摘要：針對生物制藥生產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工藝過程中的溫度測量及控制系統。該系統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)及藍牙無線發送器構成的多點無線測溫發送器和帶藍牙無線接收器、嵌入式微電腦和數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場總線功能，能方便的實現智能網絡測溫、控溫系統。

關鍵詞：生物制藥；一線總線制的集成溫度變送；藍牙無線測溫；智能網絡

0引言

       生物制藥產業被認為是2l世紀的朝陽產業，是生物技術應用廣泛、成效顯著、發展迅速的一個領域。它將生物技術和制藥產業合為一體，涉及到化學、基因學、、生物信息學、病理、物理等各學科，是一個多學科支撐的知識體系。

所謂生物制藥就是把生物工程技術應用到藥物制造領域的過程,其中主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術，對DNA進行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫藥制品。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，采用生物學工藝或分離純化技術制備并以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質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節之一，它對于生產過程和終產品的產量和質量有著決定性影響。在生物制約工么過程中，往往需要多點同時測溫，并且還要按照預定的溫度規程進行控制。而生物制藥現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，帶有現場總線的系統更是現代測控技術的發展趨勢。

1、系統組成原理

1）系統外形

      無線測溫系統外形見圖1(左為測溫無線發送模抉，右為測溫無線接收模抉)。

2）系統電路組成

      系統電路組成結構示意框圖見圖2。

圖 2系統電路組成結構示意框圖

  測溫無線發送模塊，可以1～n個，n小于256個.測溫無線接收模塊與測溫無線發送模塊之間采用藍牙技術的無線傳輸方式。測溫無線接收模塊可作成多路，其路數依據要求而定，且具有智能控制的現場總線功能。

3)測溫無線發送模塊電路組成

測溫無線發送模塊電路組成結構示意框圖見圖3。

圖3測溫無線發送模抉電路組成結構示意框圖

測溫無線發送模抉內部組成:

(1)溫度變送器

溫度變送器采用一線總線制的度集成的網絡溫度變送器，即DS18B20

DS18B20基本性能:DS18B20數字溫度計是DALLAS公司生產的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，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。

DS18B20產品的特點①只要求一個端口即可實現通信;②在DS18B20中的每個器件上都有序列號;③實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫;④測量溫度范圍在一55C~十125C之間;⑤數字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇;⑥內部有溫度上、下限告警設置。

(2)CPU2一微電腦:負責測溫處理，指揮藍牙無線網絡數據傳送。

(3)藍牙無線模塊:藍牙技術是一種短距(10~15m)無線網絡技術，它能將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統。此處用于無線傳送測溫數據。

(4)供電:采用光電池供電。本供電系統由硅光電池、充電控制電路和可充電電池組成。因此，測溫無線發送模塊可用于不便提供交流電源供電，或壓區測溫及移動體(無電源)測溫等場合。

4)測溫無線接收模塊

(1) 測溫無線接收模電塊路組成測溫無線接收模電塊路組成結構示意框見圖4。

圖4測溫無線接收模塊電路組成結構示意框圖

(2)測溫無線接收模塊內部組成

CPU1-微電腦:負責接收藍牙無線發送的測溫信息，驅動顯示。

藍牙無線模塊:同測溫無線發送模塊

電源:采用通用的開關式直流穩壓電源。

顯示單元:采0.5寸七段LED數碼管組成顯示單元。

2、創新點

2.1原理創新

1)采用超小型度集成的網絡溫度變送器DS18B20。

DS18B20數字溫度計是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，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。

2)采用藍牙無線測溫系統。

3)用光電池供電。

上述三種技術組合，實現了超小型、低功耗、多路、無線測溫系統，是一項原理創新。2.2創新結構

1)采用多個藍牙無線測溫發射模塊，一個集中藍牙無線測溫接收模塊結構，是一種多點靈活的無線測溫結構。

2)采用超小型度集成的網絡溫度變送器，光電池供電的一體化測溫結構。上述裝置是一種典型的結構創新。

2.3技術創新

采用超小型度集成的網絡溫度變送器、藍牙無線和光電池供電等技術屬技術創新。

2.4應用創新

采用超小型度集成的網絡溫度變送器、藍牙無線收發和光電池供電的測溫系統，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應用于生物制藥產業，這是一種應用創新。

3.產品主要技術指標

1)測溫范圍:-55~+125℃。

2)數字溫度計的分辨率:用戶可以從9位到12位選擇。

3)測溫發送裝置數據間隔:約7s發送一個數據，且可預先設定。

4)測溫精度:+0.5℃。

5)測溫上、下限:可設定，并記憶，停電不丟，可以控制溫度范圍，也可設置超限報警。

6)探頭:不銹鋼管測溫探頭，長度可變，抗腐蝕。

7)藍牙無線數據傳輸:數據傳輸短距(10~15m)，它能用于各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統。此處用于無線傳送測溫數據。

8)藍牙無線測溫發射模塊: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)測溫無線接收模塊:尺寸為96mmx96mmx110mm。采5寸七段LED數碼管組成顯不單元，顯示測溫值。

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

4.安科瑞溫度在線監測系統解決方案

4.1概述

      電氣接點在線測溫裝置適用于低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，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熱成為安全隱患，提設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

      Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通訊，系統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提。該系統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫系統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴重故障發生。

4.2應用場所

      適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業、變配電所等電力設備的溫度監測。

4.3系統結構

溫度在線監測系統結構圖

4.4系統功能

      測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

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據。

4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，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，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.5系統硬件配置

      溫度在線監測系統主要由設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關以及站控層的測溫系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部位的溫度在線監測。

5.結論

      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，是一種現代多點無線測溫裝置，在生物制藥過程中的實際應用，它能提生物制藥的測控水平，保證生物制藥的工藝穩定和產品質量。系統采用了超小型度集成的網絡溫度變送器DS18B20、藍牙無線收發技術和光電池供電，使系統的體積小，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[J]．電氣技術,2011,000(009):52-54

［2］安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版

1.       【技術支持衛星：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、企業能源管控平臺、遠程預付費管控云平臺、宿舍預付費管控云平臺、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、環保用電監管云平臺；

3.       系統解決方案：變電站綜合自動化系統、電力監控系統、配電室綜合監控系統、能耗管理系統、電能管理系統、馬達保護與監控系統、動環監控及能效分析系統、智能照明監控系統、消防設備電源監控裝置、防火門監控系統、余壓監控系統、消防應急照明和疏散指示系統；無線測溫系統；

4.       中壓測控裝置：環網柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、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.       電力監控與保護：弧光保護裝置、電能質量在線監測裝置、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、精度網絡電力儀表、諧波表、電能質量表、海拔儀表、逆電流監測電表、電子式電能表、導軌式電能表、面板表嵌入式電表、預付費表、多用戶計量箱、物聯網儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質量治理：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、功率因數補償控制器、自愈式低壓并聯電容器、串聯電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災監控探測器、剩余電流探測器、電氣火災監控裝置、在線監控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監測裝置、醫療機構絕緣報警顯示儀、醫療醫院用隔離變壓器、工業用絕緣監測裝置、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.       數據中心/鐵塔基站：數據采集模塊、機房數據柜監控裝置、多回路電表、母線監控裝置、電力監控屏；

11.       智能網關：通信管理機、無線通信終端（無線通訊轉換器）、數據轉換模塊、串口服務器；

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.       環保監控：油煙在線監測儀、環保數據采集傳輸裝置；

進儲能群、電力群、光伏群；找供應商、找客戶、找圈子，

衛星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）