数字系统设计实验箱

求助：Verilog数字系统设计教程。作者夏宇文 北京航空航运天大学出版社出版。哪位高人有这方面的资料给指点一下，好吗？

在汽车智能数字仪表的开发过程中，数字仪表所需要采集的信息量比较多，各种车型的信息参数又差别较大，这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了困难。为了在开发过程中能够快速有效地测试系统的各项功能，提高系统开发效率，我们设计了一套测试系统，它能够模拟产生汽车上的各种参数信息，快速地对设计仪表进行全面的测试，节约台架或实车测试时间，降低测试风险。　　　　系统设计　　　　汽车智能数字仪表测试系统的开发要求针对不同的车型，能够模拟产生出仪表所需的各种采集信号信息，并且能够通过CAN接口与被测仪表进行通信。本文介绍的测试系统包括以下主要功能：车速里程表的脉冲信号模拟产生；　　　　发动机转速表的脉冲信号模拟产生；　　　　车辆燃油表信号模拟产生；　　　　车辆水温表信号模拟产生；　　　　各种车灯、车窗、车门等车身开关信号模拟产生。　　　　数字仪表具有CAN通信接口，作为一个CAN节点，可以与车上CAN网络上的其他节点进行通信。　　　　系统硬件设计　　　　数字仪表测试系统的硬件系统主要包括主控制器、PXI板卡、信号接线盒、数据通信转换板卡、供电电源以及被测试仪表等主要部分。NI提供的PXI模块化板卡设备具有体积小、速度快、易扩展等特点，因此在硬件设计方面我们采用了PxI板卡发生汽车仪表所需的各种信号。汽车数字仪表的里程表和发动机转速表需要采集的是数字脉冲信号，不同的车型由于采用的传感器不同，所输出的脉冲信号高电平从3V～12V不等，为了能够测试设计仪表的信号范围适用性，采用PXI一6624板卡，配合外部供电电路，能够产生仪表所需采集的数字脉冲信号。PXI一6624是工业级隔离的32位定时器／计数器：PXI接口板卡，具有8路隔离的通道，我们采用Couter0和Counterl作为车速表和转速表的脉冲信号提供通道。燃油表和水温表采集的是模拟信号，PXI一6233能够输出4路10V模拟电平信号，PXI一6713能够输出8路10V模拟电平信号，我们选择PXI一6713的2个模拟输出通道作为信号提供通道。由于仪表上的开关量信号比较多，他们之间产生的干扰随着也比较大，我们选用PXI一8528R对仪表的开关量进行控制，PXI一6528是高速隔离的数字I／O通道，输入和输出通道分别独立，有效的抑制了信号之间的干扰。　　　　仪表参数的标定以及作为CAN节点与车上其他CAN节点的数据通信，采用一块数据通信转换卡来完成，该卡的主要功能是完成串口信号一CAN信号之间的转换功能，开发数据通信转换卡的目的一是为了节约成本，二是考虑到大多数PC没有CAN接口。通过这个板卡对被控仪表的特征参数，如车辆的特征系数、传感器的传感系数、发动机的速比以及仪表的一些标定参数等进行设定。由于目标车型不确定，仪表的一些特征参数需要实车测试才能最后标定，所以该板卡可作为以后仪表参数标定用。　　　　系统软件设计　　　　仪表测试系统软件采用NI公司的LabVIEW8．20平台进行设计，本系统采用LabVIEW的图形化程序语言，以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图。前面板是用户可见的，类似传统仪器的操作面板，利用工具模板从控制模板中添加输入控制器和输出指示器，控制器和指示器种类可选择。程序框图是支持虚拟仪器实现其功能的核心，对程序框图的设计涉及节点、数据端口和连线的设计。连线代表数据走向，节点则是函数、Ⅵ子程序、结构或代码接口。本测试系统考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要，整个系统主要包括界面模块和各个功能测试模块，根据信号类型将仪表功能测试分为：车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块、水温表测试模块、开关量测试模块、CAN通信测试模块以及参数设置模块等主要功能模块。　　　　界面模块　　　　测试平台左侧是各种模块功能测试的切换按键，可以切换到单个功能模块的测试项目。右侧主界面模拟汽车仪表板的显示界面，如车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示。在进行测试实验中，工作人员通过主界面即可观测到仪表测试的整体功能。　　　　模块测试设计　　　　车速表的测试需要预先了解设定目标车型的特征参数，如车辆特征系数、车速传感器的传感系数等，然后通过数据通信卡(cAN总线信号)将特征参数下载到被测仪表，按照测试要求产生脉冲信号，信号的幅值、频率可以通过手动／自动进行调整，车速信号具备超速报警提示功能，根据设定的超速门限值，高于该门限值时，通过主界面前面板上的超速报警灯闪烁提示。测试过程也可以手动／自动进行，测试结果存档以备查询。　　　　车速表测试模块的设计采用状态机设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动选择、采集(手动)、检查时间(自动)、输出信号和停止等状态。其中参数的获取主要是获取前面板上特征系数和传感系数的参数值，通常，这两个值在仪表参数标定的时候需要在线修改。检查时间是指按照程序规定的时间输出规定的信号，本系统中采取'V'模式阶梯状的车速变化趋势对仪表进行测试。　　　　发动机转速表测试模块类似于车速表测试模块，区别在于它的特征参数不同，根据特定车型的情况，通过数据通信卡(CAN总线信号)将发动机转速比下载到被测仪表，然后对其进行测试。　　　　燃油表的测试需要预先设定目标车型的燃油测试范围以及燃油门限报警值，通过数据通信卡(CAN总线信号)将参数值下载到被测仪表，然后按照测试要求开始测试跟据设定的燃油门限值，低于该门限值时，通过主界面前面板上的燃油报警灯闪烁提示。测试过程可以手动／自动进行。燃油表的测试采用状态机的设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动、采集、检查报警、输出信号等状态。水温表的测试同燃油表，在此不做具体说明。　　　　CAN通信测试模块　　　　所有的模块测试之前首先需要对该模块的参数进行初始化，如进行特征系数、传感系数、发动机速比、超速门限、燃油门限、水温门限以及测量范围等参数的设置。数据通信采用CAN协议，鉴于成本方面考虑，我们在LabVIEW上对串口进行操作，然后通过数据转换板卡输出cAN信号，cAN信号直接与被测仪表进行数据通信，因此，需要定义一个简单的CAN通信协议。测试系统作为CAN网络上的一个节点，节点ID号可以根据需求自行设定，数据区域由命令字、数据长度、数据、校验位组成。图6和表1是仪表参数设定CAN通信简单协议。　　　　结语　　　　采用NI系列PxI板卡以及灵活方便的LabVIEW软件平台，使得我们在短期内构建一套汽车数字仪表产品开发、测试、评估多功能于一体的测试平台，通过对实际仪表的测试，结果表明该套测试系统能够快速准确地完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便地移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。

21世纪,工业技术发展迅速,但随之而来的环境污染问题也逐渐加剧,国家乃至全世界对环境保护问题都非常重视,“工业三废”之一的污水排放的规范化,科学化和定量化的管理已成为国家环境保护法规的一个重要方面,各地环保部门正在 根据国家法规的要求,加强对排污口的规范化整治。在污水流量计量领域,国内外较多采用的是电磁式流量计、超声波式流量计等技术,在一定程度上对污水流量的检测起到了一定的作用,但是由于其采集处理 系统采用模拟式的数据采集传输方式,受环境因素的影响比较大,因此,其使用范围受到了很大程度的限制。在经过大量的实地考察和资料学习后,根据各部门对污 水计量的急切要求,结合我们现有数字传感器的技术思路,开发出了一套新型智能数字式明渠污水流量计量的数据采集处理系统。1、基本原理1.1、巴歇尔槽流量计量原理的介绍巴歇尔槽是在污水计量领域应用较多的一种流量槽。其流量原理是,当标准巴歇尔槽内流过理想定常流体时,可以在实际工程中使用其经验公式(1)对槽内水体瞬时流量进行计量。http://ws.llybw.com/up_files/image/Article/2013/11/22/52287911.png (1)式中:qv为槽体内瞬时流量;b为喉道的宽度;h为相对于喉管底的上游侧的水位。由公式(1)可知,只要测出巴歇尔槽上游侧水位,即可得流体的瞬时流量qv。1.2 巴歇尔槽在设计中的应用明渠中的流体可以看作是在无压状态下流动,即理想定常流体,满足巴歇尔槽公式的应用条件,因此可以在明渠流量计量中使用 巴歇尔槽。设计中,巴歇尔槽的喉道宽度b已知,数字式明渠污水流量计的数据采集系统用于采集巴歇尔槽体内的水位值高度h,并将此水位值传入微处理器,进入 微处理器的水位数据可以根据公式(1)转化成流量值,等待进一步的综合处理。2、系统软硬件设计2.1、低功耗、数字式水位采样电路的设计随着传感技术的不断发展,在水位传感领域出现了一种新型的数字式水位传感器———检索式数字水位传感器,它是太原 理工大学测控技术研究所自主研发的一种新型水位传感器,其基本原理是利用不同位置的信号取样电路来采集水中传播的电信号,从而确定水位。本设计中应 用了检索式水位传感器的数字采样原理,采样系统的原理框图如图1所示。http://ws.llybw.com/up_files/image/Article/2013/11/22/52287912.png图1采集系统原理框图采样电路主要由信号取样电路,数字信号变送电路,微处理器电路构成。为了实现电路的微型化,低功耗,稳定性,一致性等问 题,取样电路和变送电路分别集成为数字化芯片MFC7710和MFC7720。每片MFC7710带有8个水位感应触点,在实验中我们将10片 MFC7710级连,并将感应触点的排列方式由线式变为点阵式,如图2所示,这种点阵式的触点排列方式能够消除由于水的表面张力作用而使感应触点误 动作,从而导致采集系统分辨率不高,易受水质影响等缺点。实验证明,水位采样的精度达到了2mm。采集电路的工作原理:水位信号取样电路由数片MFC7710组成,片与片之间通过时钟线、数据线级连而成。变送器 与取样电路之间也是通过时钟线,数据线进行数据的通讯。每片MFC7710受变送器时钟信号控制,通过数据线,逐级向上传递感应触点感知的包含水位信息的 一系列0,1数字信号,变送器将此数字信号转变成对应的16位的BCD码。微控制器通过控制三级管,以间歇式供电方式向MFC7720发送采集时钟(即只 在微控制器发出采集水位信号时,给MFC7720供电,利于降低系统的功耗),并在时钟的上升沿时逐位采集MFC7720发回的16位BCD码,自动识别 其中包含的水位信息,计算出水位值,再经公式(1)将水位值转化为流量值,实现流量的计量。2.2微处理器的低功耗设计污水流量计的安装地点多为野外或条件恶劣的场所,因此整个系统采用电池供电,这样可以避免长距离的铺设电缆,节省了安装 费用。在电池供电的情况下,系统的电能利用无疑是关键的因素,微处理器需要采用微功耗、微型化的控制芯片,本文采用了MSP430单片机系列中的 MSP430F149。其工作电压为3.3V,与5V电压供电的单片机相比,在同等条件下,3.3V微控制器能够节省一半以上的电能,同时设计中采用 8MHz和32768kHz双时钟系统,配合微处理器本身具有的五种工作模式,可以实现系统在工作时程序高速运行,休眠时超低功耗的特点。2.3、其他外围部件的设计在设计中,考虑到需要对系统进行实时调试,有些场合也需要有就地显示部件,所以系统电路设计时留有液晶拓展接口。液晶采 用点阵式液晶块CM12864,可显示4×8四排32个字。监控中心要对现场数据进行实时或历史数据调用,以进行定期的进行计量监测,时钟芯片 SD2200具有32k的存储空间,同时兼有实时时钟电路,且内置备用电池,满足流量计的设计需求。3、系统软件设计软、硬件设计的合理搭配,是实现系统的低功耗的一个重要因素,数字式明渠污水流量计采集处理系统的软件设计充分利用了微控制器的低功耗待机工作模 式。由C语言编写的程序分为主程序和中断程序两部分。主程序只负责对系统上电复位后的系统参数及功能部件的初始化设定,中断服务程序负责执行各种操作模块 功能。开放中断后,单片机进入低功耗休眠状态,等待中断发生,处理完中断后,微处理器继续进入低功耗休眠状态,这种工作方式大大减少了微控制器的非有效工 作时间,与查询等待方式相比,系统功耗减至非常低。主程序,中断程序流程图如图2、图3所示。http://ws.llybw.com/up_files/image/Article/2013/11/22/52287913.png图2主程序流程图http://ws.llybw.com/up_files/image/Article/2013/11/22/52287914.png图3中断处理流程图4、实验验证4.1、试验装置及试验方法实验采用比较法对实验数据进行分析,验证数据采集系统是否符合设计。为了能模拟工业现场的污水排放,实验设计了自循环明渠巴歇尔槽水流装置,同时安装有超声波明渠流量计作为实验参照对象。实验计量装置由上位水箱、流量槽、下位水箱、水泵四大部分组成。下位水箱水量作为实际总流量。实验中记录智能数字式明渠污水流量计的累计流量与瞬时 流量,超声波流量计的累积流量与瞬时流量,下位水箱实际流量等五部分实验数据。累计流量实验数据如表1,三次试验中超声波与数字流量计的误差数据如表2, 三次实验中瞬时流量比较如表3所示。http://ws.llybw.com/up_files/image/Article/2013/11/22/52287915.png4.2实验分析4.2.1实验中的问题及解决方案实验初期,采样电路与无线传输的其他处理电路一起浇注在流量计中,构成集成一体化仪器,取样采用查询方式,这样需要对采 样电路持续供电。在这种情况下,MFC7720会由于散热不充分而出现突然死机的现象,为了解决这个问题,笔者将采集方式改为中断式,对变送、取样电路的 供电方式改为由三级管控制的间歇式供电。解决了MFC7720的发热死机现象,同时,间歇式的供电方式也大大降低了系统功耗。软件设计涉及的另一个问题是采样公式的参数调整问题,初期实验数据证明流量计的计量存在一定的误差。笔者认为有三方面的

