陳鯤 王言之 秦珩,3*

（1，南京醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生分析檢測中心 211166；2，南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院 211166；3，南京醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 211166）

無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測終端、信息接收器、云服務(wù)器、手機(jī)軟件等幾大組件構(gòu)成，通過多種傳輸技術(shù)（433M、WIFI、TCP/IP、GRRS)的聯(lián)合應(yīng)用可較好的對環(huán)境溫濕度進(jìn)行組網(wǎng)監(jiān)測。依托無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)搭建的軟件平臺功能強(qiáng)大，具有適用性強(qiáng)、操作簡單等顯著特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于車間生產(chǎn)、檔案管理、標(biāo)本展覽等處，逐步實(shí)現(xiàn)多行業(yè)多領(lǐng)域的全方位覆蓋。

記錄實(shí)驗(yàn)室環(huán)境數(shù)據(jù)的最為原始手段為安排專人定時(shí)定點(diǎn)借助溫度計(jì)、濕度計(jì)等儀器進(jìn)行測量與讀取，一方面，常因儀器精度有限或人員操作不當(dāng)產(chǎn)生誤差，另一方面，存在滯后性及不延續(xù)性，已被淘汰。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室器材走向自動化、系統(tǒng)化，溫濕度檢測系統(tǒng)、氣壓檢測系統(tǒng)取締了傳統(tǒng)的測量儀器，在一定程度上克服了數(shù)據(jù)讀取的不連續(xù)性缺陷，雖然大幅降低了人工成本，但實(shí)時(shí)監(jiān)控的最佳實(shí)驗(yàn)要求與人員緊張的實(shí)際管理困境之間存在沖突矛盾，并未得到有實(shí)質(zhì)意義的解決。互聯(lián)網(wǎng)+是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進(jìn)及其催生的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新形態(tài)[1]，是互聯(lián)網(wǎng)思維的進(jìn)一步實(shí)踐成果。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代全球信息化的趨勢和背景下，檢測技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)融合應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)以本中心作為實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)，對無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設(shè)施的應(yīng)用進(jìn)行解讀與評價(jià)。

1 無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用前提

為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，實(shí)驗(yàn)動物可通過調(diào)節(jié)代謝、改變行為等種種方式對外在環(huán)境變化進(jìn)行一定限度的適應(yīng)。異常的環(huán)境條件會誘發(fā)機(jī)體一系列生化及免疫指標(biāo)出現(xiàn)波動，不僅干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更違背了動物福利原則?；趯?yán)謹(jǐn)科研精神的繼承與發(fā)揚(yáng)、對實(shí)驗(yàn)動物尊嚴(yán)的重視與維護(hù)，不管是在小型實(shí)驗(yàn)室還是在大型實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)中都把溫濕度及氣壓等環(huán)境條件的監(jiān)測與控制作為重要因素納入考慮范疇。雖然恒溫恒濕系統(tǒng)已逐步得到普及，但出于防范意外及最小化經(jīng)濟(jì)損失的考量，定時(shí)監(jiān)測仍然具有重要意義。

1.1 溫度控制的必要性

溫度是生態(tài)系統(tǒng)中最為重要的因子之一，對恒溫動物而言，越偏離最適生存溫度，生命質(zhì)量越易受到損害[2]。在低溫環(huán)境中，機(jī)體供能被熱量調(diào)節(jié)消耗而使生長發(fā)育過程減緩，甚至誘發(fā)水腫、呼吸道疾病等病理損傷。高溫環(huán)境阻礙了機(jī)體表面的水分蒸發(fā)，或誘導(dǎo)部分實(shí)驗(yàn)動物水和電解質(zhì)代謝紊亂，出現(xiàn)肝腎腫脹。此外，環(huán)境溫度亦與實(shí)驗(yàn)動物的體內(nèi)生物酶活性及生殖功能息息相關(guān)[3]。當(dāng)溫度過高（達(dá)到30℃以上)時(shí)，雄性動物產(chǎn)生精子的能力出現(xiàn)顯著下降；雌性動物性周期紊亂，妊娠率降低[4]。

