一种生物医药制品仓储系统及微压差风速采集装置

摘要

本发明公开了一种生物医药制品的仓储系统，包括土木工程系统、机械硬件系统和电气控制系统；所述生物医药制品的仓储系统还包括设置在仓库中的生物安全柜，所述生物安全柜同仓库的通风系统相连接。本发明完成了对生物医药制品、尤其是具有挥发性和毒性的生物医药制品的抽查，大大降低了操作人员的人身安全并且节省了被抽查生物医药制品运输、检查的成本；解决了热球式传感器的精度和和灵敏度低的问题，同时T型风速管的结构功能保证流过风速管的气流均匀，保证了风速控制系统输出风速稳定。

权利要求

1.一种生物医药制品的仓储系统，包括土木工程系统、机械硬件系统和电气控制系统；

其中土木工程系统包括仓库主体、消防系统、照明系统、动力系统和通风系统；所述机械硬件系统包括货架、货箱、托盘、堆垛机和周边搬运设备；所述电气控制系统包括检测装置、信息识别装置、控制器件、监控和调度设备、上位机信息管理系统和通信设备；其特征在于：所述生物制品的仓储系统还包括设置在仓库中的生物安全柜，所述生物安全柜同仓库的通风系统相连接；所述生物安全柜还具有通风控制系统，所述通风控制系统包括工控机、485通讯板卡、232通讯板卡、DA输出模块、压力采集模块、温湿度采集模块、风速采集仪、变频器、空调机组、微压差传感器、温度/湿度传感器、风速探头和风机；所述空调机组同485通讯板卡连接，微压差传感器将测得的压力差信号传送至压力采集模块，经压力采集模块和485通讯板卡传送至工控机，温度/湿度传感器将的温度及湿度信号经温湿度采集模块传送至485通讯板卡并最总传送至工控机，风速探头经风速信号经风速采集仪传送至232通讯板卡并最终送至工控机，工控机进行运算处理通过DA输出模块和变频器对风机进行相应调整，所述生物安全柜具有通风控制系统，所述通风控制系统包括上位机和下位机，所述上位机采用PC，所述上位机还包括第一Ziggeb收发模块和USB接口，所述下位机还包括第二Zigeeb收发模块、PLC系统，空调机组、第三Zigeeb收发模块，第一数据采集仪、数据采集模块、第二数据采集仪、第一DA模块、第二DA模块、风速采集仪、热电偶组、微压差传感器组、温湿度采集模块、变频器、电动阀和风速探头，下位机实现数据采集和上传，上位机进行数据处理并控制变频器和电动阀进行相应动作以实现风速和温湿度的调整；所述风速采集仪为T型微压差风速采集装置，所述T型微压差风速采集装置包括风速采集板、微压差传导软管和T型风速采集管；风速采集板固定在生物安全柜上，与所述通风控制系统的电路电气连接，并与微压差传导软管的一头连接；微压差传导软管固定在生物安全柜上，两头连接风速采集板和T型风速采集管；T型风速采集管固定在生物安全柜下降风机与进风口中间，与微压差传导软管的另一头连接；下降风经过T型风速采集管，在上下两端形成压力差，由微压差传导软管将压力差传递到风速采集板的微压差传感器上，风速采集板的微压差传感器输出2.5V～

0.3V的电压对应相应的压力差，压力差与下降风速成比例，通过比例放大器输出电压对应于实际检测风速。

2.根据权利要求1所述的一种生物医药制品的仓储系统，其特征在于，所述生物医药制品的仓储系统的电气控制系统采用工控机作为上位机，采用西门子PLC作为底层控制器；所述上位机上配有西门子WINCC6.0组态软件，所述堆垛机配有西门子触摸屏OP37，所述PLC底层控制器由西门子S7-300PLC和S7-200PLC构成；所述S7-300PLC为主站安装在主控室，所述S7-200PLC为从站安装在堆垛机上；进一步地，所述S7-300PLC还挂一个ET200M作为远程从站,所述上位机和所述S7-200PLC系统采取无线以太网方式进行通信，所述S7-300PLC和所述上位机之间的通信采用有线以太网方式通信，所述S7-300PLC和ET200M之间采用PROFIBUS DP通信；所述S7-200PLC和所述触摸屏之间采用MPI方式通信。