文/高跃旗 华测检测实验室技术服务部因为实验室设计的特殊性与历史原因，很多实验室设计公司对实验室接地系统理解不够透彻，所以在做实验室设计的时候最容易遗漏接地系统。在此，华测实验室就实验室接地系统谈一下自己的理解、看法与经验。做实验室接地设计首先要弄清楚零线与地线的定义和特性。零线是三相交流电的相位归零点，在理论状态下三相交流电相位角之间的角度为纯正的120°。三相电流完全平衡的情况下，则其中性点对地电压应该为0伏特，而零序电流也应该为0安培。然而如果零线与大地并未连接在一起，则会因为电流的不平衡导致零序电流大于0安培，从而导致中性点漂移，所以中性点与大地之间会有一定电压存在。在发电机的中性点与大地经电抗器接地则可以避免这一情况的发生。地线是以导体敷设于大地内的一条回路，因其电阻值再设计之初就考虑其电阻一般不大于4Ω（混合接地常规为≯4Ω，弱电数据中心常规为≯0.5Ω），所以可以对其理解为在同一电位上。[b]1.接地的种类[/b]保护接地是将设备的金属外壳进行接地的一个措施，防止漏电压、防止过电压对设备和人身造成伤害；一部分特殊区域因为考虑防爆、考虑对设备的危害需要做防静电接地，防静电接地的基本原理是不让产生静电，有了静电也可以快速的导出直接泄入大地。防雷接地是将屋面避雷带直接与建筑物的接地系统连接，在架空线路中则是经过避雷器与地线连接，一旦受到雷电冲击则直接泄入大地；混合接地是一种最常见的接地，是将保护接地、设备接地、保护接地等接入同一个接地网，与变压器中性点做在同一电位。设备接地比较特殊，部分与保护接地相同，但是也有一些较为特殊，不是所有的设备接地都可以做进混合接地系统的，那么有些设备接地就需要做独立的接地网，部分设备接地的接地电阻会高于常规的混合接地电阻的要求值，也有部分设备接地只能做单点接地严禁做环形接地网如屏蔽接地，也有一些设备需要经电抗器接地，如部分UPS或发电机等。等电位接地接地是将某些设备金属外壳或管道金属构件等于接地干线连接在一起，做同一个电位。不与接地干线连接只是在局部的有限设备金属外壳群以及金属管道、构件连接在一起所形成的网则是局部等电位。[b]2.实验室的接地系统[/b]实验室装修的设备接地则比较特殊，有别于普通的设备接地，其中有一部分设备会因为谐波、高频等因素对信号采集回路干扰，形成虚假的值。常规的做法就是消谐、屏蔽、接地。因为市电里面的电源负载的不纯净，使用综合接地系统很难实避免干扰，那么久需要一套独立的接地系统。接地电阻值也要视具体情况而定，比如一般的实验室设备对接地电阻的要求是≯4Ω，然而较为严格的EMC实验室一般要求是不大于1Ω。高倍数的电镜对接地的要求最高可达0.1Ω。[b]3.一般接地极的做法[/b]做接地系统永远躲不开一项工作，即：接地极。一般的混合型接地系统的做法，是利用建筑物的地梁钢筋作为主接地极。野外设备的接地常规是在设备周边打接地桩，用一个或多个接地桩并联做环形结构，形成一个小的接地系统用于防雷接地。信号屏蔽的接地系统较为特殊，因为环形本身利于信号接收，所以，此类接地是利用多个接地极并联并留开口，形成一个C形结构的接地网。[b]4.接地桩的种类[/b]接地桩的种类多种多样从材质上分有热镀锌角钢的、有紫铜的、有铜包钢的、还有碳棒的。做法有用角钢打入地下做接地极的、也有做笼形，埋入地下做接地极的、也有做星型结构，埋入地下做接地极的。这些做法都是较为常见的做法，其特点主要是利用加大接触面降低接地电阻。在此提一下较为特殊的几种接地极，日本有一种接地的做法是挖坑，然后将挖出的土搅拌一定量的碳粉、参入部分水泥以裸铜线绕入坑中，再将搅拌均匀的土回填至坑中夯实浇水形成接地极。还有一种是打深井坠入远大于井深的裸铜线，使其弯曲增大与泥土的接触面，若地质条件不好则换土以保障接地电阻的阻值。[b]5.为什么接地无法预算投入[/b]因为地质条件的不同，其导电率也是千差万别，而规范上给出的仅仅是不同地质条件的参考值。所以没有做好接地之前谁也无法说清楚其接地电阻最终能达到多少。[b]6.特殊地质条件的不同处理方式[/b]很多时候当建设完成后，测量接地电阻时经常出现接地电阻达不到需要的值。请不要诧异，前面已经说过，不同的地质条件导电率是不一样的。那么，超过设计值或达不到设计值都很正常，这时候就需要相应的措施来弥补，使其最终的结果达到设计指标。一般的做法是在原有接地系统之外增加接地极，额外打接地桩并入原有接地系统；如果地质条件不好的话还需要换土、加降阻剂；如果地质条件极差，是岩层的话则需要由较远的地方，额外做接地极将其引来并入接地系统；如果受环境条件制约较大，比如空间不够，周围环境制约，则建议打深井并换土处理。

筹建实验室关于电方面问题要考虑,在日常分析时也会考虑电路问题,那么大家是怎么设计和安排的呢?[color=#DC143C]线路安全余量\单独仪器配电线路\大功率三相专线,考虑了吗?[/color]电安全使用是双回路系统,还是UPS保证呢,还是配电柜?如果大家有设计方案拿出来晒晒,有什么好的建议和心得侃侃![em0814] [em0815] 1、实验室装备配电标准学习一[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=95374]实验室装备配电标准[/url]2、中华人民共和国国家标准测量控制和试验室用电气设备的安全要求 第1部分 通用要求[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=95681]电气设备的安全要求[/url]

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=141567]应变式称重传感器的设计与计算[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=141568]再论数字称重系统)[/url]

生物安全实验室通风空调系统的设计根据实验室所处理对象的生物危险程度和采取的防护措施，生物安全实验室分为四级，其中一级对生物安全隔离的要求最低，四级最高，即俗称的P1、P2、 P3、P4实验室。一般以BSL－1～4表示相应级别的生物安全实验室；以ABSL－1～4表示相应级别的动物生物安全实验室。由于P1和P2对通风空调系统没有很特别的要求，本文主要探讨P3、P4实验室对通风空调系统的设计要求。1　 空调系统形式　　生物安全实验室空调净化系统的划分应根据操作对象的危害程度、平面布置等情况经技术经济比较后确定，应采取有效措施避免污染和交叉污染。空调净化系统的划分应有利于自动控制系统的设置和节能运行。二级生物安全实验室可以采用带循环风的空调系统。如果涉及化学溶媒、感染性材料操作和动物实验，则应采用全排风系统。三级和四级生物安全实验室应采用全新风系统,且送、排风总管应安装气密阀门。污染区和半污染区内不得安装普通的风机盘管机组或房间空调器。动物生物安全实验室应同时满足GB14925《实验动物环境与设施》的有关要求。表1 送排风方案比较方案abc特点生物安全柜从室内进风，生物安全柜的排风管道连接于房间的排风总管各生物安全柜都有各自的进风和排风，和房间的送排风系统分开生物安全柜从室内进风，而排风侧各自独立优点1.生物安全柜内压一定低于房间内压。2.室内绝对换气量一定。3.排风机选择比别的方案容易。4.室内安全性也高。5.费用比较便宜。1.室内压力控制简单。2.运行不复杂。 3.室内安全性高。由于各排风机独立运行，所以可靠性高。缺点对方间排风机的依赖性高1.生物安全柜排风机出故障时，生物安全柜内压和室内压相同，或都是正压，这是危险的。2.生物安全柜排风机选择难一些。 3.费用最高。1.生物安全柜排风机停止时，其内压将高于室内压。2.由于房间排风机的风量变化大，所以排风机的选择困难。 3.运行及控制复杂。　　生物安全柜及其所在房间送排风的综合方式可以有图1所示三种形式。这三种形式的优缺点则在表1中进行了比较。一般来说，用a方式的较多，特别是在一个房间里有两列生物安全柜时，用a方式较好，而且即使生物安全柜系统自身的排风机发生故障，房间的排风机也可以帮助生物安全柜排风，防止污染房间。2　送风系统　　空气净化系统应设置粗、中、高三级空气过滤。第一级是粗效过滤器，对于≥5μm大气尘的计数效率不低于50%。对于带回风的空调系统，粗效过滤器宜设置在新风口或紧靠新风口处。全新风系统的粗效过滤器可设在空调箱内。第二级是中效过滤器，宜设置在空气处理机组的正压段。第三级是高效过滤器，应设置在系统的末端或紧靠末端，不得设在空调箱内。对于全新风系统，宜在表冷器前设置一道保护用的中效过滤器。　　为了达到实验室内要求的洁净度级别，三级和四级生物安全实验室的送风末端应采用高效过滤器。　　送风系统新风口应采取有效的防雨措施，安装保护网，且应高于室外地面2.5m以上，同时应尽可能远离污染源。3　排风系统　　三级和四级生物安全实验室的排风必须与送风联锁，排风先于送风开启，后于送风关闭。生物安全实验室房间的排风管道可以兼作生物安全柜的排风管道。排风系统应能保证生物安全柜内相对于其所在房间为负压。生物安全实验室必须设置室内排风口，不得只用安全柜或其他负压隔离装置作为房间排风口。操作过程中可能产生污染的设备必须设置局部负压排风装置，并带高效空气过滤器。　　生物安全柜与排风系统的连接方式应按表2执行。对于III级生物安全柜，其没有工作面风速的要求。但为了保证试验人员的安全，当操作手套发生脱落或出现破损后，通过手套连接口的风速不应小于0.7m/s。正常工作时III级生物安全柜内的负压不应小于120Pa。表2　生物安全柜与排风系统的连接方式生物安全柜级别工作口平均进风速度（m/s）循环风比例（%）排风比例（%）连接方式I级0.380100密闭连接II级A10.38～0.507030可排到房间或设置局部排风罩A20.507030设置局部排风罩或密闭连接B10.503070密闭连接B20.500100密闭连接III级不适用0100密闭连接　　三级和四级生物安全实验室的排风必须经过高效过滤器过滤后排放，高效过滤器的效率不低于B类。排风高效过滤器应设在室内排风口处。四级生物安全实验室除在室内排风口处设第一道高效过滤器外，还必须在其后串联第二道高效过滤器，两道高效过滤器的距离不宜小于500mm。必要时，可采用高温空气灭菌装置代替第二道高效过滤器。　　第一道排风高效过滤器的位置不得深入管道或夹墙内部，应紧邻排风口。过滤器位置与排风口结构应易于对过滤器进行安全更换。排风管道的正压段不应穿越房间，排风机宜设于室外排风口附近。排风机组必须一用一备。排风量必须进行详细的设计计算。总排风量应包括围护结构漏风量、生物安全柜、离心机和真空泵等设备的排风量等。三级和四级生物安全实验室排风高效过滤器的安装应具备现场检漏的条件。如果现场不具备检漏的条件，则应采用经预先检漏的专用排风高效过滤装置。排风气密阀应设在排风高效过滤器和排风机之间。排风机外侧的排风管上应安装保护网和防雨罩。4　气流组织　　生物安全主实验室内各种设备的位置应有利于气流由“清洁”空间向“污染”空间流动，最大限度减少室内回流与涡流。生物安全实验室内各区之间的气流方向应保证由清洁区流向半污染区，由半污染区流向污染区。生物安全实验室的清洁区内宜设一间正压缓冲室。　　气流组织应采用上送下排方式，送风口和排风口布置应使室内气流停滞的空间降低到最小程度。在生物安全柜操作面或其他有气溶胶操作地点的上方附近不得设送风口。高效过滤器排风口应设在室内被污染风险最高的区域，单侧布置，不得有障碍。高效过滤器排风口下边沿离地面不宜低于0.1m，且不应高于0.15m；上边沿高度不宜超过地面之上0.6m。排风口排风速度不宜大于1m/s。5　电气和自控系统　　电气和自控系统是通风空调系统可靠和节能运行的保障。自控系统必须保证各个区域的压差要求。送风和排风系统必须可靠连锁，保证压力梯度的稳定。备用排风机组应能自动投入运行，同时应发出报警信号，立即进行维修。空调通风设备应能自动和手动控制，控制和显示面板应设在清洁区。同时为了节能，建议通风空调系统按变风量系统设计，尽可能降低运行费用。6　工程实例　　图2和图3是我院承接的中国疾病预防控制中心(CDC)新建1期工程的典型P3实验室设计方案，供设计人员参考。7 结束语　　P3、P4实验室的研究对象都是对个人和环境有高度危害性的致病微生物，病原体逃逸出生物安全实验室造成感染的事例时有报道，通风空调系统的质量直接影响到实验室的安全性。因此，必须对通风空调系统进行周密的设计，采取可靠的措施防止致病微生物对室内和室外环境的污染，同时保护实验对象不被污染，保证实验和生产的顺利进行。

无论针对一个或者多个实验室的整体纯水系统，还是整幢实验大楼的纯水系统，实验室设计人员和研究人员都应在纯水系统设计之处考虑一系列因素。纯水系统的设计、安装、试车、正常运行无不需要使用纯水的研究人员、建筑师、咨询师、承包商、设备处、仪器生产商之间的精诚合作。 　　首先应考虑的是构成纯水系统的四个子系统中的关键点。为满足今天实验室所使用的高端分析仪器用水需求，一个典型的纯水系统应该包括以下四个部分： 　　1)纯水制备系统 　　2)纯水储存系统 　　3)纯水分配系统 　　4)超纯水系统 　　纯水制备系统 　　纯水制备系统以自来水作为进水，制备足量符合实验室所需特定水质的纯水，是实验室整体纯水系统的起点。实验室每天纯水的用量有可能从几升到几千升不等。在设计之处首先应该考虑的是：确定每个用户和每台仪器每天的用水量和所需纯水的水质，以及用水规律。而后纯水设计部门便可以据此计算出整个实验室每天总的用水量以及高峰用水量。 　　实验室所需的纯水水质也可能各不相同。有可能是常用的二级水(分析级)，也有可能三级水(实验级)或者是满足特殊应用需求的一级水(超纯水)。纯水的制备也可以采用多种纯化技术，例如反渗透、离子交换、连续电去离子技术、蒸馏。许多国际标准组织(ASTM,NCCLS,CAP,USP)所颁布的纯水水质标准和指南将帮助我们确定适当的水质。 　　纯水控制系统对于整个系统的操作、维护以及运行非常重要。因此纯水制备系统的显示面板所显示的信息应该简单明了，同时控制面板的操作也应该简易快捷。同时为了保证纯水制备系统的正常运行和产水水质，不仅要监控产水水质，同时也应该对进水水质进行监控(自来水水质)。最后还应考虑整个纯水制备系统所占用的空间以及系统运行成本。 　　纯水储存系统 　　整体实验室纯水系统设计的第二个任务是精确评估纯水储存系统的储存量，纯水储存系统应该能够平衡纯水制备系统和实验室每天用水总量、高峰用水量之间的关系。每个实验室都有其用水规律，因此纯水储存系统不仅仅应该满足客户每天的用水量，还应满足实验室高峰用水的需求。 　　储存系统在每日高峰用水之间可以起到缓冲的作用，使得纯水制备系统有足够的时间生产出实验室每日所需的纯水。同时纯水储存水箱必须能够保证纯水的水质稳定免受污染。水箱的材料和诸多设计细节都会影响到水箱所存储纯水的水质。这些设计细节包括：封闭式设计、锥形底、呼吸器、呼吸器中滤芯的选择和卫生溢流口。例如，不合适的呼吸器或滤芯会导致空气中的污染物进入水箱，从而降低水箱中纯水的水质。 　　纯水分配系统 　　纯水分配系统的主要目的在于通过分配泵和纯水分配管路将纯水输送到每个用水点。为保证管路中纯水的流速和压力，实验室纯水设计人员应该精确计算管路系统和管路中设备所带来的压力损失，从而选择合适的分配泵。 　　为保证管路中纯水的水质，应该选择合适的管道材料和管道连接方法。同时还应采用循环管路设计和并使用适当的阀门，从而使得管路中纯水能够以适当的流速循环，抑制微生物的滋生并避免发热。 　　纯水分配系统还应该包含附加的设备，在维持纯水水质的同时，对纯水进行进一步纯化，并对管路中水质进行监控。因此可能需要采用管路紫外装置以降低管路纯水的微生物和总有机碳水平，或者采用管路除菌滤芯以降低管路纯水中的微生物含量。 　　纯水分配系统阶段的水质监控是非常重要的。因为管路中的水质才是我们从各个用水点得到的，最后用于实验的纯水的真实水质。因此有必要采用电导率测试仪和总有机碳测试仪对管路中的水质进行实时监控。如果需要对管路中微生物或类毒素进行监控，纯水系统设计之初就应该考虑到卫生采样阀的安装。 　　超纯水系统 　　实验室纯水系统设计者在考虑超纯水系统之初，应明确的超纯水的用途。一般来讲，纯水就已经能够满足大多数实验的用水需求。而超纯水的水质也因应用不同而各异，因此应该根据超纯水的用途和用量确定超纯水的纯化方法和产水量，从而选择合适的超纯水设备。同时也应该考虑到超纯水水质监控所需的电阻率测试仪和总有机碳监控设备。对于超纯水系统还应该考虑的一个重点是超纯水系统安装所需的空间。应该尽量减少超纯水系统所占实验台的空间。超纯水系统操作维护的简易程度、运行成本也都是需要考虑的问题。 　　综合评估 　　实验室纯水系统设计还应考虑的因素是：纯水系统的供货商是否有能力进行整体纯水系统的设计、工程指导、技术支持、售后服务以及系统的验证校验支持。 　　越来越多的实验室需要遵守FDA和MCA等机构所颁布的GMPs和GLP法规。这些法规的目的在于提高实验室数据的准确性和可靠性。法规同时也规定：应该确保包含纯水系统在内的实验室仪器被正确安装、维护、校验，并且是在预期的状态下运行。因此遵守GMP和GLP法规的实验室必须对纯水系统的进行验证。这就需要纯水系统供货商有经过专业培训的人员，经过校验的仪表能够对实验室纯水系统进行安装验证，操作验证并编写操作验证的文件。 　　因此在选择纯水系统供货商时，就应该对其技术支持和售后服务能力进行评估。一个设计优良的纯水系统，也可能由于不当的安装调试或维护而无法正常运行。 　　实验室设计不仅仅要考虑以上四个主要的部分。同时也应该了解各个部分之间的关系。例如，就会对纯水系统本身的产水水质以及超纯水系统的运行成本产生直接的影响。