1.2 濕度控制的必要性

一般相對濕度以40%～70%為宜。高濕環(huán)境為微生物的滋生繁殖提供了有利條件[5]，實(shí)驗(yàn)動物接觸霉變的飼料或墊料時(shí)可通過經(jīng)口/透皮/呼吸等途徑暴露于各類病原體，同時(shí)過高的環(huán)境濕度可通過干擾體表水分蒸發(fā)進(jìn)而影響機(jī)體代謝與調(diào)節(jié)，降低實(shí)驗(yàn)動物抵抗力，內(nèi)外因素的聯(lián)合導(dǎo)致發(fā)生機(jī)會性感染。相對濕度過低易引發(fā)多種溫血動物皮膚黏膜出現(xiàn)干燥、干裂乃至壞死。濕度和溫度均與動物情緒狀態(tài)存在一定聯(lián)系，在非適宜環(huán)境中動物或出現(xiàn)狂躁表現(xiàn)，以哺乳母鼠咬仔為代表的異常現(xiàn)象往往對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大干擾。

2 無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)智能

通過“監(jiān)測終端——管理主機(jī)——云服務(wù)平臺”的多級傳輸，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)數(shù)據(jù)異常（如超出設(shè)定范圍)時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行線上線下聯(lián)合示警，通過警示燈閃爍、報(bào)警器響鳴、云平臺提醒等多種手段傳呼人員進(jìn)行處理，經(jīng)過簡單的程序設(shè)計(jì)，平臺可實(shí)現(xiàn)針對不同的異常情況在示警時(shí)給出相應(yīng)的提示及備注，如應(yīng)著重注意檢修何處、是否應(yīng)進(jìn)行開窗處理等?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能設(shè)計(jì)減輕了人工壓力，降低人力成本，符合“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代潮流。

2.2 便捷高效

采集區(qū)域內(nèi)溫濕度的監(jiān)測終端可直接將讀取的數(shù)值投遞到液晶屏上，增強(qiáng)可視性，也規(guī)避傳統(tǒng)借助溫度計(jì)測量時(shí)因估讀帶來的測量誤差。借助最基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，監(jiān)測系統(tǒng)可直觀展現(xiàn)各參數(shù)曲線變化，對指定時(shí)段參數(shù)的極值、均值等進(jìn)行高效識別或快速運(yùn)算。利用信息技術(shù)，可在手機(jī)端或云服務(wù)平臺上對歷史記錄及實(shí)況進(jìn)行查詢，直觀大方的設(shè)計(jì)界面方便操作及檢索，可顯著縮短數(shù)據(jù)處理時(shí)間、提升整體工作效率。

2.3 安全可靠

系統(tǒng)設(shè)定了較為嚴(yán)格的密碼授權(quán)和用戶分級制度，并配備有較新的網(wǎng)絡(luò)防火墻。項(xiàng)目核心人員擁有最高權(quán)限，臨時(shí)工作人員只有最初級的權(quán)限，防范實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遭到泄露、實(shí)驗(yàn)環(huán)境遭到惡意或意外破壞的可能。在通信中斷情況下，終端數(shù)據(jù)可補(bǔ)傳中轉(zhuǎn)站（無線管理主機(jī))，進(jìn)而上傳云服務(wù)器平臺。多級存儲和補(bǔ)傳機(jī)制確保了數(shù)據(jù)安全，可最大程度降低實(shí)驗(yàn)意外損失。

2.4 兼容多元

監(jiān)測終端可根據(jù)實(shí)際需求的不同配置相應(yīng)的探頭，如以低功耗為優(yōu)先考慮因素時(shí)選擇單電源探頭，以抗干擾為優(yōu)先考慮因素時(shí)選擇雙路探頭。隨著冷凍消融等新技術(shù)的提出，以超低溫探頭為代表的輔助器材得到更新，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對不同類型的探頭均有一定的兼容性。此外，為方便管理人員進(jìn)行查看和處理，系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)報(bào)表時(shí)可根據(jù)選定時(shí)間段輸出TXTPDF等格式的文件，避免單一格式文件因需進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化時(shí)數(shù)據(jù)損失的潛在問題。

3 中心SPF級屏障系統(tǒng)動物設(shè)施安裝與使用經(jīng)驗(yàn)