说明书

一种生物医药制品仓储系统及微压差风速采集装置

技术领域

[0001] 本发明应用于物流仓储领域，特别是物流仓储行业中用于生物制品存储的风速控制的仓库，属于B65G领域

背景技术

[0002] 目前，物流仓储已经广泛应用在各行各业，在物流仓储技术领域中，有一类产品的储存运输较为特殊，这类商品就是医药生物制品也称医药物流。医药物流是指通过对药品原料的采购、加工、仓储、运输、配送和物流信息等物流活动，来有效沟通原料供应商、生产企业、批发企业、零售企业和最终客户，使药品从供应地向接收地进行实体流动的过程。中华人民共和国商务部发布的国内贸易商务指标认为药品物流服务是符合《药品经营质量管理规范》要求，具备与药品批发企业经营规模和经营范围相适应的运输、仓储设施设备、信息管理系统等条件的企业，通过对药品运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送和信息管理等基本功能的组织与管理，保证药品在流通过程中质量的稳定性，并满足药品生产、批发、零售企业及医疗机构等终端客户药品需求的物流活动。医药物流服务的对象不仅包括药品还包括原材料、医疗机械等。在国内，医药生物制品的仓储中经常使用生物安全柜，其大量应用在医疗卫生、疾病预防控制、生物制药、医疗保健、食品卫生等领域和实验室级研究机构。生物安全柜的下降风速达到符合或高于标准要求对保护实验样品起着至关重要的作用，而要精确控制下降风速保持标称值，风速采集装置必须精确采集实际风速。目前生物安全柜采集下降风速主要采用热球式风速传感器，此传感器精度和灵敏度较低，不能快速反应风速变化，造成控制系统输出风速出现波动较大的情况。

发明内容

[0003] 由于物流仓储运输中越来越重视对存储物品的安全性检查，而目前对于具有挥发性或毒性的生物医药制品的抽查，仅仅靠仓库本身的通风系统是不够的，并且现有技术难以满足医药生物制品仓储过程中温度与风速的精确调节，从而大大影响医药生物制品的质量，针对上述问题，本发明旨在提供一种生物医药制品的仓储系统，特别是生物医药制品仓储系统中的生物安全柜的微压差风速采集装置。

[0004] 目前物流仓储系统和生物安全柜还是单独设置的，本发明创造性地将生物安全柜设置物流仓储系统中的仓库中，完成了对生物医药制品、尤其是具有挥发性和毒性的生物医药制品的抽查，大大降低了操作人员的人身安全并且节省了被抽查生物医药制品运输、检查的成本。

[0005] 为实现该技术目的，本发明采用的技术方案是：一种生物医药制品的仓储系统，包括土木工程系统、机械硬件系统和电气控制系统；其中土木工程系统包括仓库主体、消防系统、照明系统、动力系统、通风系统；所述机械硬件系统包括货架、货箱、托盘、堆垛机和周边搬运设备；所述电气控制系统包括检测装置、信息识别装置、控制器件、监控和调度设备、上位机信息管理系统、通信设备；

[0006] 进一步地，所述生物制品的仓储系统还包括设置在仓库中的生物安全柜，所述生物安全柜同仓库的通风系统相连接，以便实现新鲜空气的进入及污染空气的排出；

[0007] 进一步地，所述生物安全柜具有通风控制系统，所述通风控制系统包括工控机、485通讯板卡、232通讯板卡、DA输出模块、压力采集模块、温湿度采集模块、风速采集仪、变频器、空调机组、微压差传感器、温度/湿度传感器、风速探头、风机；所述空调机组同485通讯板卡连接，微压差传感器将测得的压力差信号传送至压力采集模块，经压力采集模块和
485通讯卡板传送至工控机，温度/湿度传感器将的温度及湿度信号经温湿度采集模块传送至485通讯卡板并最总传送至工控机，风速探头经风速信号经风速采集仪传送至232通讯板卡并最终送至工控机，工控机进行运算处理通过DA输出模块和变频器对风机进行相应调整。