文章来源：网易暖通 1.概述　　本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风系统的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。 　　各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。 一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。　　本文介绍实验室通风系统的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风系统和空调系统的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风系统，并针对不同实验室通风系统进行分析和讨论。　　2.实验室通风系统简介　　2.1 实验室通风的目的和要求　　实验室通风与舒适性空调系统的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。　　实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内排风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部排风系统。　　实验室的补风一部分来自空调系统直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室排风量的变化而变化；另一部分通过空调系统送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、排风风量和送排风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。　　2.2 通风柜的类别　　建设现代化的实验室是个综合的系统工程。在装备各种仪器设备及其配套设施的同时，既要考虑供电、给水、排水、送风、排风、净化、排污等要求，还要考虑到对人员、物体、周边环境的安全性，噪音、异味、视觉环境的舒适性，仪器设备的可操作性、功能性，以及信息处理的便捷性。因此，现代化的实验室必须有最佳的设计和高品质的设备去满足。　　在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。　　通风柜按照排风方式分类：分为上部排风式、下部排风式和上下同时排风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部排风式，对于热过程的通风柜采用上部排风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设排风口随柜内发热量的变化调节上下排风量的比例，从而得到均匀的风速。　　通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全排风式，这是应用非常广泛的一种类型。　　当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。　　再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量系统需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的排风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低、变风量成本高，适用于要求精度高的场合。　　通风柜按照使用状态分类可分为整体式下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验的、对合成实验的，对过氯酸实验的专用通风柜。

通过药品检验实验室的通风系统设计 1.概述 本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风系统的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。 各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。 一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。 本文介绍实验室通风系统的特点和要求以及通风柜的选择；介绍家电实验台实验室通风系统和空调系统的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风系统，并针对不同实验室通风系统进行分析和讨论。 2.实验室通风系统简介 2.1 实验室通风的目的和要求 实验室通风与舒适性空调系统的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。 实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内排风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部排风系统。 实验室的补风一部分来自空调系统直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室排风量的变化而变化；另一部分通过空调系统送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。家电实训设备实验室的负压通过送、排风风量和送排风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。 2.2 通风柜的类别 建设现代化的实验室是个综合的系统工程。在装备各种仪器设备及其配套设施的同时，既要考虑供电、给水、排水、送风、排风、净化、排污等要求，还要考虑到对人员、物体、周边环境的安全性，噪音、异味、视觉环境的舒适性，仪器设备的可操作性、功能性，以及信息处理的便捷性。因此，现代化的实验室必须有最佳的设计和高品质的设备去满足。 在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。 通风柜按照排风方式分类：分为上部排风式、下部排风式和上下同时排风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部排风式，对于热过程的通风柜采用上部排风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设排风口随柜内发热量的变化调节上下排风量的比例，从而得到均匀的风速。 通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全排风式，这是应用非常广泛的一种类型。 当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。 再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量系统需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的排风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器家用电器实验台改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低、变风量成本高，适用于要求精度高的场合。 通风柜按照使用状态分类可分为整体式下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验的、对合成实验的，对过氯酸实验的专用通风柜。 2.3 通风柜的主要功能 通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜。 以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。 新建的实验室设计有空调，因此通风柜的使用台数必须纳入空调系统的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数日益增多。随之而来的是通风管道，配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要课题。 使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风柜应具有如下功能： （1）释放功能：应具备将通风柜内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排至室外的机构。 （2）不倒流功能：应具有在通风柜发动机实训台内部由排风机产生的气流将有害气体从通风柜内部不反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并联，通风机尽可能安装在管道的末端（或屋顶处）。 （3）隔离功能：在通风柜前面应具用不滑动的玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。 （4）补充功能：应具有在排出有害气体时，从通风柜外吸入空气的通道或替代装置。 （5）控制风速功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s ，有毒或有危险的有害物为0.4―0.5 m/s ，剧毒或有少量放射性为0.5―0.6m/s ,气状物为0.5m/s ,粒状物为1m/s 。为了确保这样的风速,排风机应有必要的静压，即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题,通过空气在管道内流动时以7―10m为限，超过10m将产生噪音，通常实验室的噪声（室内背景噪声级）限制值为70dB（A），增加管道裁面积会降低风速，也就降低噪音，考虑到管道的经费和施工问题，必须慎重选择管道及排风机的功率。 （6）耐

