摘要：針對生物制藥生產(chǎn)工藝過程中的溫度測量及控制，本文介紹一種適用于生物制藥生產(chǎn)工藝過程中的溫度測量及控制系統(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)及藍牙無線發(fā)送器構(gòu)成的多點無線測溫發(fā)送器和帶藍牙無線接收器、嵌入式微電腦和數(shù)碼顯示器的無線測溫接收器兩部分組成。無線測溫接收器還具有現(xiàn)場總線功能，能方便的實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)測溫、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；藍牙無線測溫；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，是一個多學(xué)科支撐的知識體系。

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DNA進行切割、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。

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

1、系統(tǒng)組成原理

1）系統(tǒng)外形

      無線測溫系統(tǒng)外形見圖1(左為測溫?zé)o線發(fā)送模抉，右為測溫?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

  測溫?zé)o線發(fā)送模塊，可以1～n個，n小于256個.測溫?zé)o線接收模塊與測溫?zé)o線發(fā)送模塊之間采用藍牙技術(shù)的無線傳輸方式。測溫?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)場總線功能。

3)測溫?zé)o線發(fā)送模塊電路組成

測溫?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測溫?zé)o線發(fā)送模抉電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

測溫?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)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire，即單總線器件，具有線路簡單體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。

DS18B20產(chǎn)品的特點①只要求一個端口即可實現(xiàn)通信;②在DS18B20中的每個器件上都有序列號;③實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫;④測量溫度范圍在一55C~十125C之間;⑤數(shù)字溫度計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)測溫處理，指揮藍牙無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送。

(3)藍牙無線模塊:藍牙技術(shù)是一種短距(10~15m)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能將各種通信設(shè)備、計算機及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無線傳送測溫數(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)測溫及移動體(無電源)測溫等場合。

4)測溫?zé)o線接收模塊

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

圖4測溫?zé)o線接收模塊電路組成結(jié)構(gòu)示意框圖

(2)測溫?zé)o線接收模塊內(nèi)部組成

CPU1-微電腦:負(fù)責(zé)接收藍牙無線發(fā)送的測溫信息，驅(qū)動顯示。

藍牙無線模塊:同測溫?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

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)字溫度計是1一Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。

2)采用藍牙無線測溫系統(tǒng)。

3)用光電池供電。

上述三種技術(shù)組合，實現(xiàn)了超小型、低功耗、多路、無線測溫系統(tǒng)，是一項原理創(chuàng)新。2.2創(chuàng)新結(jié)構(gòu)

1)采用多個藍牙無線測溫發(fā)射模塊，一個集中藍牙無線測溫接收模塊結(jié)構(gòu)，是一種多點靈活的無線測溫結(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、藍牙無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、藍牙無線收發(fā)和光電池供電的測溫系統(tǒng)，使用靈活，可用于不方便提供交流供電，特別是移動物體和電壓場合的測溫，多路無線測溫和集中顯示等場合，將本多點無線測溫系統(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)測溫范圍:-55~+125℃。

2)數(shù)字溫度計的分辨率:用戶可以從9位到12位選擇。

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

4)測溫精度:+0.5℃。

5)測溫上、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)置超限報警。

6)探頭:不銹鋼管測溫探頭，長度可變，抗腐蝕。

7)藍牙無線數(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、計算機及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)。此處用于無線傳送測溫數(shù)據(jù)。

8)藍牙無線測溫發(fā)射模塊:尺寸為84mmx104mmx176mm。其中:176mm為溫度變送器尺寸，其尺寸可位實際需要訂制。

9)測溫?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，顯示測溫值。

10)供電:無線測溫發(fā)射模塊，+5V光電池給充電電池供電，太陽光下，充電8h，可供測溫發(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。無線測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)測系統(tǒng)解決方案

4.1概述

      電氣接點在線測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，防止在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱成為安全隱患，提設(shè)備安全保障，及時、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

      Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進行通訊，系統(tǒng)設(shè)計遵循國際標(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、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監(jiān)控?zé)o線測溫系統(tǒng)的設(shè)備運行狀況，實現(xiàn)快速報警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。

4.2應(yīng)用場所

      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、機場、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。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.4系統(tǒng)功能

      測溫系統(tǒng)主機Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備運行溫度狀態(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)每個測溫點的實時值，也可實現(xiàn)電腦WEB/手機APP遠程查看數(shù)據(jù)。

2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

3）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數(shù)據(jù)。

4）實時告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y溫點異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實時語音報警功能，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

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

4.5系統(tǒng)硬件配置

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

5.結(jié)論

      生物制藥中的溫度檢測是為了控制制藥過程的溫度，對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多采用熱電偶摸擬方式長線傳輸，易受干擾，且可靠性差，測量精度低，影響生物制藥要求。由于摸擬方式測溫，連線多，不方使多點同時測溫。

用于生物制藥中的多點無線測溫系統(tǒng)，是一種現(xiàn)代多點無線測溫裝置，在生物制藥過程中的實際應(yīng)用，它能提生物制藥的測控水平，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、藍牙無線收發(fā)技術(shù)和光電池供電，使系統(tǒng)的體積小，重量輕，低功耗，智能測溫控溫，其使用靈活，在生物制藥中具有實用和推廣價值。

參考文獻: 

［1］常小青,檀宏杰,馮獻彬,王春巖．用于生物制藥中的多點無線測溫系統(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)計與應(yīng)用手冊2022.05版

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

2.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺、遠程預(yù)付費管控云平臺、宿舍預(yù)付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(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)、馬達保護與監(jiān)控系統(tǒng)、動環(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)；無線測溫系統(tǒng)；

4.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護：弧光保護裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、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)付費表、多用戶計量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(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、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發(fā)生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補償控制器、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)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機構(gòu)絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護器；

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、無線通信終端（無線通訊轉(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級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；

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

進儲能群、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）