摘要：針對(duì)生物制藥生產(chǎn)工藝過(guò)程中的溫度測(cè)量及控制，本文介紹一種適用于生物制藥生產(chǎn)工藝過(guò)程中的溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一線總線制的集成溫度變送，嵌入式微電腦、鋰電池(或硅光電池)及藍(lán)牙無(wú)線發(fā)送器構(gòu)成的多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫發(fā)送器和帶藍(lán)牙無(wú)線接收器、嵌入式微電腦和數(shù)碼顯示器的無(wú)線測(cè)溫接收器兩部分組成。無(wú)線測(cè)溫接收器還具有現(xiàn)場(chǎng)總線功能，能方便的實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)溫、控溫系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：生物制藥；一線總線制的集成溫度變送；藍(lán)牙無(wú)線測(cè)溫；智能網(wǎng)絡(luò)

0引言

       生物制藥產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是2l世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，是生物技術(shù)應(yīng)用廣泛、成效顯著、發(fā)展迅速的一個(gè)領(lǐng)域。它將生物技術(shù)和制藥產(chǎn)業(yè)合為一體，涉及到化學(xué)、基因?qū)W、、生物信息學(xué)、病理、物理等各學(xué)科，是一個(gè)多學(xué)科支撐的知識(shí)體系。

所謂生物制藥就是把生物工程技術(shù)應(yīng)用到藥物制造領(lǐng)域的過(guò)程,其中主要的是基因工程方法。即利用克隆技術(shù)和組織培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)DNA進(jìn)行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫(yī)藥制品。廣義的生物制藥包括了基因工程制藥、生化制藥等:而狹義的生物制藥則主要是指基因工程制藥。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動(dòng)物毒素、生物組織為起始材料，采用生物學(xué)工藝或分離純化技術(shù)制備并以生物學(xué)技術(shù)和分析技術(shù)控制中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量制成的生物活化劑。

在生物制藥工藝過(guò)程幣，其溫度的測(cè)量及控制一直是重要環(huán)節(jié)之一，它對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程和終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著決定性影響。在生物制約工么過(guò)程中，往往需要多點(diǎn)同時(shí)測(cè)溫，并且還要按照預(yù)定的溫度規(guī)程進(jìn)行控制。而生物制藥現(xiàn)場(chǎng)往往連線和供電不便，故多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫是新興的溫度測(cè)量及控制的技術(shù)，帶有現(xiàn)場(chǎng)總線的系統(tǒng)更是現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1、系統(tǒng)組成原理

1）系統(tǒng)外形

      無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)外形見圖1(左為測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模抉，右為測(cè)溫?zé)o線接收模抉)。

2）系統(tǒng)電路組成

      系統(tǒng)電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖見圖2。

圖 2系統(tǒng)電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

  測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊，可以1～n個(gè)，n小于256個(gè).測(cè)溫?zé)o線接收模塊與測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊之間采用藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線傳輸方式。測(cè)溫?zé)o線接收模塊可作成多路，其路數(shù)依據(jù)要求而定，且具有智能控制的現(xiàn)場(chǎng)總線功能。

3)測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊電路組成

測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖見圖3。

圖3測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模抉電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模抉內(nèi)部組成:

(1)溫度變送器

溫度變送器采用一線總線制的度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器，即DS18B20

DS18B20基本性能:DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。

DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)①只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信;②在DS18B20中的每個(gè)器件上都有序列號(hào);③實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫;④測(cè)量溫度范圍在一55C~十125C之間;⑤數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇;⑥內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。

(2)CPU2一微電腦:負(fù)責(zé)測(cè)溫處理，指揮藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送。

(3)藍(lán)牙無(wú)線模塊:藍(lán)牙技術(shù)是一種短距(10~15m)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能將各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無(wú)線傳送測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。

(4)供電:采用光電池供電。本供電系統(tǒng)由硅光電池、充電控制電路和可充電電池組成。因此，測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊可用于不便提供交流電源供電，或壓區(qū)測(cè)溫及移動(dòng)體(無(wú)電源)測(cè)溫等場(chǎng)合。

4)測(cè)溫?zé)o線接收模塊

(1) 測(cè)溫?zé)o線接收模電塊路組成測(cè)溫?zé)o線接收模電塊路組成結(jié)構(gòu)示意框見圖4。

圖4測(cè)溫?zé)o線接收模塊電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

(2)測(cè)溫?zé)o線接收模塊內(nèi)部組成

CPU1-微電腦:負(fù)責(zé)接收藍(lán)牙無(wú)線發(fā)送的測(cè)溫信息，驅(qū)動(dòng)顯示。

藍(lán)牙無(wú)線模塊:同測(cè)溫?zé)o線發(fā)送模塊

電源:采用通用的開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源。

顯示單元:采0.5寸七段LED數(shù)碼管組成顯示單元。

2、創(chuàng)新點(diǎn)

2.1原理創(chuàng)新

1)采用超小型度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器DS18B20。

DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是1一Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。

2)采用藍(lán)牙無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)。

3)用光電池供電。

上述三種技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)了超小型、低功耗、多路、無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，是一項(xiàng)原理創(chuàng)新。2.2創(chuàng)新結(jié)構(gòu)