[align=center]基于物联网技术的高校实验室智能化管理系统设计与实践[/align][align=center]季学猛 [/align][align=center]（南开大学 医学院, 天津 300071）[/align]摘 要：高校实验室是培养科技人才的重要场所，然而传统的实验室管理方式存在诸多问题，如效率低、成本高、管理难度大等。新冠肺炎等疫情进一步凸显了实验室管理面临的挑战。因此，建立高校实验室智能化管理系统成为亟需解决的问题。高校实验室智能化管理旨在实现实验室设备和管理流程的自动化和智能化，提高管理效率、安全性和可靠性。该领域受益于人工智能、物联网和云计算等技术的快速发展和应用。通过物联网技术，高校实验室可以建立智能化管理系统，实现设备的自动监控、环境参数的实时采集、数据的自动上传和处理以及安全管理等功能。智能化管理系统不仅能提升实验室的管理效率和安全性，还能为科研和教学带来更多成果。关键词：物联网；高校实验室；智能化管理；传感器；嵌入式系统；数据库中图分类号：G482[color=gray] [/color]文献标识码：A[align=center]Design and Implementation of an IoT-based Intelligent Management System for University Laboratories[/align]JI Xuemeng（School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China）Abstract: University laboratories play a crucial role in nurturing scientific talent. However, conventional approaches to laboratory management encounter various challenges, encompassing inefficiency, high costs, and administrative complexities. The COVID-19 pandemic and similar outbreaks have further underscored the difficulties in laboratory management. Consequently, the urgent need to establish intelligent management systems for university laboratories has arisen. The objective of intelligent management in these laboratories is to automate and optimize equipment and administrative processes, thereby enhancing efficiency, safety, and reliability. This field benefits from the rapid advancements and application of technologies such as artificial intelligence, the Internet of Things, and cloud computing. By implementing Internet of Things technology, university laboratories can establish intelligent management systems that enable automated equipment monitoring, real-time collection of environmental parameters, automated data upload and processing, as well as improved security management. These intelligent management systems not only elevate the efficiency and safety of laboratory operations but also contribute to greater research and educational outcomes.Key words: Internet of Things (IoT) University laboratory Intelligent management Sensor Embedded system Database高校实验室是科学研究和学生教育的重要场所，是培养高素质科技人才的摇篮。在过去的几年中，高校实验室管理面临着越来越多的挑战，尤其是新冠肺炎等疫情的爆发，给实验室管理带来了更大的压力[sup][back=yellow][1,2,3][/back][/sup]。传统的实验室管理方式主要依赖于人工监控和手动操作，存在着许多问题，如效率低、成本高、管理难度大等，且人为的管理漏洞容易导致实验室安全问题。因此，建立高校实验室智能化管理系统成为了迫切需要解决的问题。高校实验室智能化管理是一项全新的技术领域，旨在实现实验室设备和管理流程的自动化和智能化，使实验室管理变得更加高效、安全和可靠。在过去几年中，随着人工智能、物联网、云计算等技术的快速发展和应用，智能化管理已经成为了实验室管理的趋势和方向[sup][back=yellow][4,5,6,7][/back][/sup]。智能化管理系统的建立可以通过物联网技术实现。物联网技术是指将物理世界和数字世界进行连接，通过物体间的信息交互实现自动化和智能化。在高校实验室中，物联网技术可以将各种设备连接在一起，形成一个智能化的管理系统，实现实验室设备的自动监控、环境参数的实时采集、数据的自动上传和处理、安全管理等多个功能。智能化管理系统不仅能够提高实验室的管理效率和安全性，还能够为实验室带来更多的科研和教学成果。1? 高校实验室智能化管理系统的设计和实现高校实验室智能化管理系统的设计和实现，包括硬件和软件方面的内容。具体来说，可以涉及以下几个方面：1.1? 系统硬件设计在高校实验室智能化管理系统的设计与实现中，系统硬件设计是一个至关重要的环节，它直接决定了系统的实时监测能力和数据采集质量。合理选择和布置传感器设备，是实现实验室自动化监控的基础。首先，根据实验室的具体情况和需求，选择适合的物联网传感器，包括温度传感器、湿度传感器、氧气传感器、压力传感器等[sup][back=yellow][8][/back][/sup]。这些传感器能够实时监测实验室的环境参数，如温度、湿度、氧气含量、气压等，从而能够及时发现并处理实验室环境异常情况，保证实验室的稳定运行。其次，为了进一步提高实验室的安全性，还可以考虑安装监控摄像头、火灾报警器等安全设备[sup][back=yellow][9,[/back][/sup][sup] [/sup][sup][back=yellow]10][/back][/sup]。监控摄像头能够实时记录实验室内的情况，发现不良行为和安全隐患，火灾报警器能够及时发现火灾情况并报警，为实验室的安全提供有效保障。最后，对传感器设备的布置也需要进行合理规划，确保传感器覆盖范围广泛且能够准确反映实验室的状态。可以根据实验室的结构和使用情况，在实验室各个区域选择合适的位置布置传感器，以确保数据的准确性和全面性。综上所述，系统硬件设计是高校实验室智能化管理系统设计的关键环节之一。通过合理选择和布置物联网传感器和安全设备，可以实现实验室的自动化监控和智能化管理，提高实验室管理的效率和安全性。同时，也需要注重传感器设备的布置，确保数据的准确性和全面性。1.2? 嵌入式系统设计嵌入式系统设计在高校实验室智能化管理系统中起着关键作用，它涉及到传感器数据的采集、处理和传输，以及与系统其他组件的协同工作。嵌入式系统的选择和开发对于系统的性能、可靠性和稳定性都具有重要影响。首先，选择适合的嵌入式系统平台是至关重要的。常见的嵌入式开发板如Arduino[sup][back=yellow][11][/back][/sup]、Raspberry Pi[sup][back=yellow][12][/back][/sup]等，它们具有强大的计算和通信能力，支持多种传感器接口和数据传输方式。根据实验室的需求和系统规模，选择适合的嵌入式开发板，以确保系统能够满足数据采集和处理的要求。其次，嵌入式系统需要进行传感器数据的采集和处理。通过与传感器设备进行连接，实时采集传感器数据，并进行必要的预处理和校正。这包括数据滤波、数据校验和数据格式转换等操作，以确保采集到的数据准确可靠。同时，根据系统的实际需求，可以进行数据的降噪、去重和压缩等处理，以减少数据传输的带宽和存储需求。此外，嵌入式系统还需要与其他组件进行协同工作，如与数据库进行数据交互、与前端界面进行通信等。通过定义良好的通信接口和协议，实现数据的传输和交换。同时，嵌入式系统还需要具备稳定性和可靠性，能够处理异常情况和错误，保证系统的连续运行和数据的完整性。最后，嵌入式系统的开发需要考虑系统的扩展性和灵活性。随着实验室管理需求的变化，系统可能需要增加新的传感器设备或功能模块。因此，嵌入式系统的设计应具备良好的可扩展性，能够方便地集成新的硬件设备和软件功能，以适应实验室管理的不断发展和改进。综上所述，嵌入式系统设计是高校实验室智能化管理系统中至关重要的一环。通过选择适合的嵌入式平台、进行传感器数据的采集和处理、实现与其他组件的协同工作，可以实现实验室数据的准确采集和可靠传输，为实验室的智能化管理奠定坚实的基础。1.3? 数据库设计数据库设计在高校实验室智能化管理系统中扮演着至关重要的角色。它负责存储和管理实验室的监测数据、设备信息、用户信息等相关数据，为系统的正常运行和数据管理提供支持。首先，数据库设计需要考虑适当的数据库类型。常见的关系型数据库如MySQL[sup][back=yellow][13][/back][/sup]、SpringBoot [sup][back=yellow][14][/back][/sup]、SQL Server[sup][back=yellow][15][/back][/sup]等，它们具备结构化数据存储和强大的查询功能。选择适合系统需求的数据库类型，以保证数据的安全性和一致性。其次，进行数据表结构的设计。根据实验室管理的需求和数据的特点，定义合适的数据表，明确数据表之间的关系和属性。例如，可以设计实验室设备表、环境参数表、用户表等，每个表包含相应的字段和主键，用于存储和索引数据。在数据库设计中，还需要考虑数据访问和查询的接口设计。通过定义适当的查询语句和API接口[sup][back=yellow][16][/back][/sup]，实现对数据的快速访问和提取。这样，管理人员和系统用户可以根据需要，自由地查询和分析实验室的数据，从而支持实验室管理和决策的进行。此外，数据库设计还需要考虑数据的备份和恢复机制。定期进行数据库的备份，以防止数据丢失和系统故障。同时，可以考虑数据的版本控制和历史记录，以便追溯和审计数据的变更过程。最后，数据库设计还应考虑数据的安全性和权限控制。通过设置合适的用户权限和访问控制机制，确保只有经过授权的人员能够访问和修改数据，保护实验室的信息安全。综上所述，数据库设计在高校实验室智能化管理系统中具有重要意义。通过选择适当的数据库类型、进行数据表结构设计、定义查询接口和考虑数据的备份与权限控制，可以确保实验室数据的安全存储、高效管理和灵活应用。合理的数据库设计将为实验室智能化管理提供可靠的数据支持和决策依据。1.4? 前端界面设计前端界面设计在高校实验室智能化管理系统中起着至关重要的作用，它是用户与系统之间的桥梁，通过直观的界面和友好的交互方式，使用户能够方便地查看实验室的实时数据、报警信息，并进行相关操作。首先，前端界面设计需要考虑用户的需求和使用习惯。通过用户调研和需求分析，了解用户对实验室管理系统的期望和需求，确定界面设计的基本方向。界面应该简洁明了，功能布局清晰，用户能够直观地找到所需的信息和功能。其次，通过可视化方式展示实验室数据。利用图表、报表、地图等可视化工具，将实验室的监测数据以直观的方式展示出来，使用户能够一目了然地了解实验室的状态和趋势。例如，使用折线图展示温度变化趋势，使用柱状图展示湿度变化情况等，以便用户能够更好地分析和理解数据。此外，前端界面还需要具备实时数据更新和刷新的能力。通过与后端系统的数据交互，实现实时数据的获取和更新，确保用户能够实时获得最新的实验室状态。可以采用Ajax等技术实现数据的异步加载和动态更新[sup][back=yellow][17][/back][/sup]，提供流畅的用户体验。在交互方面，前端界面应该提供用户友好的操作方式。例如，通过按钮、下拉菜单、输入框等控件，让用户能够方便地进行查询、筛选、修改等操作。同时，考虑到不同设备的兼容性，界面应该具备响应式设计，能够适应不同屏幕尺寸和设备类型，如桌面电脑、平板电脑和手机等。最后，前端界面设计也要注重系统的反馈和提示机制。通过合适的提示信息、警告提示和错误处理，向用户传递操作结果和系统状态，提供良好的用户反馈。综上所述，前端界面设计在高校实验室智能化管理系统中具有重要作用。通过考虑用户需求、采用可视化方式展示数据、实现实时数据更新和提供友好的操作方式，可以使用户能够方便地查看实验室数据、进行相关操作，并获得良好的用户体验。良好的前端界面设计将提高实验室管理效率和用户满意度。1.5? 系统测试和评估系统测试和评估是高校实验室智能化管理系统开发过程中不可或缺的环节。它旨在验证系统的功能完整性、性能稳定性和用户体验，确保系统能够满足实验室管理的需求并具备良好的可靠性。首先，系统测试涉及到功能测试。通过制定详细的测试计划和测试用例，对系统的各项功能进行验证和确认。例如，对于实验室环境监测功能，可以模拟不同环境条件，检查传感器数据的采集和处理是否准确，报警机制是否正常工作等。同时，还需要测试系统的其他功能模块，如设备管理、用户权限控制、数据查询和报表生成等，以确保系统的功能完备和符合预期。其次，性能测试是评估系统在实际使用条件下的响应速度、稳定性和负载能力。通过模拟实验室实际运行情况，对系统进行压力测试和负载测试，以评估系统的性能表现。性能测试可以包括并发用户数、数据处理速度、系统响应时间等指标的测试，确保系统能够在高负载情况下稳定运行，并满足实验室管理的要求。另外，用户体验测试是评估系统易用性和用户满意度的重要环节。通过招募用户代表或专业测试人员，进行用户界面的易用性测试和用户操作流程的评估。这包括用户对界面的理解和操作的便捷程度、系统反馈的及时性和准确性等方面。通过用户反馈和评估结果，对系统的界面和交互进行优化，提升用户体验和系统的可用性。最后，系统评估是对整个系统功能、性能和用户体验的综合评估。通过与实验室管理人员和用户的沟通和讨论，收集他们对系统的意见和建议，以便进一步改进和优化系统。系统评估可以包括问卷调查、用户反馈会议等形式，以获取全面的系统评价和改进方向。综上所述，系统测试和评估是高校实验室智能化管理系统开发过程中必不可少的环节。通过功能测试、性能测试和用户体验测试，以及系统评估，可以验证系统的功能完整性、性能稳定性和用户满意度，为实验室管理提供可靠和优化的解决方案。2? 高校实验室智能化管理系统的实践效果高校实验室智能化管理系统的实践效果是指通过该系统的应用和推广所取得的实际效果和影响。下面将详细介绍几个方面的实践效果。首先，实验室管理效率的提升是智能化管理系统的显著效果之一。通过系统的自动化数据采集和处理，减少了人工操作的繁琐和错误率，提高了数据的准确性和及时性。管理人员可以通过系统快速查询实验室的各项数据和状态，对实验室运行情况进行实时监控和分析，及时采取相应的管理措施。同时，实验室资源的预约和调度也变得更加高效，通过系统的自动化预约和排程功能，可以更好地利用实验室设备和空间，提高资源利用率。其次，实验室安全性和可靠性的提升是智能化管理系统的重要效果之一。系统通过实时监测和报警机制，能够及时发现实验室环境的异常和风险，如温度过高、湿度异常、气体泄漏等，及时发出报警通知，管理人员可以迅速采取相应的应对措施，保障实验室的安全和稳定运行。此外，系统还能提供设备的维护和保养提醒，及时进行设备的维修和保养，减少设备故障和停机时间，提高实验室设备的可靠性和稳定性。第三，数据分析和决策支持是智能化管理系统的重要效果之一。系统通过对实验室的数据进行分析和挖掘，可以提供各种统计报表、趋势分析图和数据对比等功能，帮助管理人员深入了解实验室的运行情况和趋势，为决策提供有力的支持。例如，可以通过数据分析发现实验室设备的使用情况，提供设备的优化使用建议；可以根据历史数据预测实验室资源的需求，进行合理的资源调配规划。这些数据分析和决策支持功能可以帮助实验室管理人员更加科学地管理和运营实验室，提高实验室的效益和竞争力。最后，实验室科研与教学的支持是智能化管理系统的重要效果之一。系统提供了实验室资源预约和调度功能，支持科研人员和教师进行实验室资源的申请和管理。科研人员和教师可以通过系统预约实验室设备和空间，合理安排实验室的使用时间和资源分配，避免资源冲突和浪费。同时，系统还可以提供实验室资源的可视化展示，让用户能够直观地查看实验室设备的使用情况和预约情况，方便科研人员和教师进行资源的选择和规划。这样的支持可以提高实验室资源的有效利用率，提升科研和教学的效果和质量。此外，智能化管理系统还为实验室管理带来了其他的一些附加效果。例如，系统的数据存储和备份功能可以确保实验室数据的安全和可靠性，防止数据丢失和损坏。系统还可以提供实验室设备的远程监控和控制功能，使管理人员能够随时随地对实验室设备进行监控和控制，提高实验室的远程管理能力。总之，高校实验室智能化管理系统的实践效果是多方面的。通过提升实验室管理效率、增强实验室安全性和可靠性、提供数据分析和决策支持以及支持科研与教学等方面的应用，系统能够有效改进传统实验室管理模式，提升实验室管理的水平和质量。实验室管理人员能够更加高效地管理实验室，科研人员和教师能够更好地利用实验室资源进行科研和教学活动。随着智能化技术的不断发展，高校实验室智能化管理系统将在未来继续发挥更大的作用，为高校实验室管理带来更多的创新和进步。3? 结语高校实验室智能化管理系统的设计与实现是一个复杂而关键的任务。通过对系统的整体架构、硬件设计、嵌入式系统设计、数据库设计、前端界面设计以及系统测试和评估等方面的详细介绍，我们深入探讨了实验室智能化管理系统的关键要素和技术实现。在实践过程中，我们发现高校实验室智能化管理系统的应用具有重要的实际意义和应用价值。系统的应用能够提升实验室管理的效率，增强实验室的安全性和可靠性，提供数据分析和决策支持，支持科研与教学活动。系统的成功应用不仅为高校实验室管理带来了创新和进步，也为高校科研与教学事业的发展做出了重要贡献。然而，我们也意识到在系统的设计与实践过程中面临一些挑战和问题。需求分析和设计、系统安全性和隐私保护、系统部署和应用、系统的可扩展性和兼容性以及经济成本等方面是我们需要关注和解决的重要问题。通过深入的研究和不断的实践，我们可以采取相应的措施来应对这些挑战，确保系统的顺利实施和应用。本论文的研究不仅对高校实验室智能化管理系统的设计与实践提供了有益的借鉴和参考，也为智能化技术在高校实验室管理领域的应用探索提供了新的思路和方法。我们相信基于物联网技术的高校实验室智能化管理系统将为高校实验室管理带来更多的创新和突破。在智能化技术的引领下，我们可以进一步提升实验室的智能化水平，实现实验室资源的优化配置和高效利用。参考文献(References)：1.? 魏瑶,张英,钟其顶,王晓龙,罗安来,王允中,岳红卫.浅析新冠肺炎疫情期间食品检验实验室的质量管理体系现状及其对策[J].食品安全导刊,2020(17):32-35.2.? 胡子净,刘玉婷.浅谈新型冠状病毒肺炎疫情下医学院校实验室的安全防控管理[J].医学教育管理,2021,7(S1):198-200.3.? 陈黎艳.新冠肺炎疫情常态化背景下化学实验室的安全管理实践[J].实验室研究与探索,2022,41(08):318-320+332.4.? 袁国玉.实验室信息管理系统(LIMS)概述[J].中国检验检测,2023,31(02):77-78.5.? 陆冷飞,唐伟方.高校智慧教学环境建设研究与实践[J].中国信息化,2023(02):69-72.6.? 阳富强,陈星霖,余龙星.基于云平台的高校实验室智慧应急管理系统构建[J].化工高等教育,2023,40(01):76-83.7.? 陈仕云,王玮.高校实验室安全智能信息化管理的研究探索[J].山东化工,2023,52(02):196-197+201.8.? 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Web系统下提高MySQL数据库安全性的研究与实现[D].北京邮电大学,2015.14.? 单树倩,任佳勋.基于SpringBoot和Vue框架的数据库原理网站设计与实现[J].电脑知识与技术,2021,17(30):40-41+50.15.? 15 闫旭.浅谈SQL Server数据库的特点和基本功能[J].价值工程,2012,31(22):229-231.16.? 乌云霄,戴晶.面向5G的边缘计算平台及接口方案研究[J].邮电设计技术,2017(03):10-14.17.? 梁国健. 基于Ajax技术和HTML5的实验室管理系统的设计与实现[D].中山大学,2012.收稿日期：2023-10-19 修改日期：作者简历：季学猛，硕士，实验师，研究方向为实验室管理、机器学习；生物信息学。E-mail：jixuemeng@nankai.edu.cn。

[color=#222222] [color=#0000ff][b]实验室建设[/b][/color]时废气处理系统的设计必须遵循国家通风、防火、环保、节能等标准与规范，包括：《采暖、通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87-2003）、《通风与空调工程质量检验评定标准》（GBJ304-2002）、《简明通风设计手册》（GB50194-2002）、《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（JBJ29-2002）、《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254-96）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）、《环境空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量标准》（GB3095-1996）、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）等。[/color][align=center]1 废气净化机理[/align]有机废气净化 采用最常用、最成熟的活性炭吸附法对[b]理化实验室[/b]排放的有机废气进行净化。活性炭吸附法的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂和有机废气吸附到活性炭中并浓缩，经活性炭吸附净化后的气体直接排空，即一个吸附浓缩的过程。吸附过程具有可逆性，易于脱附再生。由于固体表面存在着不平衡和未饱和的分子引力或化学键力，当废气与大表面积的多孔性固体物质相接触时，废气中的污染物便被吸附在固体表面上，以使其与气体混合物分离而达到净化的目的。吸附装置采用活性炭作为吸附剂，对有机废气（烃类、卤烃、酮类、酯类、乙醚类、醇类、重合用单分子物体等有机物质）的净化率高，效率高达95%。无机废气净化 对于有害无机气体的净化，采用目前常用的酸雾喷淋法。酸雾喷淋法根据酸碱中和原理采用碱液作为喷淋介质，与废气充分接触，能有效处理HCL、HF、H2SO4、HCN、H2S等水溶性气体，效率高达98%。[color=#ff0000][b]实验室建设[/b][/color]的废气处理系统组成理化实验室废气处理系统由废气净化装置、防腐风机、电动风阀、防火阀、通风末端、通风管道与变频控制系统等组成。废气经净化处理后能达到国家规定的排放要求，且系统噪音控制在国家规定的允许范围内。[align=center]2 废气净化装置[/align]对于有机废气：采用活性炭吸附净化箱，对于无机废气：采用玻璃钢防腐酸雾喷淋塔。防腐风机 防腐风机采用耐酸碱的玻璃钢材质，低噪音，基础采用减振装置，基础与废气净化装置采用软连接形式。通风管道 通风管道根据实际情况选用矩形或圆形管道形式，选用阻燃的PVC管或不锈钢管。所选通风管道具有耐酸碱、防腐蚀、防水、防火、耐磨、耐热等特性，且所有管道设计压力均小于1500Pa。通风末端根据各实验室特点，大楼实验室通风末端分为以下几种方式。电动风阀 电动风阀根据实际情况选用矩形或圆形，由室内开关控制其开启与关闭，并可调节阀门的开度，阀体采用冷轧钢板表面喷塑，驱动器采用优质低噪音磁滞同步电机。防火阀 根据消防要求，安装通风管道的实验室风道上安装防火阀，在风管内温度达到70℃时，自动切断与其它实验室的管道连接。变频控制系统 为达到节能与经济运行的目的，通风系统采用综合性能最佳的静压传感变频控制系统，其每个通风末端装置风量可通过静压传感器控制变频调节，控制系统稳定，线路布置比较简单，造价适中。[align=center]3 废气处理系统布局[/align]布局设计思路 综合考虑各[color=#ff0000][b]实验室建设[/b][/color]时的排放废气的性质以及房间的结构，根据经济性与适用性并重的原则，同时尽量降低系统噪音且力求布局美观。基于此思路，能组合在一起进行净化处理的实验室合并成一个独立通风系统；为保证系统终端噪声≤60dB，选择的风机功率尽量低；另外风机与净化装置集中安放在楼顶，废气经净化后高空排放。实例：布局设计方案 实验室[color=#ff0000][b]废气处理系统[/b][/color]设计充分利用大楼预留的四个通风井。一至五楼实验室共设计19套通风系统：16套用活性炭吸附箱对有机废气进行净化处理，2套用酸雾喷淋塔对无机废气净化处理，1套不需净化处理。排风系统采用通风柜局部排风与顶吸式排风罩相结合的方式进行排风，或者采用顶部排风百叶与万向排风罩相结合的定点排风方式进行排风。所有的通风系统全部采用静压传感自动变频变风量控制系统，以保证高品质的控制性能和安全性能。以燃烧性能实验室为例，其废气处理系统如图所示。 [img=实验室建设]http://www.szznlab.com/uploadfile/2017/0705/20170705025641292.jpg[/img] 燃烧性能三个实验室产生的废气采用通风柜与设备局部排风相结合方式收集，由屋顶风机经通风管道抽至酸雾喷淋塔净化后高空排放。[align=center]4 废气处理系统计算[/align] 废气处理系统的计算是根据系统风量与风压要求，对系统各组成部分进行设计或选型。在风量计算时主要考虑以下因素：（1）通风系统支管路内风速取5～8m/s，干管路内风速取8～10m/s。（2）单台1500mm×800mm×2350mm通风柜设计风量1200～1500m3/h。（3）顶部排风百叶设计风量300～500m3/h。（4）原子排风罩设计排风量350～500m3/h（特指通风截面积400mm×400mm）。（5）万向排风罩排风量160～300m3/h（特指通风截面积300mm×300mm）。（6）一般实验室整体排风的换气数：6～12次/h。在风压计算时主要考虑以下因素：（1）通风柜移动门开启至最高位置时，在达到《排风柜》JB/T6412-1999技术标准规定的排风量和面风速保持0.5m/s的条件下，排风柜阻力应≤70Pa。（2）万向排风罩阻力约100Pa。（3）顶部排风百叶阻力约40Pa。（4）酸雾喷淋塔、活性炭吸附箱、电动风阀等标准部件阻力根据所选型号查询。（5）风管（包括管道、弯头、三通等）阻力按6～8Pa/m计算。以燃烧性能实验室为例，其废气处理系统计算如下：燃烧性能室1通风柜8个，设计处理风量为12000m3/h；燃烧性能室2设备局部排风口4个，设计处理风量为1000m3/h；燃烧性能室3设备局部排风口2个，设计处理风量为500m3/h；总排风量为13500m3/h。主管设计风速取为8.9m/s，这样计算主管管径为600mm×700mm。根据所需风量选取酸雾喷淋塔BFP-5，其处理风量为14000m3/h，压阻为500Pa。计算得通风末端与沿程压力损失约450Pa。这样，根据压阻与风量选取玻璃钢防腐风机BF4-72-8C，功率7.5kW，转速1120r/min，风量12000-23000m3/h，风压800-1200Pa。