[0008] 优选地，所述生物安全柜具有通风控制系统，所述通风控制系统包括上位机和下位机，所述上位机采用PC，还包括第一Ziggeb收发模块、USB接口，所述下位机采用PLC，还包括第二Zigeeb收发模块、PLC系统，空调机组、第三Zigeeb收发模块，第一数据采集仪、数据采集模块、第二数据采集仪、第一DA模块、第二DA模块、风速采集仪、热电偶组、微压差传感器组、温湿度采集模块、变频器、电动阀、风速探头，下位机实现数据采集和上传，上位机进行数据处理并控制变频器和电动阀进行相应动作以实现风速和温湿度的调整。

[0009] 进一步地，所述风速采集仪为T型微压差风速采集装置，所述T型微压差风速采集装置包括风速采集板2、微压差传导软管3和T型风速采集管4；风速采集板2固定在生物安全柜上，与所述通风控制系统的电路电气连接，并与微压差传导软管3的一头连接；微压差传导软管3固定在生物安全柜上，两头连接风速采集板2和T型风速采集管；T型风速采集管固定在生物安全柜下降风机与进风口中间，与微压差传导软管3的另一头连接；下降风经过T型风速采集管4，在上下两端形成压力差，由微压差传导软管3将压力差传递到风速采集板2的微压差传感器上，微压差传感器输出2.5V～0.3V的电压对应相应的压力差，压力差与下降风速成比例，通过比例放大器输出电压对应于实际检测风速；微压差传感器的型号为MB-LPS1-01；

[0010] 进一步地，所述生物医药制品的仓储系统的电气控制系统采用工控机作为上位机，采用西门子PLC作为底层控制器；所述上位机上配有西门子WINCC6.0组态软件，所述堆垛机配有西门子触摸屏OP37,所述PLC底层控制器由西门子S7-300PLC和S7-200PLC构成；所述S7-300PLC为主站安装在主控室,所述S7-200PLC为从站安装在堆垛机上；进一步地，所述S7-300PLC还挂一个ET200M作为远程从站,所述上位机和所述S7-200PLC系统采取无线以太网方式进行通信，所述S7-300PLC和所述上位机之间的通信采用有线以太网方式通信，所述S7-300PLC和ET200M之间采用PROFIBUS DP通信；所述S7-200PLC和所述触摸屏之间采用MPI方式通信。

[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：将生物安全柜设置物流仓储系统中的仓库中，完成了对生物医药制品、尤其是具有挥发性和毒性的生物医药制品的抽查，大大降低了操作人员的人身安全并且节省了被抽查生物医药制品运输、检查的成本；同时T型微压差风速采集装置采用微压差传感器，解决了热球式传感器的精度和和灵敏度低的问题，同时T型风速管的结构功能保证流过风速管的气流均匀，保证了风速控制系统输出风速稳定。

附图说明

[0012] 图1是本发明的风速采集仪为T型微压差风速采集装置的安装示意图。

[0013] 图2为本发明的一种生物安全柜的硬件安装框图；

[0014] 图3为本发明的另一种生物安全柜的硬件安装框图。

[0015] 图中各附图标记为：1 生物安全柜 2 风速采集板 3 微压差传导软管 4 T型风速采集管

具体实施方式

[0016] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 需要注意的是，本发明中提及的各个商品型号或通讯协议及各技术术语，都是所属技术领域中早已明确知晓的技术用语，故不再做过多解释。

[0018] 实施例一：

[0019] 一种生物医药制品的仓储系统，包括土木工程系统、机械硬件系统和电气控制系统；其中土木工程系统包括仓库主体、消防系统、照明系统、动力系统、通风系统；所述机械硬件系统包括货架、货箱、托盘、堆垛机和周边搬运设备；所述电气控制系统包括检测装置、信息识别装置、控制器件、监控和调度设备、上位机信息管理系统、通信设备。

