錢曉鵬++朱浩然

摘 要：依據(jù)ISO-IEC17025實驗室認(rèn)可準(zhǔn)則要求，對實驗室環(huán)境應(yīng)該進行連續(xù)監(jiān)測控制，采用傳統(tǒng)的溫濕度記錄方式已經(jīng)不能滿足實驗室認(rèn)可準(zhǔn)則要求。本文就實驗室環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)過程進行闡述。

關(guān)鍵詞：實驗室環(huán)境 環(huán)境控制 溫濕度監(jiān)測

中圖分類號：TP274 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0151-02

1 實驗室環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的背景和意義：

隨著科技的進步和發(fā)展，高靈敏度的試驗設(shè)備越來越多，各行各業(yè)對試驗環(huán)境溫濕度監(jiān)控的要求也越來越高。例如：電氣實驗室，樣品儲存管理等。在科研試驗領(lǐng)域，大部分實驗都是在明確的溫濕度環(huán)境中展開，試驗環(huán)境及設(shè)備對溫濕度的控制準(zhǔn)確與否，對實驗結(jié)果有著重大的影響；長期以來傳統(tǒng)的溫濕度數(shù)據(jù)記錄方式通常采用的是人工記錄或普通墨水記錄儀在記錄紙上繪制曲線，其體積龐大、 費時費力；無紙記錄儀也因體積大、成本高，而未能在規(guī)模比較大的試驗室中使用。我單位試驗室近60個房間，假設(shè)采用墨水記錄儀在記錄紙上繪制曲線的方式，成本與管理工作量巨大。計算機技術(shù)的發(fā)展讓環(huán)境溫濕度從單純的記錄擴展到監(jiān)測與控制功能，具有多種記錄方式及任意的記錄時間間隔設(shè)置。監(jiān)測系統(tǒng)也可脫機獨立工作，當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時可通過通訊接口由計算機讀取記錄儀內(nèi)的數(shù)據(jù)。

2 項目研發(fā)內(nèi)容，技術(shù)關(guān)鍵與主要創(chuàng)新點

溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)基于傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)等技術(shù)為主體，對多個監(jiān)測點位進行溫、濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測管理。

（1）方案采用按實驗室序號分布式監(jiān)控系統(tǒng)，每個被監(jiān)控的實驗室房間可根據(jù)需要擴展硬件種類，如：有線，wifi，GPRS類型。增加監(jiān)控點數(shù)量。實時采集溫濕度數(shù)據(jù)。

（2）自校準(zhǔn)功能：由于實驗室計量管理體系的要求，可以依據(jù)更高精度標(biāo)準(zhǔn)器的示值來校準(zhǔn)設(shè)置數(shù)據(jù)顯示值。

（3）該單位采集器目前采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸數(shù)字信號，監(jiān)測的溫濕度數(shù)據(jù)通過接收器自動傳輸?shù)接嬎銠C上并通過使用溫濕度系統(tǒng)軟件進行實時監(jiān)控。無線連接方式采用GPRS移動物聯(lián)卡和單位內(nèi)部wifi，安裝方便、無需穿墻打孔、重新布線。采集器具有自主數(shù)據(jù)存儲功能，在電腦關(guān)閉或溫濕度監(jiān)測軟件沒有開啟的情況下，溫濕度數(shù)據(jù)仍然能自動保存。當(dāng)溫濕度監(jiān)測軟件開啟并連接上采集器后可以隨時下載調(diào)取采集器內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)到電腦，進一步分析處理數(shù)據(jù)。

（4）采集器內(nèi)置蜂鳴報警功能，可以根據(jù)實際需要在電腦的溫濕度監(jiān)測軟件中任意設(shè)置報警上下限，同時亦可以根據(jù)需要外置聲光報警器；

（5）溫濕度監(jiān)控軟件采用標(biāo)準(zhǔn)windows 全中文圖形界面，實時顯示、記錄各監(jiān)測點的溫濕度值和曲線變化，統(tǒng)計溫濕度數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)、最大值、最小值及平均值數(shù)據(jù)，報警畫面。

（6）系統(tǒng)具有超限報警功能，當(dāng)溫濕度數(shù)據(jù)超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信號，還可以根據(jù)需要可以通過手機短信發(fā)送報警信息提示。

3 研究預(yù)期目標(biāo)、成果提供的內(nèi)容和方式

設(shè)計目標(biāo)：設(shè)計開發(fā)實驗室環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸管理，對接企業(yè)ERP管理系統(tǒng)，推進“智慧檢測”，實現(xiàn)智能化管理。研發(fā)計劃周期：半年

系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：

測量范圍：-20℃ ～70℃ / 0 - 100%RH

分 辨 率：±0.1℃（溫度） / ±0.1%RH（濕度）

精 度：±0.5℃（溫度） / ±3%RH（濕度）

4 經(jīng)濟效益與社會效益

實驗室環(huán)境需要長期連續(xù)的監(jiān)測，要是采用人工方式顯然是不現(xiàn)實的，而采用傳統(tǒng)墨水記錄儀就需要每天維護更換記錄紙張，經(jīng)濟性非常差，工作強度大，成本也很高，采用此項目方案可以極大降低試驗人員工作強度，節(jié)省紙張 。每年可為該單位節(jié)省耗材成本在2萬元以上，人工成本約5萬。通過該項目的實施，預(yù)期形成如下成果：

系統(tǒng)硬件設(shè)備50套以及監(jiān)測軟件一套，培養(yǎng)測試設(shè)備研發(fā)人員3名，完成軟件著作權(quán)申報。

應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化前景。本監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)成功后，不但能用于該單位低壓電器實驗室，也能廣泛適用于其它實驗室以及需要對環(huán)境條件進行監(jiān)測的任何場合，實現(xiàn)長周期，連續(xù)性不間斷的監(jiān)測，該系統(tǒng)能大大降低人力成本減少資源消耗，因此具有比較好的產(chǎn)業(yè)化前景。

5 技術(shù)架構(gòu)簡圖

溫濕度測試模塊結(jié)構(gòu)包括：主控制器、溫濕度傳感器、數(shù)顯及按鍵、內(nèi)置存儲器、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、蜂鳴器。

監(jiān)測過程：通過傳感器對實驗室環(huán)境的溫度、濕度參數(shù)實時檢測，將模擬信號經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制值存儲于芯片中，再將溫濕度測量值與設(shè)定值比較，根據(jù)比較的結(jié)果進行不同的處理。例如，當(dāng)監(jiān)測到溫濕度高于設(shè)定值時，系統(tǒng)通過蜂鳴器報警。各個溫濕度監(jiān)測控制模塊都帶有網(wǎng)絡(luò)接口與中心服務(wù)器連機，將數(shù)據(jù)結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)上傳至中心服務(wù)器，并將接收到的數(shù)據(jù)包含測試節(jié)點編號、溫度、濕度、測量時間等信息儲存到SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)通過中心服務(wù)器將所采集的各個測量結(jié)果數(shù)據(jù)可根據(jù)管理員的授權(quán)通過網(wǎng)絡(luò)查閱到實時以及歷史溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)。

擴展功能：依據(jù)設(shè)置可以對溫濕度控制裝置下達指令，對任一節(jié)點進行控制，實現(xiàn)了無距離限制的環(huán)境溫濕度測控網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié)語

實驗室環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)是計算機技術(shù)發(fā)展帶來的對環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)控手段的變革，

使得數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制得以智能自動實現(xiàn)，極大促進了生產(chǎn)力的進步。

參考文獻

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