实验室通风系统是整个实验室设计和建设过程中，规模最大、影响最广泛的系统之一。通风系统的完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。实验室过度负压，通风柜气体泄漏，实验室噪音等问题，一直是困扰实验室工作人员的难题。这些问题给长期在实验室中工作的人员，甚至工作在实验室周围的管理和后勤人员，造成了身体和心理上的严重伤害。一个科学、合理的通风系统要求通风效果好、噪音低、操作简便、节约能源，甚至要求室内压差和温湿度都能保持人体的舒适性。一、设计标准1、《采暖、通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87-2003）。2、《通风与空调工程质量检验评定标准》（GBJ304-2002）。3、《简明通风设计手册》（GB50194-2002）。4、《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（JBJ29-2002）。5、《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254-96）6、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）。7、《环境空气质量标准》（GB3095-1996）。8、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）。9、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）。10、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）。11、本公司相关资料及甲方提供的相关资料。二、设计原则1、 根据大楼的结构特点，就近开设风井，划分排风和补风系统，管道系统做到“短、平、顺、直”，减小系统阻力，降低系统噪声；2、 排风和补风系统达到风量平衡，保持室内-5Pa—-10Pa的负压，防止有害气体的散溢，保证实验人员的身心健康；3、 夏天补冷风、冬天补暖风，保证室内温湿度的舒适性；4、 采用智能变频控制系统，达到操作方便、节能降噪的目的；5、 综合考虑各项因素，采用投资少、运行稳定、运行费用低、运行效果好的成熟工艺；6、 所选择的工艺必须满足现场条件，平面布置简洁、紧凑、少占地，并方便生产操作和维护维修；7、 非标设备应符合国家或行业相关规范，并保证性能稳定、外表美观；8、 在设计中充分考虑噪声、臭味等，防止二次污染的产生，不给周围环境造成新的污染；9、 处理设施具备冲击负荷能力，确保废气达标排放。三、设计参数1、支管路内风速6～8m/s, 干管路内风速8～14m/s；2、通风设备设计风量：通风柜面风速：0.3～0.8 m/s，单台1200*800*2350通风柜设计风量1500m3/h，单台1500*800*2350通风柜设计风量1800m3/h，单台1800*800*2350通风柜设计风量2200m3/h，万向抽气罩面风速：≥0.35 m/s，万向抽气罩排风量150～350 m3/h，原子吸收罩面风速：≥0.35 m/s，排风量350～600 m3/h。3．换气次数：一般化学实验室的换气数：8～12次/小时4．通风系统使用终端噪声≤62db。5．风机采用耐腐蚀玻璃钢离心风机，系统采用变频控制，以达到节能和降噪的目的。四、通风柜技术参数（一）定风量系统通风柜1、排风量移动门在工作开启高度0.5m，面风速保持0.5m/s情况下，应在《排风柜》JB/T6412－1999技术标准规定的排风量范围内，实际排风量不得大于计算排风量的5％（计算排风量＝移门宽度*移门开启高度*0.5m/s*3600秒）。2、面风速2.1在满足移动门位的工作开启高度0.5 m，面风速保持0.5 m/s条件下,排风量不变，移动门开启高度发生变化时，面风速可满足以下要求：2.2移动门开启高度在门全开，平均面风速大于0.3m/s；2.3移动门开启高度在0.15m，平均面风速小于0.7m/s；2.4面风速均匀度（须带低风速侦测仪）；2.5排风柜的面风速应分布均匀，在移门开启高度0.5m，面风速0.5m/s情况下，在移门开启面积内，上下左右每隔0.3m处，取一个点，测得的面风速，其最大值、最小值与算术平均值的偏差小于15％。3、通风柜阻力排风柜移动门开启至最高位置时，在达到《排风柜》JB/T6412-1999技术标准规定的排风量和面风速保持0.5m/s的条件下，排风柜阻力应小于或等于70Pa。4、其它功能要求通风柜操作面板控制系统须为液晶显示（使用者操作起来更安全方便）。柜内高温报警功能；如选用KFJ-17型面风速监控声光报警器（风速过高、过低报警功能）；自动延时保护装置，能彻底抽空残余腐蚀、有害、有毒气体；电压0～220V范围内任意调节功能；步进风阀执行系统任意调节功能。（二）变风量系统（VAV）通风柜1、根据美国ANSI Z9.5-2003标准，通风柜面风速高于或低于0.5m/s都可能导致有害气体外逸，过低的面风速无法有效捕捉排放的有害物质，过高的面风速导致通风柜内气流形成紊流和涡流，同样可能导致有害物质逸出。为确保排风效果，通风柜采用VAV变风量控制方式，要求通风柜面风速稳定在0.5m/s±5%；2、采用直接风速测量控制系统，能够快速有效的保证通风柜面风速，从而达到保证实验室工作人员安全的目的。为避免环境温湿度对普通风速传感器的基准点飘移影响，通风柜控制系统使用热线型风速传感器对面风速进行真实测量；风速传感器配备独特的自洁式过滤器，具有防灰尘堵塞功能；3、风速传感器检测到面风速变化时，控制器发出信号给执行器，通过改变变风量阀门开度来使面风速回到设定值，要求系统响应时间小于3秒；4、通风柜的风速传感器实时监测真实的面风速，当面风速不在设定范围内时，经15秒延时后监控器发出声光报警；5、监控器有最大风量和最小风量功能，当发生紧急情况时可以按下最大风量按钮，排风阀门完全打开，当希望通风柜以小风量运行时（例如晚上）可以按下最小风量按钮，通风柜以小风量运行；6、监控器还具有低风速运行按钮，按下这一按钮，可以使面风速设定值为正常值的70%，用来减少气体排放以节能，（当通风柜内有高危险性物质时不建议使用）。五、通风系统控制（一）定风量系统控制1、系统采用静压传感自动变频控制（或PLC编程控制），静压传感自动变频控制可以根据开启通风设备的数量变化，将其感应到的静压转变成0-10v的电信号输入变频器从而自动调节风机频率，使风机的抽风量与实际所需排风量相匹配，从而确保排风效果，达到节能节噪的效果；2、每台通风柜安装一个电子风量调节阀，其控制开关和变频控制系统及风机联动，可实现单台或多台通风设备等不同工况下的控制。风量调节阀采用数显可调角度的电子风量调节阀，并且有记忆功能（即可以记住此次调节的角度，下次打开时仍然调到设计的角度）。3、系统风阀和风机整体联锁，实现气流的有序流动，平衡系统风量，防止气流反串、倒流。（二）变风量系统（VAV）控制1、系统采用静压传感自动变频控制，静压传感自动变频控制可以

大家好！ 我正在设计实验室的通风系统，查看了一些资料，发现其中没有实验室通风管道风速的范围，不知道应取在哪个范围内才合适？请各位帮帮忙，指教一二，不胜感激！

中国生物技术集团公司武汉生物制品研究所 摘要： 本文主要针对三级生物安全实验室如何才能做到“保证正在工作的排风机发生故障时，室内负压状态不被破坏，备用风机能自动启动，使系统不间断正常运行”问题进行探讨。并结合自己在设计和建设三级生物安全实验室的实践经验,提出了自己的看法和建议。 关键词； 负压和压力梯度 , 负压系统控制 , 双风机并联 前言自爆发非典疫情以来，全国各地兴建P3实验室如雨后春笋（三级生物安全实验室，俗称P3实验室），据说P4实验室也正在筹建过程中，由于P3实验室的建设在我国还是新鲜事物，国家于2004年先后也出台了《实验室生物安全通用要求》（GB19489—2004）、《生物安全实验室建筑技术规范》（GB50346—2004）、《兽医实验室生物安全管理规范》等规范和标准。但各单位对《规范》中的具体要求认识不一，做法也很不一致。又由于P3实验室的高危险性和行业的特殊性，因此对设计人员的专业知识要求较高。P3实验室的设计人员不但要熟悉生物安全的要求；还要精通空调通风和净化，尤其要有负压系统的设计经验；更要懂得负压系统的自动控制，即对自控的硬件（变送器、执行器及设备）和软件（编写监控程序、对监控参数的分析和故障的应急处理）以及控制对象的特性都要非常熟悉。只有这样才能设计出既安全可*，又经济实用的生物安全实验室。 笔者在与许多设计师接触时，发现他们的专业知识面比较狭窄，有的没有生物安全的概念，或无负压系统的设计经验（仅有正压系统的设计经验是不够的），更有大多数对自动控制一窍不通，因此设计无从下手，仓促上阵，必然会造成不必要的浪费或留下安全隐患。本文主要针对新的《实验室生物安全通用要求》和《生物安全实验室建筑技术规范》中提出的；“三级和四级生物安全实验室应设置备用排风机，为了保证正在工作的排风机发生故障时，室内负压状态不被破坏，备用排风机必须能自动启动，使系统不间断正常运行”的要求如何实现；以及如何防“倒灌”；如何设置值班系统等关键性的问题，发表自己的一些看法和见解，希望能对我国的生物安全实验室的建设尽到一点微薄之力。一、负压系统的控制方案：为了保证P3实验室各房间（尤其在有全排风的Ⅱ级生物安全柜的实验室房间）的负压和压力梯度，对P3实验室负压系统的通风空调控制通常有以下三种设计方案：1、房间送、排风均为变风量即安全柜开、停时，计算机通过变风量风阀和风机，自动调节送、排风风量，使实验室各房间负压和压力梯度保持不变。从原理上来说此方案实为最理想的方案，即节能又合理。但由于在生物安全柜开、停时，整个系统的总风量和压力需要重新调节和平衡，而且存在多个变量和多个控制对象以及负压系统控制的倒相等问题，因此实现自动控制比较复杂，难度较大，投资成本也高，因此很少采用。2、房间送风为定风量，排风为变风量采用此方案，通常生物安全柜排风管直接接在系统的排风总管上，与房间的排风管分开，即不受房间排风的变风量风阀控制，生物安全柜启用或停止时通过变风量风阀，自动调节房间排风量的大小，以维持室内压力不变。实质上调节房间排风量的大小，也就是在生物安全柜启用或停止时维持房间的总排风量不变。因此系统的总送风和总排风风量也不变，系统始终处于平衡状态，自动控制实现起来比较容易，投资也较省，应用较广。但要注意由于变风量风阀调节具有滞后性，安全柜的启、停过程可能会引起室内负压和压力梯度的波动，甚至有倒灌的可能，必须采取有效措施加以防范。3、房间的送风、排风均为定风量采用此方案，通常生物安全柜的排风管直接接在该房间的排风支管上，安全柜的排风和房间的排风同时受同一个排风定风量风阀的控制，使得生物安全柜在启用或停止时，通过排风定风量风阀维持房间总的排风量不变。因此在生物安全柜启用或停止时，对实验室房间的负压和压力梯度基本无影响，系统比较稳定，控制也很简单，投资较省，属目前最流行，采用最多的方案之一。该方案在设计时要注意,在有全排风的Ⅱ级生物安全柜的实验室房间的风量要留有足够余量，以避免生物安全柜在启用时可能发生“倒灌”现象。2和3两个方案的优点是简单可靠，但不节能。若采用二位定风量阀和双风机的变风量系统，则可以使自动控制变得相对简单，易于实现，符合“安全可靠、节能运行”的原则。二、双风机变风量系统设计方案根据《规范》的要求，如何才能做到“保证正在工作的排风机发生故障时，室内负压状态不被破坏，备用排风机必须能自动启动，使系统不间断正常运行”呢？首先要搞清楚什么是负压和压力梯度？“负压”是指室内对大气为负压，而“压力梯度”是指相邻房间之间的压差关系。目前，据我所知，现有已建的P3实验室大多都还不能完全做到《规范》中关于设置备用排风机，保证在风机故障时，系统能不间断正常运行的要求。这是由于判断风机故障，以及备用风机的启动和电动风阀动作的滞后特性所决定的。尤其是在主排风机故障时，送风机和生生物安全柜的排风机如何处理？是停还是不停