中心實(shí)驗(yàn)室安裝方案是采取在各個(gè)SPF級屏障系統(tǒng)動物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分別安放無線溫濕度采集器（監(jiān)測終端)，在屏障系統(tǒng)外安放接收管理主機(jī)（接收器)。出于安全性及穩(wěn)定性考量，設(shè)定以下安裝要求：（1)安放位置應(yīng)滿足無線溫濕度采集器可準(zhǔn)確收集實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無線溫濕度狀況，接收管理主機(jī)可準(zhǔn)確清晰地進(jìn)行信號收發(fā)；（2)安放位置附近要有穩(wěn)定的電源插口；（3)放置位置不能干擾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行；（4)在SPF級屏障系統(tǒng)動物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)安放固定無線溫濕度采集器施工時(shí)的一切操作要遵守中心實(shí)驗(yàn)室相關(guān)SOP要求。

依據(jù)中心工作安排，利用密碼授權(quán)，把用戶分成不同的等級，依據(jù)不同權(quán)限可獲取不同服務(wù)。管理人員通過采用云服務(wù)器技術(shù)，利用安裝在電腦上的云服務(wù)器監(jiān)測軟件或手機(jī)APP可以查詢歷史及當(dāng)前數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、統(tǒng)計(jì)分析等。普通工作人員可以在手機(jī)收到短信息提示，在環(huán)境溫濕度超過預(yù)設(shè)值時(shí)收到預(yù)警，提醒我中心值班人員及時(shí)采取措施。無線溫濕度采集器的整體設(shè)計(jì)及工作流程如附圖所示。

附圖 無線溫濕度采集器的整體設(shè)計(jì)及工作流程

4 結(jié)語

經(jīng)過一段時(shí)期的實(shí)踐和檢驗(yàn)，無線溫濕度傳感器在數(shù)據(jù)采集方面展示出較高的精度和準(zhǔn)確度。無線傳輸技術(shù)的使用避免了在中心SPF級動物實(shí)驗(yàn)室重新布線，降低工程成本的同時(shí)最大化的縮短了改裝時(shí)間，沒有影響正常的生產(chǎn)進(jìn)程?？偨Y(jié)來看，無線溫濕度傳感器最大的應(yīng)用優(yōu)勢在于提供一種無線遠(yuǎn)程監(jiān)測解決方案，實(shí)現(xiàn)了工作人員在遠(yuǎn)離監(jiān)控室的情況下依然可以用手機(jī)、平板電腦等便攜電子設(shè)備的遠(yuǎn)程終端隨時(shí)查詢歷史、當(dāng)前數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄及統(tǒng)計(jì)分析，并可通過系統(tǒng)的線上線下聯(lián)動提醒及時(shí)對異常情況進(jìn)行處理，為中心SPF級屏障系統(tǒng)動物設(shè)施的監(jiān)護(hù)與管控提供了有力保障。此外，原先只有處在監(jiān)控室的人員能及時(shí)了解所有實(shí)驗(yàn)室溫濕度實(shí)況，現(xiàn)在可以根據(jù)需要把數(shù)據(jù)讀取的權(quán)限開放給維護(hù)人員、實(shí)驗(yàn)人員及中心管理層，提高管理效率。

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的高速發(fā)展，工程管理與數(shù)據(jù)處理逐步走向“網(wǎng)絡(luò)化”“無紙化”“互聯(lián)網(wǎng)+”思維已融入生活、科研的方方面面。雖然無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設(shè)施中的應(yīng)用已展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，但仍存在一定的上升空間，如人工智能技術(shù)有望融入監(jiān)測系統(tǒng)中，在環(huán)境參數(shù)異常時(shí)直接遣派機(jī)器人進(jìn)行處理，真正走向?qū)嶒?yàn)室管理的自動化。作為互聯(lián)網(wǎng)+思維的實(shí)踐典例，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設(shè)施的應(yīng)用亦可類推到其他傳統(tǒng)設(shè)施中，如何利用云計(jì)算[6]、大數(shù)據(jù)分析[7]等新興技術(shù)，把數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、儲存、處理和數(shù)據(jù)共享、輔助決策運(yùn)用到動物實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控和管理中，有待進(jìn)一步探索和挖掘。