實驗室環境溫濕度監測系統

錢曉鵬++朱浩然

摘 要：依據ISO-IEC17025實驗室認可準則要求，對實驗室環境應該進行連續監測控制，采用傳統的溫濕度記錄方式已經不能滿足實驗室認可準則要求。本文就實驗室環境溫濕度監測系統的開發過程進行闡述。

關鍵詞：實驗室環境 環境控制 溫濕度監測

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

1 實驗室環境溫濕度監測系統開發的背景和意義：

隨著科技的進步和發展，高靈敏度的試驗設備越來越多，各行各業對試驗環境溫濕度監控的要求也越來越高。例如：電氣實驗室，樣品儲存管理等。在科研試驗領域，大部分實驗都是在明確的溫濕度環境中展開，試驗環境及設備對溫濕度的控制準確與否，對實驗結果有著重大的影響；長期以來傳統的溫濕度數據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，而未能在規模比較大的試驗室中使用。我單位試驗室近60個房間，假設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。計算機技術的發展讓環境溫濕度從單純的記錄擴展到監測與控制功能，具有多種記錄方式及任意的記錄時間間隔設置。監測系統也可脫機獨立工作，當需要讀取數據時可通過通訊接口由計算機讀取記錄儀內的數據。

2 項目研發內容，技術關鍵與主要創新點

溫濕度監測系統基于傳感技術、網絡技術、數據管理技術等技術為主體，對多個監測點位進行溫、濕度數據監測管理。

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

（2）自校準功能：由于實驗室計量管理體系的要求，可以依據更高精度標準器的示值來校準設置數據顯示值。

（3）該單位采集器目前采用無線數據傳輸方式傳輸數字信號，監測的溫濕度數據通過接收器自動傳輸到計算機上并通過使用溫濕度系統軟件進行實時監控。無線連接方式采用GPRS移動物聯卡和單位內部wifi，安裝方便、無需穿墻打孔、重新布線。采集器具有自主數據存儲功能，在電腦關閉或溫濕度監測軟件沒有開啟的情況下，溫濕度數據仍然能自動保存。當溫濕度監測軟件開啟并連接上采集器后可以隨時下載調取采集器內部存儲的數據到電腦，進一步分析處理數據。

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

（5）溫濕度監控軟件采用標準windows 全中文圖形界面，實時顯示、記錄各監測點的溫濕度值和曲線變化，統計溫濕度數據的歷史數據、最大值、最小值及平均值數據，報警畫面。

（6）系統具有超限報警功能，當溫濕度數據超過設定標準時系統會自動發出報警信號，還可以根據需要可以通過手機短信發送報警信息提示。

3 研究預期目標、成果提供的內容和方式

設計目標：設計開發實驗室環境溫濕度監測系統，統一數據傳輸管理，對接企業ERP管理系統，推進“智慧檢測”，實現智能化管理。研發計劃周期：半年

系統技術指標：

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 經濟效益與社會效益

實驗室環境需要長期連續的監測，要是采用人工方式顯然是不現實的，而采用傳統墨水記錄儀就需要每天維護更換記錄紙張，經濟性非常差，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，節省紙張 。每年可為該單位節省耗材成本在2萬元以上，人工成本約5萬。通過該項目的實施，預期形成如下成果：

系統硬件設備50套以及監測軟件一套，培養測試設備研發人員3名，完成軟件著作權申報。

應用的產業化前景。本監測系統開發成功后，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境條件進行監測的任何場合，實現長周期，連續性不間斷的監測，該系統能大大降低人力成本減少資源消耗，因此具有比較好的產業化前景。

5 技術架構簡圖

溫濕度測試模塊結構包括：主控制器、溫濕度傳感器、數顯及按鍵、內置存儲器、網絡傳輸模塊、蜂鳴器。

監測過程：通過傳感器對實驗室環境的溫度、濕度參數實時檢測，將模擬信號經A/D 轉換器轉換成對應的二進制值存儲于芯片中，再將溫濕度測量值與設定值比較，根據比較的結果進行不同的處理。例如，當監測到溫濕度高于設定值時，系統通過蜂鳴器報警。各個溫濕度監測控制模塊都帶有網絡接口與中心服務器連機，將數據結果通過網絡上傳至中心服務器，并將接收到的數據包含測試節點編號、溫度、濕度、測量時間等信息儲存到SQL數據庫服務器。溫濕度監控系統通過中心服務器將所采集的各個測量結果數據可根據管理員的授權通過網絡查閱到實時以及歷史溫濕度監測數據。

擴展功能：依據設置可以對溫濕度控制裝置下達指令，對任一節點進行控制，實現了無距離限制的環境溫濕度測控網絡。

6 結語

實驗室環境溫濕度監測系統是計算機技術發展帶來的對環境溫濕度數據監控手段的變革，

使得數據監測與控制得以智能自動實現，極大促進了生產力的進步。

參考文獻

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