[b]高效液相色谱系统适用性试验设计的变化趋势[/b][i]周晓源,李雪茹[/i]高效液相色谱法（HPLC 法）是药物分析中常用的一种定性、定量色谱分析方法。具有较强的专属性，相对较高的检测灵敏度和良好的量化功能。2005版《中国药典》使用 HPLC 法的品种中，色谱系统适用性试验设计有了较大的变化：指标更加细致、周到，检测更重实效，色谱系统适用性的试验用溶液的制备方法也呈现多样化，体现出一些变化趋势。 １． 色谱系统适用性试验的设计与实验目的更加匹配 系统适用性试验的严格细腻程度取决于实验目的。首先应考虑色谱系统被用于何种实验，根据实验目的来设计系统适用性试验。如果一个 HPLC 方法仅用于定性鉴别，就其色谱系统的适用性试验而言可以相对简单宽松，只要可以确保被测成分峰与其他色谱峰有一定的分离度，具有适宜的出峰时间即可达到实验目的。 如果用于定量分析（如含量测定），则除要保证被测成分峰具有适宜的出峰时间外，还需检验系统是否能够保证被测成分峰与其他色谱峰完全分离，分离度一般应在1.5以上，同时还应测试被测成分峰峰面积的重复性是否良好，对照品溶液连续进样5针的峰面积相对标准偏差应不大于２％，被测成分峰的峰型也应基本对称，以保证分离效果和测量精度。对于小峰（如占总面积10％以下的色谱峰）峰面积的定量，或用峰高法定量时，就应对拖尾因子或对称因子加以严格的规定，一般来说，拖尾因子应在 0.95～1.05之间，因为峰的对称性对测量结果影响较大。 如果检查某种药品的有关物质，且还需要分别检查单个杂质和杂质总量，那么系统适用性试验还应有一个重点，就是要有常见杂质难分离物质对分离度的测定指标。此外系统的检测灵敏度试验也就相对比较重要。如盐酸二甲双胍的有关物质检查项下要求： 盐酸二甲双胍与双氰胺的分离度应大于1.5，检测灵敏度要求调节双氰胺峰高为满量程的10％。 如 果色谱系统是一个梯度洗脱系统，有时一个难分离物质对分离度的测试也不能完全达到实验目的。如果在梯度变化的前后均有需要检测的杂质，分离度的测定指标一般应根据需要在梯度变化之前和之后都可加以制订。在梯度洗脱系统中某个成分峰的保留时间也经常用来做系统适用性检测的指标，给出吐峰时间范围，如头孢地尼，主成分头孢地尼峰的保留时间要求22分钟，Ｅ-异构体峰保留时间约为33分钟，理论板数按头孢地尼峰计算应不低于 7000。 在2000年版《中国药典》中，有些标准色谱系统适用性试验的要求就与其色谱系统的实验目的不完全匹配。如有些品种含量测定与有关物质共用一套色谱系统，且有关物质还需要分别检查单个杂质和杂质总量，但系统适用性试验指标仅有一个理论板数的要求，或对分离度的设计为“被测成分峰与相邻杂质峰间的分离度应符合规定”这样一个对系统性能缓冲空间很大的一个指标要求。在2005年版《中国药典》中，这种实属很虚的指标开始减少。如2000年版头孢曲松反式异构体（光降解产物）峰的保留时间应为头孢曲松峰保留时间的1.3倍，两峰之间的分离度应不小于3.0，理论板数按头孢曲松峰计算应不低于1500，2005年版修订为头孢曲松峰和头孢曲松反式异构体峰间的分离度应不小于6.0。２.系统适用性试验用溶液的制备更加注重方便性、实用性和可操作性系统适用性试验用溶液的配制方法，最简单的莫过于用主成分对照品与杂质对照品混合配制，但有些杂质对照品不能得到，如性质不稳定或与主成分理化性质太接近，分离提取技术要求太高，成本太大等，但这些杂质峰恰恰又是与主成分峰最难分离的色谱峰，且较常存在于 药 品中需要检查的，在2005年版《中国药典》中，这一问题得到了较好的解决。如喹诺酮类药物中较常出现光降解产物，而此光降解产物是引起这类药物不良反应的主要因素，所以需要在有关物质检查中做为重点检测的杂质之一。 因 此 ，在2005年 版 《 中 国 药 典 》中，这些药物系统适用性试验用溶液的制备就通 过把对照 品溶液进行 光 照 处理，得到能产生明显光降解产物色谱峰的溶液。 3.实验过程、操作步骤趋于严谨规范 色谱系统适用性试验设计、规定的完备、灵敏度检测试验的规范，溶剂的选择、溶解制备方式等各方面均体现出对实验目的的理解更加明确，对实验细节考虑更加严谨周到，标准的书写格式均更 加规范 、统 一 ，如2005年 版《中 国 药典》收载的 β-内酰胺类抗生素中检查高分子聚合物的品种将原来收载的8个品种的色谱条件与系统适用性试验均修订与新增 13个品种项下书写格式相同，系统适用性试验统一为理论板数以蓝色葡聚糖2000峰计算均不低于……。拖尾因子均应小于2.0，在两种流动相系统中蓝色葡聚糖 2000峰保留时间比值均应在0.93～1.07之间，对照品溶液主峰与供试品溶液中聚合物峰与相应色谱系统中蓝色葡聚糖 2000峰保留时间的比值均应在0.93～1.07之间。

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=116480]实验室通风系统设计手册[/url]

摘 要：数字式量度继电器具有测量精确、设定简单、保护功能多、速度快等优点，是传统的电磁、静态继电器理想的替代产品。本文详细介绍了基于STM32F103R8T6的数字式量度继电器的总体设计方案。该产品能针对不同的对象在实际使用中遇到的多种故障进行保护，使被保护的对象在故障状态下不会产生损坏，提高可靠性，减少损失。关键字：数字式、量度继电器、保护Abstract: The digital measurement relay which has many merit, such as exactitude measurement setting simple, many protect function, speed quick and so on, is the traditional electromagnetism, the static relay ideal substitution product. This article introduced in detail based on the STM32F103R8T6 digital measurement relay's overall project design. this Relay have many protect functions for protecting the objects which using in the errors, to make the objects not damaged in the state of errors, increase the reliability, decrease the loss.Keyword: Digital,Measurement Relay,Protect 0　 引言　　在电力及工业自动化控制系统中，常用各种类型的继电器应用于需要进行状态监控的场合，作为保护的闭锁动作元件或启动元件。目前，大部分用于此类场合的继电器都为静态继电器，完全采用模拟电路设计，参数设置、整定值设定都采用旋钮调节，采用此方式设置精度低、误差大、保护功能单一，不带有显示装置，用户无法从继电器上得知当前各种电参量，且无法组网实现智能化网络化。　　另有一类为多功能综合性保护型继电器，如南京因泰莱的PA100系列综合数字继电器、ABB的615系列继电器，此类型继电器名称上为继电器，其实为多功能继电保护装置，此类型的继电器功能强大，集保护、测量、控制、监测、通讯等多种功能于一体，是高端的电力系统自动化硬件装置，但在许多要求简单的应用场合使用此类继电器则存在使用成本高，功能浪费等缺点。　　本文将要介绍的是一款数字式量度继电器（ASJ系列数字式量度继电器）的设计和应用，该继电器功能上除了具有传统静态继电器具有的特点外，还兼具了方便灵活和智能的特点，具有保护功能较多，灵敏度高，动作时间整定灵活，过欠模式同机整定，实时测量并显示当前电参量的值，相当于在智能电测仪表的基础上增加了保护继电器的功能。1　 继电器的硬件设计　　本数字式量度继电器的硬件电路包括主CPU芯片、电源、信号采集电路、人机交互单元、RS485通讯接口及继电器输出接口（图1）。1.1 主控CPU　　本量度继电器的CPU采用ST公司的基于ARM最新Cortex-M3架构内核的32位处理器STM32F103R8T6，时钟频率最高可达72MHz，内置64K的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口等多种资源，具有极高的性价比。1.2 电源 　　电源是一台设备能否正常、稳定、可靠工作的关键部分，该继电器采用本公司常用的通用开关电源模块。该电源模块输入电压为AC85V～265V，输入频率45Hz～60Hz，具有多路隔离电压输出，满足多种功能对不同供电电压的要求。输出电压稳定、故障率小，输出纹波 1％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。1.3 信号采集电路　　信号采集电路采用互感器隔离输入，将电流、电压等电量信号进行隔离，提高系统的安全性和可靠性。采样信号经放大电路放大后进行A/D转换。图2。1.4 人机交互单元　　人机交互单元采用LED显示和按键输入，系统采用单排四位LED数码管显示各种信息。用户可根据实际需要进行设置。在编程状态下显示菜单及参数。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路使用一片74HC595加三极管构成。1.5 RS485通讯接口　　通讯接口模块采用通用的RS-485、Modbus RTU通讯规约，能实现遥测、遥控、遥信等功能，见图3。1.6 继电器输出接口　　继电器输出接口（图4）是动作的执行机构，当出现故障时，继电器便会产生动作，发出报警或脱扣信号。2　 软件设计　　由于本量度继电器采用数字电路，核心元件采用的是32位单片机，运算速度快（时钟频率72MHz），保护算法都由软件实现，因此，由同一电参量引申而出的保护功能可集成于一体（如测量三相电流可实现过载、欠载、不平衡、断相、相序等多种保护），不像静态继电器那样，不同的保护功能需要不同的模拟电路来实现，导致单个静态继电器往往只有一种保护功能。2.1 程序设计　　本继电器的软件设计主要包括计算、保护、显示、按键、通讯等各种功能子程序。其中计算子程序主要用于进行信号的采集和运算，实时测量保护对象的电参量；保护子程序主要集成有各种保护算法，将测量得到的各种参数与预先设定的值来进行对比，来确定是否有故障出现，及时进行保护；显示、按键子程序用于人机交互；通讯子程序则用于将各种参量通过通讯接口远传给后台控制系统。　　由于程序内容较多，现给出主程序流程（图5）和保护子程序流程图（图6）。2.2 过采样　　在本产品设计时，便定位于既可作为保护继电器使用，又可作为低压电测仪表使用，因此要求本产品的测量精度要高，但出于成本上的考虑，采用主控芯片STM32F103R8T6内部自带的12位AD，为实现高精度的测量，需要在采样上使用过采样的技术。根据奈奎斯特定理可得，每增加一位分辨率，信号必须被以4倍的速率过采样：fos=4w×fs 。其中，w是希望增加的分辨率位数，fs是初始采样频率要求，fos是过采样频率。根据此公式，在采样时将采样频率提高256倍，即将分辨率位数提高4位，达到了16位的分辨率。采用此方法后，本产品的测量精度达到0.5级，完全可以满足作为测量型仪表的要求。由于CPU的速度很快，因此不会因为采用过采样后，采样点和运算量的增加而导致保护速度不够。3　 性能测试3.1 测量精度的测试（电流型）　　试验装置由图7所示，信号发生源采用深圳科陆公司的RTU检定装置CL301V2-R，精度等级0.05。由CL301V2-R输出三相交流电流来测试ASJ的测量精度，测试结果见表1。表1DK输出值ASJ显示值0.100A0.099A1.000A0.999A5.000A4.999A10.000A9.999A　　由GB/T22264.1-200《安装式数字显示电测量仪表》第1部分：定义和通用要求中5.2 基本误差的计算方法，结合表1测量数据可得，精度等级能够满足0.5级。　　计算公式如下：　　仪表的基本误差不应超过公式（1）表示的测量值的绝对误差△。　　　　式中： Ux－被测量的读数值；　　　　　 Um－被测量的满度值；　　　　　 a－与读数值有关的误差系数；　　　　　 b－与满度值有关的误差系数；　　公式（1）中应满足如下关系：a≥4b3.2 动作误差测试（电流型）　　继电器的动作误差是一项重要的指标，因此，需要使用专用的继保测试仪来对ASJ的动作时间误差进行测试。　　这里使用“ZS-740微机继电保护校验仪”来测试ASJ的

无论针对一个或者多个实验室的整体纯水系统，还是整幢实验大楼的纯水系统，实验室家具和研究人员都应在纯水系统设计之初考虑一系列因素。纯水系统的设计、安装、试车、正常运行无不需要使用纯水的研究人员、建筑师、咨询师、承包商、设备处、仪器生产商之间的精诚合作。 首先应考虑的是构成纯水系统的四个子系统中的关键点。为满足今天实验室所使用的高端分析仪器用水需求，一个典型的纯水系统应该包括以下四个部分：　　　 　1)纯水制备系统　　　 　2)纯水储存系统　　　　 3)纯水分配系统　　　　 4)超纯水系统 而实验室纯水系统设计还应考虑的因素是：纯水系统的供货商是否有能力进行整体纯水系统的设计、工程指导、技术支持、售后服务以及系统的验证校验支持。　　　　越来越多的实验室需要遵守FDA和MCA等机构所颁布的GMPs和GLP法规。这些法规的目的在于提高实验室数据的准确性和可靠性。法规同时也规定：应该确保包含纯水系统在内的实验室家具被正确安装、维护、校验，并且是在预期的状态下运行。因此遵守GMP和GLP法规的实验室必须对纯水系统的进行验证。这就需要纯水系统供货商有经过专业培训的人员，经过校验的仪表能够对实验室纯水系统进行安装验证，操作验证并编写操作验证的文件。　　　　因此在选择纯水系统供货商时，就应该对其技术支持和售后服务能力进行评估。一个设计优良的纯水系统，也可能由于不当的安装调试或维护而无法正常运行。　　　　实验室设计不仅仅要考虑以上四个主要的部分。同时也应该了解实验台所占系统的空间等各个部分之间的关系等。这样才能更精确的设计出合理的纯水系统。