[0020] 所述生物制品的仓储系统还包括设置在仓库中的生物安全柜，所述生物安全柜同仓库的通风系统相连接，以便实现新鲜空气的进入及污染空气的排出。

[0021] 如图1所示，所述生物安全柜的风速采集仪为T型微压差风速采集装置，所述T型微压差风速采集装置包括风速采集板2、微压差传导软管3和T型风速采集管4；风速采集板2固定在生物安全柜上，与所述通风控制系统的电路电气连接，并与微压差传导软管3的一头连接；微压差传导软管3固定在生物安全柜上，两头连接风速采集板2和T型风速采集管；T型风速采集管固定在生物安全柜下降风机与进风口中间，与微压差传导软管3的另一头连接；下降风经过T型风速采集管4，在上下两端形成压力差，由微压差传导软管3将压力差传递到风速采集板2的微压差传感器上，微压差传感器输出2.5V～0.3V的电压对应相应的压力差，压力差与下降风速成比例，通过比例放大器输出电压对应于实际检测风速；微压差传感器的型号为MB-LPS1-01。

[0022] 如图2所示是生物安全柜的通风控制系统，所述通风控制系统包括工控机、485通讯板卡、232通讯板卡、DA输出模块、压力采集模块、温湿度采集模块、风速采集仪、变频器、空调机组、微压差管管器、温度/湿度传感器、风速探头、风机；所述空调机组同485通讯板卡连接，微压差传感器将测得的压力差信号传送至压力采集模块，经压力采集模块和485通讯卡板传送至工控机，温度/湿度传感器将的温度及湿度信号经温湿度采集模块传送至485通讯卡板并最总传送至工控机，风速探头经风速信号经风速采集仪传送至232通讯板卡并最终送至工控机，工控机进行运算处理通过DA输出模块和变频器对风机进行相应调整。根据应用要求，生物安全柜的通风控制系统以可靠性高、处理速度快、数据分析能力强、稳定性好的高性能工业控制计算机为核心，配以A/D采集模块、D/A扩展板、通讯模块及开关量输出模块等。通过生物安全柜空间分布点上的传感器和热电偶来采集整个空间坐标点上的风速和温度，其中风速仪通过RS232和工控机进行数据交换，热电偶通过数据采集设备与工控机进行数据交换。工控机上的驱动设备将采集的数据直接转化对应数值并显示。变送器将微压差传感器和湿度传感器采集的信号通过通讯模块将数据传输到工控机，这些信息的采样周期为5秒，5秒之内工控机将所有数据采集一次并存储。工控机将设定的控制点温度和风量、压力等参数与这些参数的设定值进行对比，利用PID控制算法输出控制量，控制量通过D/A扩展卡转化为4～20mA控制信号，控制信号连接到变频器，通过变频器的输出去控制电机或者电动阀来实现控制风机和温度的稳定，当数据稳定之后，数据库存储功能开启，开始实时的存储生物安全柜内所有点的数据。

[0023] 进一步地，所述生物医药制品的仓储系统的电气控制系统采用工控机作为上位机，采用西门子PLC作为底层控制器；所述上位机上配有西门子WINCC6.0组态软件，所述堆垛机配有西门子触摸屏OP37,所述PLC底层控制器由西门子S7-300PLC和S7-200PLC构成；所述S7-300PLC为主站安装在主控室,所述S7-200PLC为从站安装在堆垛机上；进一步地，所述S7-300PLC还挂一个ET200M作为远程从站,所述上位机和所述S7-200PLC系统采取无线以太网方式进行通信，所述S7-300PLC和所述上位机之间的通信采用有线以太网方式通信，所述S7-300PLC和ET200M之间采用PROFIBUS DP通信；所述S7-200PLC和所述触摸屏之间采用MPI方式通信。