1)采用多個(gè)藍(lán)牙無(wú)線測(cè)溫發(fā)射模塊，一個(gè)集中藍(lán)牙無(wú)線測(cè)溫接收模塊結(jié)構(gòu)，是一種多點(diǎn)靈活的無(wú)線測(cè)溫結(jié)構(gòu)。

2)采用超小型度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器，光電池供電的一體化測(cè)溫結(jié)構(gòu)。上述裝置是一種典型的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

2.3技術(shù)創(chuàng)新

采用超小型度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器、藍(lán)牙無(wú)線和光電池供電等技術(shù)屬技術(shù)創(chuàng)新。

2.4應(yīng)用創(chuàng)新

采用超小型度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器、藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)和光電池供電的測(cè)溫系統(tǒng)，使用靈活，可用于不方便提供交流供電，特別是移動(dòng)物體和電壓場(chǎng)合的測(cè)溫，多路無(wú)線測(cè)溫和集中顯示等場(chǎng)合，將本多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用于生物制藥產(chǎn)業(yè)，這是一種應(yīng)用創(chuàng)新。

3.產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

1)測(cè)溫范圍:-55~+125℃。

2)數(shù)字溫度計(jì)的分辨率:用戶可以從9位到12位選擇。

3)測(cè)溫發(fā)送裝置數(shù)據(jù)間隔:約7s發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，且可預(yù)先設(shè)定。

4)測(cè)溫精度:+0.5℃。

5)測(cè)溫上、下限:可設(shè)定，并記憶，停電不丟，可以控制溫度范圍，也可設(shè)置超限報(bào)警。

6)探頭:不銹鋼管測(cè)溫探頭，長(zhǎng)度可變，抗腐蝕。

7)藍(lán)牙無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸:數(shù)據(jù)傳輸短距(10~15m)，它能用于各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無(wú)線傳送測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。

8)藍(lán)牙無(wú)線測(cè)溫發(fā)射模塊:尺寸為84mmx104mmx176mm。其中:176mm為溫度變送器尺寸，其尺寸可位實(shí)際需要訂制。

9)測(cè)溫?zé)o線接收模塊:尺寸為96mmx96mmx110mm。采5寸七段LED數(shù)碼管組成顯不單元，顯示測(cè)溫值。

10)供電:無(wú)線測(cè)溫發(fā)射模塊，+5V光電池給充電電池供電，太陽(yáng)光下，充電8h，可供測(cè)溫發(fā)射模塊工作16h，也可由自熾燈充電。充電狀態(tài)山發(fā)光二管顯示，也可就用鉀電池供電。無(wú)線測(cè)溫接收模塊工作電源為220VAC，采用直流開關(guān)電游供電。

4.安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

4.1概述

      電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guān)、壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)，防止在運(yùn)行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

      Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

      適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.4系統(tǒng)功能

      測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

2）溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線。

3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù)。

4）實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語(yǔ)音告警，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時(shí)提醒值班人員。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析等。

4.5系統(tǒng)硬件配置

      溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。

5.結(jié)論

      生物制藥中的溫度檢測(cè)是為了控制制藥過(guò)程的溫度，對(duì)于生物制藥是十分重要的。日前傳統(tǒng)生物制藥中的溫度檢測(cè)多采用熱電偶摸擬方式長(zhǎng)線傳輸，易受干擾，且可靠性差，測(cè)量精度低，影響生物制藥要求。由于摸擬方式測(cè)溫，連線多，不方使多點(diǎn)同時(shí)測(cè)溫。

用于生物制藥中的多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，是一種現(xiàn)代多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫裝置，在生物制藥過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用，它能提生物制藥的測(cè)控水平，保證生物制藥的工藝穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)采用了超小型度集成的網(wǎng)絡(luò)溫度變送器DS18B20、藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)技術(shù)和光電池供電，使系統(tǒng)的體積小，重量輕，低功耗，智能測(cè)溫控溫，其使用靈活，在生物制藥中具有實(shí)用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn): 

［1］常小青,檀宏杰,馮獻(xiàn)彬,王春巖．用于生物制藥中的多點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)[J]．電氣技術(shù),2011,000(009):52-54

［2］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

1.       【技術(shù)支持衛(wèi)星：CDD-9888】【公從號(hào)：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺(tái)：變電所運(yùn)維云平臺(tái)、分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)、建筑能耗云平臺(tái)、企業(yè)能源管控平臺(tái)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)、智慧消防云平臺(tái)、安全用電管理云平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)；

4.       中壓測(cè)控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測(cè)裝置、低壓備自投裝置、公共測(cè)控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過(guò)電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器、CT取電無(wú)線測(cè)溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測(cè)儀表、可編程直流電測(cè)儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測(cè)電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費(fèi)表、多用戶計(jì)量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無(wú)線多回路計(jì)量交流/直流表、無(wú)線多回路環(huán)保檢測(cè)模塊、正反向直流電能表、無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無(wú)功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、剩余電流探測(cè)器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計(jì)量、無(wú)線測(cè)溫顯示單元、故障電弧探測(cè)器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測(cè)裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報(bào)警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無(wú)線通信終端（無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級(jí)電流互感器、低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號(hào)隔離器、有功功率變送器、無(wú)功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；

13.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測(cè)儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；

進(jìn)儲(chǔ)能群、電力群、光伏群；找供應(yīng)商、找客戶、找圈子，

衛(wèi)星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）