[center]数字实验室--LIMS未来发展趋势 [/center][center]中国实验室网 [/center][center]冯金辉[/center][center]（北京中科科仪计算技术有限责任公司 北京2724信箱 邮编 100080）[/center]　　摘要 LIMS出现于八十年代，九十年代在西方迅速普及。目前国内也掀起了LIMS的热潮。LIMS从最初仅仅完成数据存储、有限的网络功能，发展到现在已经可以处理海量数据，具备完善的管理职能，并且能够运行于Internet之上，极大的提高了实验室的运行效率，大幅度节约了实验室的运营成本。今后，LIMS将朝着数据挖掘、集成最新、最先进的专用分析方法、结合GIS技术、宽带网络技术、以及电子商务技术的方向发展。成为一个功能极其完备的复杂系统。在文章最后，针对LIMS用户提出了一些有意义的建议。　　关键词 LIMS，实验室管理、Internet、Analysis Method, GIS, WEB一、 引言1 LIMS概念　　实验室信息管理系统（Laboratory Information Management System）英文缩写为 LIMS，就是利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术来对实验室进行全方位管理的计算机软、硬件系统。通过它，实验室可以达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用。　　我们这里提到的实验室包括各种类型的检测和校准实验室，分布于社会经济活动和社会公益活动的各个方面。检测是针对原材料、半成品、成品、自然环境各要素、科学研究过程中以及涉及人身健康诸方面的测试活动；校准则是指各类计量监督、检查部门对仪器的计量进行校准的活动。2 LIMS的发展历史　　LIMS的产生是随着分析测试仪器自动化程度的提高、实验室规模与处理能力的提高而逐步出现的。二十世纪80年代初，大规模集成电路的普及使得仪器的自动化水平大大增强，进而实验室单位时间内所能完成的测试任务大大增加，这就对实验室的管理提出了新的要求。同时随着计算机数据处理能力及数据吞吐量的极大提高，采用计算机信息系统来自动管理实验室成为可能。早期的LIMS以大中型计算机（mainframe）为主，造价比较高，进入九十年代后微型计算机的迅速普及使得 LIMS的造价得到极大的下降， LIMS在西方发达国家迅速得到推广。今天，我们在总结前人经验的基础上，推出了以管理为中心、强调对实验室总体提供管理、运行支持，达到自动化、信息化、无纸化的目标。同时采用最新软件工程方法以及最新技术，迅速向市场推出最新、最好、最实用的 LIMS产品，先期占领国内市场，进而逐步推向国际市场。3 国内LIMS现状　　西方发达国家的 LIMS市场在九十年代就已经完全打开，现在 LIMS已经成为一个标准词汇为大家广为接受，在美国每年要召开一次 LIMS大会，讨论 LIMS的有关问题，在国内， LIMS在九十年代开始为人们所知道，并在石油化工等行业得到了一些初步推广，但总的来说还远没有达到普及的程度。这当然也受到了各种条件的制约：体制、观念、经费等等，但其中起根本作用的是硬件基础条件和人们的观念，试想：如果连计算机都没见过，何谈使用软件？而市场、商品经济观念的落后也制约了 LIMS的推广，如果一个企业不把追求经济效益放在第一位，他是不会考虑 LIMS的。　　可喜的是，通过近几年的信息化建设，国内大部分实验室都配备了自己的局域网系统，各种计算机设备的配置也都是很高档的。但是运行于网上的软件系统却没有！这实际形成了这样一种局面：实验室花大量经费建好局域网后却不知道拿他来干什么！当然，更多的则是在考虑下一步如何上 LIMS这一问题。特别是经过近几年互联网热潮的影响，网络、信息化等观念已经深入人心，甚至出现了诸如"不懂网络就是新文盲"的说法。随着全球经济一体化进程的加快，国家在大力提倡、资助各行业的信息化进程，可以说，目前国内 LIMS市场处于一种天时、地利、人和的最佳时机！二 数字实验室　　LIMS经过了二十多年的发展，在国内也即将普及。但总的说来，各种LIMS产品（国外、国内）的技术水平参差不齐。大多数LIMS产品还是停留数据存储、工作任务安排的水平上，少数LIMS产品达到了管理的层次，可以为实验室的管理者提供管理决策服务。再深层次的应用可以讲都没有。　　尽管如此，这些产品基本上可以让实验室达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到很大的作用。这也正好比较符合目前国内绝大多数实验室的要求。这些实验室的情况是：仪器设备配备比较好，分析测试任务很繁重，迫切需要LIMS来提供辅助管理支持，提高工作效率、降低运行成本。　　随着经济的飞速发展，特别是加入WTO以后，各类实验室的业务也在快速的发展着。这就对LIMS提出了更高的要求。目前的LIMS产品在一个实验室应用超过五年甚至更短的时间就会失去作用。这还只是从实验室的管理角度来看。未来的实验室应当是高度专业化、智能化、系统化、自动化、空间跨距大以及多学科交叉的。因此，现有的以信息管理为主题思想的LIMS将不能使用实验室发展的要求。结合信息技术、数字技术的发展，我们认为未来的实验室将是数字化的！数字化的实验室除了自身专业技术的数字化，实验室的管理、运行都将是数字化的。　　为顺应这种发展的潮流，我们认为数字化的LIMS首先要在专用分析方法上着手，为实验室提供更深层次、专门的、结合其专业最新科研成果的分析方法。只有这样才真正把LIMS的应用提升到了技术的最前沿，满足数字化时代的要求。其次，目前比较热门的GIS（地理信息系统）、宽带网络、电子商务等等都可以引入到LIMS中来。仪器远程控制也是相当重要的一个方面。1 专用分析方法　　通常，大多数LIMS都或多或少的带有一些分析方法。这些方法的多少，技术水平的高低实际上在某种程度上也代表了某一LIMS厂商的专业技术水平。简单的数据处理 　　这里指的是对仪器出来的数据作诸如四则运算之类的简单计算。运算的公式等都可由用户自行设定。基本上，任何一套LIMS都有这个功能。色谱数据工作站　　国内几乎所有的LIMS厂商都包含这项功能。存在的问题是数据处理功能单一，面临被淘汰的危险。因为目前绝大多数仪器都会自带工作站。以谱库为基础的专业方法 　　涉及质谱、核磁、红外等。目前尚未见到都产品面市。Sisc LIMS(北京中科科仪计算技术有限责任公司)正积极开展这项工作。图象分析系统 　　图象处理涉及实验室所属专业知识、计算机图象处理理论等等，典型的交叉学科。难度比较大。目前Sisc LIMS集成了金相图象分析仪、生物图象分析、医学图象分析。专家系统 　　实验室运行一段时间后都会积累大量的数据。如果在此之上建立专家系统，对实验室具有非同寻常的意义。目前Sisc LIMS正积极和铁道部科学研究院、北京航空航天大学合作，开发失效分析专家系统。2 GIS（地理信息系统）　　GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术。例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等。GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合。GIS提供的用于处理地理数据的工具。GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询[1]。　　GIS应用到实验室的管理后，可以提供在空间上更加方便直观的方法。它在如下几个方面能发挥其他技术所不能替代的作用：大型联合实验室 　　这类实验室在空间上分布在广阔的地理区间。如整个长江流域的水质监测系统；大型企业不同生产线周围的检测设备；环境监测的流动检查车等等。对它们的管理往往因为空间位置的不明确而难以开展工作。显然，引入GIS后这个问题可以迎刃而解。

[center]略谈实验室信息管理系统的设计（LIMS）及在企业的实现[/center] [center] 郭强 杜燕臻[/center][center]（济南钢铁公司技术监督处 250101）[/center]　　摘 要：以一个实例简要介绍实验室信息管理系统（LIMS）的产生、发展、企业建立LIMS的作用，以及建立LIMS系统的基本设计思路。 　　关键词：实验室、信息管理系统、LIMS　　计算机技术的进步，促使现代工业技术在快速发展，随着科研和生产技术的不断发展，企业的检验技术也从手工分析发展到仪器分析，检验项目大量增加，对数据的准确性和报出时间的要求越来越严格，数据处理量急速增加，原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应，使用计算机完成数据的收集、分析和处理的管理手段应运而生。在这一背景下，实验室信息管理系统（LIMS）开始出现，并在实际应用中得到了快速发展，成为一项崭新的实验室管理与应用技术。一、实验室信息管理系统（LIMS）简介　　实验室信息管理系统，即LIMS，是Laboratory Information Management System的缩写，它是指通过计算机网络将实验室的分析仪器连起来，通过建立以实验室为中心的分布式管理体系，根据科学的实验室管理理论和计算机数据库技术，建立完善的质量保证体系，实现检验数据网络化共享、无纸化记录与办公、资源与成本管理、人员量化考核，为实验室管理水平的整体提高和实验室的全面管理提供先进的技术支持。　　LIMS技术应用比较广泛，适用于各行业的分析测试实验室，作为成熟的产品在许多发达国家已经得到了广泛的推广与应用。专业单位设计、功能全面的LIMS软件在国内部分比较大的石化行业和地质行业的检测实验室已经有实际应用，而根据自己的实际特点自行开发设计的、具备简单数据管理功能的小型LIMS软件，也早已在各单位的实验室得到了大量应用。二、 LIMS的分类：　　根据其功能，LIMS一般可以分为两大类：　　第一类：纯粹数据管理型　　这类的LIMS软件主要功能一般包括：数据采集、传输、存贮、处理、数理统计分析、数据合格与否的自动判定、输出与发布、报表管理、网络管理等模块。这些功能满足了实验室检验工作的基本需要，功能比较单一，因而计算机网络结构一般比较简单，但比较容易实现，投资比较少，设计好后，一般可以在较长的时间里不需要对网络软硬件进行改变。实验室可以不配备或是配备比较少的计算机网络与数据库维护人员。在计算机应用广泛普及的今天，许多单位自己就可以设计这种软件。 　　第二类：实验室全面管理型　　除了第一类的功能外，这类LIMS软件与网络一般还可以增加：样品管理、资源（材料、设备、备品备件、固定资产管理等）管理、事务（如工作量统计与工资奖金管理、文件资料和档案管理）管理等模块，组成一套完整的实验室综合管理体系和检验工作质量监控体系，除了能够实现对检验数据严格管理和控制外，还能够满足实验室的日常管理要求，功能比较全面，网络结构相应要复杂一些，实现起来要困难一些，投资比较大，而且，往往需要专业单位与实验室合作开发设计。另外，由于实验室的机构设置、职责、管理思路和其他特点可能会随着时间的改变而发生变化，可能需要经常对网络软硬件进行改变。因此，实验室一般需要配备专业的维护与再开发技术力量。如果所用软件与网络结构是其他单位帮助设计，则可能需要支出较多的资金。目前，国际上和国内都有此类商业软件销售。相对而言，国内软件开发商在软件的设计上与国外技术相比还有些差距。在一些国内专业刊物上有相关软件介绍。 三、LIMS技术的发展　　LIMS发展至今，大体经历了以下以个阶段1、雏形期：60年代末期-70年代初期　　这一时期是LIMS设计思想的产生时期，实验室的数据管理仍然停留在手工记录阶段。2、商品化时期：70年代中期-80年代末期　　这一时期的LIMS系统操作一般集中在中心计算机上完成，可以实现一般的数据管理与统计分析功能，数据处理能力比较小，手工处理的工作量仍然比较大，其它功能还没有实现。这个时代的计算机语言和网络技术还不够发达，计算机的价格比较昂贵，需要专业的技术人员编写与维护程序。3、功能完善时期：80年代末期-90年代中后期 　　伴随着这一时期计算机技术的飞速发展，LIMS技术进入一个崭新的发展时期。此时，计算机（PC机）价格开始大幅度下降、而性能却大幅度提高，基于第三方的关系型数据库技术与网络技术已经成熟，系统一般采用PC作为数据终端，网络体系的建立比较容易。C/S构架的数据管理模式成为主流，数据处理能力大大提高。由于实验室规模一般都不大，随着MS Windows、Windows NT操作系统的兴起，基于该平台开发的LIMS开始流行，LIMS开始从DOS平台、UNIX平台逐步过渡到Windows、Windows NT平台，这个时期的产品一般都具有良好的用户界面，操作比较简单，功能比较全面，性能价格比较好，吸引了越来越多的用户。由于新一代数据库和面向对象设计软件的大量涌现，通过简单学习，一般技术人员也可以象专业技术人员一样采用面向对象编程技术简单设计数据管理软件、建设结构简单的网络。 4、网络化产品的兴起：90年代后期-21世纪 　　90年代后期，Internet技术以令人不可思议的速度飞速发展，各行业均被卷入了互联网的大潮之中，网络技术的应用遍及各种工业技术当中。新一代的数据库设计与网络设计都或多或少带上了Internet的特点。采用Internet 、Intranet和Web技术的LIMS开始出现，普遍采用了统一的浏览器界面和以Web服务器为中心的分布式管理体系，使用极其方便，数据的共享和发布更为简单，功能更为全面，软件的二次开发更为容易，这些最新的计算机网络技术在LIMS系统中的应用，代表了今后LIMS技术的发展方向。　　LIMS技术的使用可以带来许多显而易见的效益，比如：　　自动进行数据审核和超标数据监测、提高分析数据的准确性；工作效率大为提高；降低实验室成本消耗；通过对大量样品数据的综合统计分析，可以清楚地观察到数据的变化趋势、有效监测产品质量，为解决出现不合格生产产品及生产工艺变化提供科学依据。借助计算机技术，实验室内部实现网络化全面管理，实现管理和检验工作的有效监督管理，提高整体工作水平。 　　虽然有这么多多的效益，目前还有不少单位对此技术的应用不重视。

[b][b]企业LIMS管理系统的变革之旅[/b][/b] 在当今快速发展的数字化时代，企业实验室管理面临着前所未有的挑战。传统的实验室管理模式，往往依赖于人工操作和纸质记录，不仅效率低下，还容易出错，导致成本上升和竞争力下降。而企业引入LIMS系统后，这一切得到了根本性的改变。 [img]file:///C:/WEMedia/LocalImg/%7B2C6FC0A3-BACC-4DBB-AF74-440467057E29%7D.jpg[/img] [b][b]LIMS系统[/b][/b] LIMS系统作为实验室信息化管理的核心工具，其强大的功能涵盖了样品管理、仪器设备管理、实验计划与执行、数据记录与分析、质量控制等多个方面。白码LIMS系统，作为这一领域的佼佼者，更是以其全面性、灵活性和高效性，赢得了众多企业的青睐。该系统能够根据实验室的具体需求进行个性化设置，满足不同行业实验室的管理需求，帮助实验室实现高效的实验管理和数据记录，提升工作效率和数据质量。 [img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/09/202409121820303612_7264_6639393_3.png!w690x388.jpg[/img] [b][b]白码LIMS管理系统[/b][/b] 自动化数据采集与分析：白码LIMS系统通过接口直接读取检验设备结果，大幅提高了实验检测效率，减少了人工录入的错误和二次实验的成本。同时，系统支持在线填写或设备对接后自动采集检测数据，消除了传统纸质数据传输的繁琐流程。 [img]file:///C:/WEMedia/LocalImg/%7B485541EA-DD4D-4537-87E0-1C730020554D%7D.png[/img] 精准样品追踪与管理：系统使用二维码作为追溯码，实现了对样品从接收、出站到检测的全程精确追踪，提高了样品管理的准确率和效率。此外，全方位样品校验机制确保了样品的质量符合标准和要求。 流程标准化与报告自动化：白码LIMS系统支持自定义数据报表和实验报告模板，能够根据不同的实验项目自动生成实验报告，大幅提高了实验室的工作效率。同时，CMA电子签章认证功能增强了报告的可信度，节省了人力成本。 [img]file:///C:/WEMedia/LocalImg/%7B648FFCAF-22A2-448A-9B8E-505099189FA8%7D.png[/img] 设备实时监控与高效利用：系统提供设备状态实时监控功能，用户可以随时了解设备的运行状态和上次使用日期等信息，提高了设备使用效率，减少了停机时间。 [img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/09/202409121820303426_5553_6639393_3.png!w690x388.jpg[/img] [b][b]应用案例[/b][/b] 水产养殖行业：面对水产养殖过程中复杂的水质检测和病害防控任务，白码LIMS系统通过自动化数据采集和精准分析，大幅提高了水质监测的准确性和及时性，有效预防了病害的发生，保障了水产品的质量安全。 生物医药领域：在生物医药研发过程中，白码LIMS系统通过严格的样品管理和质量控制，确保了实验数据的准确性和可追溯性，为药物研发提供了可靠的数据支持。同时，系统的自动化报告生成功能，大幅提高了研发效率，缩短了新药上市时间。 [img]file:///C:/WEMedia/LocalImg/%7B5F4C624A-1D2E-4C0C-B4A9-DEC1063101F0%7D.png[/img] 环境检测机构：环境检测机构面临着大量的样品检测和数据分析任务。白码LIMS系统通过定制化的解决方案，实现了对样品从接收、处理到检测的全流程管理，提高了检测效率和数据质量。同时，系统的多渠道信息通知功能，确保了任务人员及时了解任务进展情况，减少了任务遗漏的发生。 [img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/09/202409121820305076_5570_6639393_3.png!w690x388.jpg[/img] 总之，白码LIMS系统以其卓越的性能和灵活的定制服务，为众多行业的企业提供了高效的实验室管理解决方案，助力企业实现数字化转型和升级。在未来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，白码LIMS系统必将在更多领域发挥重要作用，推动实验室管理的持续进步和发展。