[0024] 实施例二：

[0025] 在实施例一中，虽然整个生物安全柜运行可靠，但是生物安全柜的通风控制系统硬件结构较为复杂。生物安全柜的传感器可以进行硬件和软件的校准，对生物安全柜内数据的采集点可移动，每一个点在软件内都有设置，改变之后只要将软件上的点修改就可以将这些点重新对应新的坐标。但在实际的物流仓储系统应用中，尤其是针对生物医药制品的抽检应用之后发现，该仓库中的生物安全柜的通风控制系统还有以下几方面的缺点：第一，语言环境复杂，编程语言生涩难懂，编译器无法识别错误，导致每次修改出现错误之后，没有错误信息，不能及时发现系统是否运行，对系统的开发工作具有较大的考验；第二，硬件结构较复杂，工控机的信号转换扩展板卡与各类传感器之间连线繁杂冗长，传感器位置的调整困难，不便于移动操作，不能适合复杂的应用工况；第三，软件较复杂，编程平台下页面的切换需要复杂的代码实现，数据的收集，检测和保存都需要其他辅助的程序，嵌入其中的辅助程序需要按照平台下所给定模式进行编程，否则无法运行，从而导致其结构庞大繁杂。

[0026] 在本实施例中，又提出一种优选的通风控制系统。同实施例一类似，不同之处在于，如图3所示，本实施例中的通风控制系统包括上位机和下位机，所述上位机采用PC，还包括第一Ziggeb收发模块、USB接口，所述下位机采用PLC，还包括第二Zigeeb收发模块、PLC系统，空调机组、第三Zigeeb收发模块，第一数据采集仪、数据采集模块、第二数据采集仪、第一DA模块、第二DA模块、风速采集仪、热电偶组、微压差传感器组、温湿度采集模块、变频器、电动阀、风速探头，下位机实现数据采集和上传，上位机进行数据处理并控制变频器和电动阀进行相应动作以实现风速和温湿度的调整。需要特别说明的是，上述各个模块和协议都是本领域技术人员能够明了的，根据附图3完全可以知道该系统的连接和控制方式，故不再赘述。

[0027] 在本实施例中，生物安全柜的通风控制系统采用普通商用电脑作为上位机数据处理、显示和存储单元，采用PLC作为下位机，实现中间数据收集和计算输出功能，利用数据采集仪作为下层的数据扫描采集和上传单元。在上位机与下位机之间使用无线模块传输数据信息，不再使用电缆传输信息。这样，作为一个整体就变得简洁，成本也可大大降低，消除了很多不必要的数据转换扩展模块。在软件方面放弃以前平台式的软件，采用Delphi编写平台软件，消除每一个没有必要显示点的显示，直接存储数据库，只显示关键控制信息，并将控制量变成曲线，实时的观察变化曲线。PLC和上位机的编程相互独立，实现软件的模块化。本实施例中的通风控制系统从硬件组建和软件编写方面都变的非常简洁，采用无线传输的方式做成可以在一定范围内可移动的终端，这样通用性更强。由于软件安装简单和操作的灵活性，使得本系统的可移动性得到加强，而且其本身的无线传输模块使得在比较复杂的环境下，系统可用性大大增强。当生物安全柜在各个仓库中按照检测地点的不同而进行移动时候，只需在仓库的通风系统上设置相应的生物安全柜接口即可实现匹配，而不需要单独进行复杂的改装或专门设计。移动之后，仍然可以根据实际要求进行的大量数据的采集，对研究生物安全柜通风系统内部热量、气压、湿度、风速分布具有实时性和针对性。这种装置不仅可用于生物安全柜内温度采集和压力采集，将传感器改换之后可以用于其它地方。
比如，在采集大量数据的场合，并且需要安置众多采集点的条件下，可直接将整个系统接入，只需要一台普通商用电脑就可以接收和处理数据。

[0028] 在上述两个实施例中，本领域技术人员可以明了的是，上述描述的各系统所具有的相应控制系统或控制电路皆是根据实际控制需要隶属于各自系统的，这样在控制上虽然并未集成，但却容易实现各自的单独控制，减小了安装调试的困难，而其中所需工控机、传感器、各模块的种类、数量也皆是根据实际要求进行设置的，而这对于本领域技术人员而言是可以知晓的，故不再赘述。

[0029] 对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0030] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。