zài)綫監測(cè)係統主要(yào)由(yóu)設備(bèi)層(céng)的溫度傳感(gǎn)器和溫度(dù)采集(jí)/顯(xiǎn)示(shì)單(dān)元，通(tōng)訊(xùn)層的邊緣計算網關(guān)以(yǐ)及站(zhàn)控(kòng)層(céng)的(dí)測溫係(xì)統(tǒng)主(zhǔ)機組(zǔ)成，實現變配電係(xì)統關鍵(jiàn)電氣部位(wèi)的(dí)溫(wēn)度在(zài)綫監測。
5.結論
生物製(zhì)藥(yào)中的(dí)溫(wēn)度檢測(cè)是為了控製製(zhì)藥過程的(dí)溫度(dù)，對於(yú)生(shēng)物(wù)製藥是十分重要的。日(rì)前(qián)傳(chuán)統(tǒng)生(shēng)物製藥(yào)中的(dí)溫度(dù)檢測多(duō)采用(yòng)熱(rè)電(diàn)偶(ǒu)摸擬方(fāng)式長(cháng)綫傳輸(shū)，易受(shòu)幹擾(rǎo)，且可靠性差，測(cè)量(liáng)精(jīng)度低(dī)，影響生(shēng)物製藥(yào)要(yào)求(qiú)。由於摸擬(nǐ)方式(shì)測(cè)溫，連綫多，不方(fāng)使多點同時測(cè)溫(wēn)。
用於生(shēng)物(wù)製藥中的多(duō)點(diǎn)無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫係統(tǒng)，是(shì)一種(zhǒng)現代多點(diǎn)無綫測溫(wēn)裝置(zhì)，在(zài)生物(wù)製藥(yào)過程(chéng)中的(dí)實際(jì)應(yīng)用，它能提(tí)高(gāo)生(shēng)物製(zhì)藥(yào)的(dí)測控水平，保證生物製藥的(dí)工(gōng)藝(yì)穩定(dìng)和產(chǎn)品質量。係(xì)統采(cǎi)用(yòng)了超小(xiǎo)型(xíng)高(gāo)度集(jí)成的(dí)網絡溫度變(biàn)送(sòng)器DS18B20，藍(lán)牙(yá)無綫收發技術和光電池供電(diàn)，使係(xì)統(tǒng)的(dí)體(tǐ)積(jī)小(xiǎo)，重量輕，低(dī)功(gōng)耗(hào)，智能測(cè)溫控溫(wēn)，其使用(yòng)靈活，在生(shēng)物製藥(yào)中具有實用和推廣價值(zhí)。
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