實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

錢(qián)曉鵬++朱浩然

摘 要：依據(jù)ISO-IEC17025實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)該進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)控制，采用傳統(tǒng)的溫濕度記錄方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則要求。本文就實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 環(huán)境控制 溫濕度監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0151-02

1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景和意義：

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，高靈敏度的試驗(yàn)設(shè)備越來(lái)越多，各行各業(yè)對(duì)試驗(yàn)環(huán)境溫濕度監(jiān)控的要求也越來(lái)越高。例如：電氣實(shí)驗(yàn)室，樣品儲(chǔ)存管理等。在科研試驗(yàn)領(lǐng)域，大部分實(shí)驗(yàn)都是在明確的溫濕度環(huán)境中展開(kāi)，試驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備對(duì)溫濕度的控制準(zhǔn)確與否，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著重大的影響；長(zhǎng)期以來(lái)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(fèi)時(shí)費(fèi)力；無(wú)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(yàn)室中使用。我單位試驗(yàn)室近60個(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展讓環(huán)境溫濕度從單純的記錄擴(kuò)展到監(jiān)測(cè)與控制功能，具有多種記錄方式及任意的記錄時(shí)間間隔設(shè)置。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可脫機(jī)獨(dú)立工作，當(dāng)需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)可通過(guò)通訊接口由計(jì)算機(jī)讀取記錄儀內(nèi)的數(shù)據(jù)。

2 項(xiàng)目研發(fā)內(nèi)容，技術(shù)關(guān)鍵與主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

溫濕度監(jiān)測(cè)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(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行溫、濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)管理。

（1）方案采用按實(shí)驗(yàn)室序號(hào)分布式監(jiān)控系統(tǒng)，每個(gè)被監(jiān)控的實(shí)驗(yàn)室房間可根據(jù)需要擴(kuò)展硬件種類(lèi)，如：有線，wifi，GPRS類(lèi)型。增加監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量。實(shí)時(shí)采集溫濕度數(shù)據(jù)。

（2）自校準(zhǔn)功能：由于實(shí)驗(yàn)室計(jì)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(lái)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸數(shù)字信號(hào)，監(jiān)測(cè)的溫濕度數(shù)據(jù)通過(guò)接收器自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上并通過(guò)使用溫濕度系統(tǒng)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)線連接方式采用GPRS移動(dòng)物聯(lián)卡和單位內(nèi)部wifi，安裝方便、無(wú)需穿墻打孔、重新布線。采集器具有自主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，在電腦關(guān)閉或溫濕度監(jiān)測(cè)軟件沒(méi)有開(kāi)啟的情況下，溫濕度數(shù)據(jù)仍然能自動(dòng)保存。當(dāng)溫濕度監(jiān)測(cè)軟件開(kāi)啟并連接上采集器后可以隨時(shí)下載調(diào)取采集器內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到電腦，進(jìn)一步分析處理數(shù)據(jù)。

（4）采集器內(nèi)置蜂鳴報(bào)警功能，可以根據(jù)實(shí)際需要在電腦的溫濕度監(jiān)測(cè)軟件中任意設(shè)置報(bào)警上下限，同時(shí)亦可以根據(jù)需要外置聲光報(bào)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(shí)時(shí)顯示、記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫濕度值和曲線變化，統(tǒng)計(jì)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(bào)警畫(huà)面。

（6）系統(tǒng)具有超限報(bào)警功能，當(dāng)溫濕度數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，還可以根據(jù)需要可以通過(guò)手機(jī)短信發(fā)送報(bào)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(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸管理，對(duì)接企業(yè)ERP管理系統(tǒng)，推進(jìn)“智慧檢測(cè)”，實(shí)現(xiàn)智能化管理。研發(fā)計(jì)劃周期：半年

系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：

測(cè)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(jì)效益與社會(huì)效益

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境需要長(zhǎng)期連續(xù)的監(jiān)測(cè)，要是采用人工方式顯然是不現(xiàn)實(shí)的，而采用傳統(tǒng)墨水記錄儀就需要每天維護(hù)更換記錄紙張，經(jīng)濟(jì)性非常差，工作強(qiáng)度大，成本也很高，采用此項(xiàng)目方案可以極大降低試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度，節(jié)省紙張 。每年可為該單位節(jié)省耗材成本在2萬(wàn)元以上，人工成本約5萬(wàn)。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)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(cè)軟件一套，培養(yǎng)測(cè)試設(shè)備研發(fā)人員3名，完成軟件著作權(quán)申報(bào)。

應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化前景。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成功后，不但能用于該單位低壓電器實(shí)驗(yàn)室，也能廣泛適用于其它實(shí)驗(yàn)室以及需要對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)的任何場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期，連續(xù)性不間斷的監(jiān)測(cè)，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(jiǎn)圖

溫濕度測(cè)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(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、蜂鳴器。

監(jiān)測(cè)過(guò)程：通過(guò)傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的溫度、濕度參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，將模擬信號(hào)經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值存儲(chǔ)于芯片中，再將溫濕度測(cè)量值與設(shè)定值比較，根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行不同的處理。例如，當(dāng)監(jiān)測(cè)到溫濕度高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。各個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)控制模塊都帶有網(wǎng)絡(luò)接口與中心服務(wù)器連機(jī)，將數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)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(cè)試節(jié)點(diǎn)編號(hào)、溫度、濕度、測(cè)量時(shí)間等信息儲(chǔ)存到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)中心服務(wù)器將所采集的各個(gè)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)可根據(jù)管理員的授權(quán)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱到實(shí)時(shí)以及歷史溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

擴(kuò)展功能：依據(jù)設(shè)置可以對(duì)溫濕度控制裝置下達(dá)指令，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了無(wú)距離限制的環(huán)境溫濕度測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的對(duì)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(cè)與控制得以智能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，極大促進(jìn)了生產(chǎn)力的進(jìn)步。

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