本文介绍实验室通风系统的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风系统和空调系统的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风系统，并针对不同实验室通风系统进行分析和讨论。 　　一、实验室通风系统简介 　　1. 实验室通风的目的和要求 　　实验室通风与舒适性空调系统的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。 　　实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内排风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部排风系统。 　　实验室的补风一部分来自空调系统直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室排风量的变化而变化；另一部分通过空调系统送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、排风风量和送排风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。 　　2. 通风柜的类别 　　建设现代化的实验室是个综合的系统工程。在装备各种仪器设备及其配套设施的同时，既要考虑供电、给水、排水、送风、排风、净化、排污等要求，还要考虑到对人员、物体、周边环境的安全性，噪音、异味、视觉环境的舒适性，仪器设备的可操作性、功能性，以及信息处理的便捷性。因此，现代化的实验室必须有最佳的设计和高品质的设备去满足。 　　在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。 　　通风柜按照排风方式分类：分为上部排风式、下部排风式和上下同时排风式三类。为保证工作区风速均匀，对于冷过程的通风柜应采用下部排风式，对于热过程的通风柜采用上部排风式，对于发热量不稳定的过程，可在上下均设排风口随柜内发热量的变化调节上下排风量的比例，从而得到均匀的风速。 　　通风柜按照进风方式分类也分三类。通过室内进风在柜内循环后排出室外称为全排风式，这是应用非常广泛的一种类型。 　　当通风柜设置于采暖或对温湿度有控制要求房间时，为节省采暖，空调能耗，采用从室外取补给风在柜内循环后排出室外的方式称为补风式通风柜。 　　再一种就是变风量控制式的通风柜。普通的定风量系统需要人工调整固定叶片的风阀，调节通风柜的排风量，当调节阀门到某一角度时达到希望的面风速。变风量控制是通过调节阀门的传感器改变风量达到给定的面风速，当然标准式成本低、变风量成本高，适用于要求精度高的场合。 　　通风柜按照使用状态分类可分为整体式下部开放式、落地式、两面式、三面玻璃式、桌上式、连体式以及根据不同实验使用需要而设计的对放射性实验的、对合成实验的，对过氯酸实验的专用通风柜。 　　3 通风柜的主要功能 　　通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜。 　　以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。 　　新建的实验室设计有空调，因此通风柜的使用台数必须纳入空调系统的计划。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数日益增多。随之而来的是通风管道，配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要课题。 　　使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风柜应具有如下功能： 　　（1）释放功能：应具备将通风柜内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排至室外的机构。 　　（2）不倒流功能：应具有在通风柜内部由排风机产生的气流将有害气体从通风柜内部不反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风柜与一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并联，通风机尽可能安装在管道的末端（或屋顶处）。 　　（3）隔离功能：在通风柜前面应具用不滑动的玻璃视窗将通风柜内外进行分隔。 　　（4）补充功能：应具有在排出有害气体时，从通风柜外吸入空气的通道或替代装置。 　　（5）控制风速功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s ，有毒或有危险的有害物为0.4―0.5m/s ，剧毒或有少量放射性为0.5―0.6m/s ,气状物为0.5m/s ,粒状物为1m/s 。为了确保这样的风速,排风机应有必要的静压，即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题,通过空气在管道内流动时以7―10m为限，超过10m将产生噪音，通常实验室的噪声（室内背景噪声级）限制值为70dB（A），增加管道裁面积会降低风速，也就降低噪音，考虑到管道的经费和施工问题，必须慎重选择管道及排风机的功率。 　　（6）耐热及耐酸碱腐蚀功能：通风柜内有的要安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体具有极强的腐蚀性。通风柜的台面，衬板、侧板及选用的水咀、气咀等都应具有防腐功能。 　　4. 气体排放处理 　　由于实验室气体排放中存在着很多有毒和酸碱腐蚀性极强的气体，所以在排入大气前要对气体进行过滤处理，通常情况下：酸性气体选用立式酸雾塔；有毒和有机气体选用光学催化净化箱。两种设备分别安装在排风系统末端，立式酸雾塔安装在风机的正压段，光学催化净化箱安装在风机负压段。动物房的气体经过初效和中效过滤后，直接排入大气，但在排风口处做高压喷射流处理，喷射高度在3米以上。 　　二、实验室通风系统设计方法 　　综上所述，实验室通风系统对设备（特别是通风柜）是有一定标准和要求的。抛开设备因素，单纯从系统设计上考虑，实验室通风空调系统的设计要考虑以下几个主要因素：（1）保证实验室的安全性，保证一定数量的换气次数；（2）解决实验室通风系统负压的设计和系统控制；（3）在满足换气次数和全新风条件下，控制能耗。（4）系统稳定可靠。 　　实验室通风设计采用以下步骤和方案： 　　（1）实验室根据工艺要求和功能布置选择一定数量的通风柜，有的还兼有部分局部排风罩。通常校核下来换气次数远远大于10次，一般在20-30次以上，满足换气次数要求。但是此换气次数是按照通风柜最大开启面积计算的通风量，资料和经验表明100台通风柜99%的时间只有18个或更少的人在使用。故还应校核通风柜最小开启面积时的通风量和换气次数，若小于换气次数要求，则增加综合排风系统。 　　（2）实验室通风采用全新风系统，通风柜的排气不在室内循环。由于实验室要求房间相对其他辅助区域为负压。所以实验室的新风量设计为排风量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。 　　（3）通风柜的风量平衡可以采用定风量控制系统，即排风量恒定，送风量和门窗缝隙补充风量恒定。此方法适用于最大排风量满足最小换气次数要求的实验室。 　　（4）对于排风量远大于最小通风量要求的房间还可以采用两段式通风控制系统保证风量平衡，即根据通风柜的位移信号，排风机、送风机有2种送风工况，低风量工况应用于维持最小换气次数的要求，节约能耗。此情形药检所采用了变风量控制系统。通风柜风量变化时，排风量也会相对变小，此时要求放置在屋顶的排风机随着通风柜柜门的位置变化而变频，降低风量，保证通风柜面风速恒定。同时自控系统改变全新风风机的频率，降低风量，维持负压平衡。变风量系统可以降低系统能耗。系统最大、最小换气次数接近则考虑采用定风量系统，使得系统简单，降低初投资。 　　通风系统除上文所述对通风柜有特殊要求外，对其他设备和控制系统也有一定的要求和标准。通风柜的选择除满足排风和捕捉能力外，还要注意需要根据调节门移动而立即改变风量，维持表面风速的恒定。笔者建议系统风量的测定和控制以柜门位移为信号而不是测定表面风速来测定。实验室压力控制和最小通风量的控制除了设备选型因素以外，通风系统设计和控制系统是关键因素，要保证系统的反应时间要足够短（1秒），通风系统不平衡会导致通风柜排风和捕捉能力散失，气流流出实验室，建筑物内压力不稳定。 　　还有一点要注意的是系统应该是压力变化无关型的，即系统风量的变化不会因为风管内静压的变化而使得反应时间缓慢影响系统流量的精确性。压力相关型的系统也会造成系统流量设备无法精确控制，缓慢的反应时间会让送排风设备产生震荡，速度不稳定会有大量的平衡问题存在，波动的送、排风系统使气流平衡复杂化

作者：费亚琴，高龙琴扬州大学　　0引言万能材料试验机是测定材料机械性能的基本设备之一，主要用作对金属、橡胶、塑料、陶瓷和水泥等材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切等机械性能的试验，可完成对材料的强度、塑性、弹性及韧性的检测。随着国际化的不断深入，国内外材料试验机的发展主要呈现出计算机化、数据处理全面化、控制精确化、全面化的特点。　　基于SEP3203嵌入式测控系统设计—，当前万能材料试验机测控系统的开发具有一定的复杂性，要在尽可能小的空间中集成数据采集、处理，人机界面，串行通信等多个功能。传统的单片机由于功能单一，往往无法满足要求，或者即使可以实现，也需要使用大量的MCU协同工作，在信号连接、编程和减少体积方面，都会遇到不小的困难。在裸机上直接开发运行前后台系统的开发、和扩展都很困难，而且这样的系统本质上是一个程序超循环，根本无法测控系统的实时性要求。　　万能材料试验机测控系统不但要求系统能够及时响应随机发生的外部事件，对其进行快速处理，还需要同时执行多个任务，并对每个任务实时响应。如果使用嵌入式系统技术，则可以使用单片嵌入式CPU，集成多种功能，逐步解决存在的问题。　　本文就是基于这样的背景，提出一种基于SEP3203处理器和实时操作系统μC／OS-Ⅱ的高精度万能材料试验机测控系统的实现。　　1系统工作原理　　试验机利用控制器，先经交流伺服单元控制电机运转，再经精密减速器减速后，通过反齿隙游移螺帽由电机带动双螺旋丝杠副，驱动动横梁上下移动，从而实现对试样的加载过程，完成试样的拉伸、压缩等力学性能试验。它的工作原理如图1所示。在做拉力试验或者其他试验时，由于试验机的负荷传感器与试样失去平衡，电桥产生一个弱小的不平衡电压输出。该电压在一定范围内与作用力的大小呈线性正比例关系。然而试样在负荷作用下引起的变形量则通过电子引伸计获得。负荷传感器和电子引伸计输出的小信号都经测量单元放大处理后，送给控制器数据采集输入端进行数据处理，得到力和变形量值，同时绘制出力和变形等特征曲线。此外，动横梁的位移则通过安装在电机转轴上的光电编码器数字测量获得。　　http://design.eccn.com/uploads/article/201104/20110401111807926.jpg　　2测控系统硬件设计　　根据试验机的功能要求和工作原理，该系统硬件体系结构如图2所示。　　2．1核心板和电源模块　　核心板上的处理器采用东南大学博芯公司的SEP3203。SEP3203处理器内嵌了英国ARM公司提供的ARM7TDMI处理器内核，内嵌20KB片上零等待静态存储器；集成了支持黑白、灰度、彩色的LCD控制器；支持用于连接触摸屏通信的SPI协议。一个通道实时时钟模块，85个通用I／O口和18个外部中断源。　　核心板中存储器部分包括8MBSDRAM和2MBNORFLASH。通过扩展插座引入核心板所用到的RESET和WAKEUP功能引脚；通过扩展插座将22位地址线和32位数据线以及未用的控制信号扩展到母板。　　该系统要求多电源供电，如ARM核心板需要3．3V和5V两电源；在系统的外围部件中，LCD控制模块需要5V电源供电；A／D转换模块需要6V电源同时供电；伺服驱动器则需要12V电源供电，所以应该对输入电源进行相应的稳压、分等设计。　　2．2外围通用接口模块　　试验机控制器的外围通用接口模块主要包含通用I／O口、USB接口、JTAG调试口等。在试验机系统中，控制器除了要与上下层通信外，主要还涉及到传感器测量参数的数据采集和伺服控制信号的输出等。同时，开关量也是测控现场最简单且使用较频繁的信号之一，如试验机动横梁的限位开关、液晶显示控制和灯的亮灭等。设计中采用SEP3203的通用I／口来实现这些信号的输入／输出。　　SEP3203提供了85个通用I／O口和18个外部中断源，无需扩展I／O口。使用端口功能时首先在程序里把引脚功能模式定义好，即将每个端口配置为输入模式、输出模式或中断功能模式，每个复用引脚都有对应的寄存器位来选择实际使用的功能模式。该设计中，I／O通道使用双向缓冲器件74LVCH162245A，以增强总线驱动能力。　　此外，系统中还添加了2个USB接口，用于测试结果的输出或作为备用接口。　　2．3信号采集模块　　拉力试验机信号采集模块包括多通道力值采集模块和多通道变形信号采集模块。　　力值和变形是系统所采集的最主要信号。传感器的电压信号输入到模／数转换器CS5530中，CS5530的差动输入端可以直接测量来自传感器的毫伏信号，这简化了与外围电的连接。可编程增益放大器能使放大倍数从1～32进行设定，大大提高了系统的动态特性。多级程控数字滤波器可使数据输出速率得到选择，范围为7．5Hz～3．84kHz，拉力试验机方便了与外设的连接。另外，CS5530内部有一个完整的自校正系统，可以进行自校准和系统校准，从而可消除A／D本身的零点增益和漂移误差，以及系统通道的失调和增益误差。此外，由线性稳压元件7806提供工作电压，以确保信号采集精度。　　2．4人机交互模块　　为了使万能试验机测控系统具有更好的人机交互界面，便于用户调试与操作，需要给其配置显示装置，如LCD液晶显示屏以及信号灯提示等。另外．要进行人机交互，还得有输入装置，使用户可以对ARM主控制器发出命令或输入必要的控制参数等，该系统采用触摸屏输入。　　根据系统的实际需要，液晶显示模块采用240×320黑白4级灰度显示屏，兼容彩色7寸64K彩色TFT液晶屏，触摸屏与LCD合为一体。触摸屏采用AC97+UCB1400工作方式。UCB1400的小体积与低电压(3．3V)特性使其成为新一代PDA应用产品的理想选择。它集成了先进的音频编解码、触摸屏控制器以及电源管理等功能，并以标准、立即可用的产品形态提供客户化功能。UCB1400控制器作为液晶显示屏与ARM的接口，用来直接驱动液晶控制字符、汉字以及图形的显示。借助UCB1400，可以直接利用SEP3203的I／O口模拟液晶的读／写和控制时序，使得ARM对液晶的操作实际上变为ARM对液晶显示控制器UCB1400的操作，从而简化了接口电的硬件连接和软件编程。　　3测控系统软件设计　　μC／OS-Ⅱ是为嵌入式应用而设计的完全可剥离的实时操作系统，可以管理64个任务，其中留给用户的应用程序最多可有56个任务。这种RTOS应用软件的开发过程为：　　(1)根据系统设计方案，明确应用软件的功能；　　(2)结合RTOS的并发特性(或准并发特性)，对应用软件要实现的功能进行大小适当的划分，也就是把应用软件的功能按照一定的原则划分为若干个任务模块；　　(3)对各个任务间的通信和时延进行仔细的确认。　　在μC／OS-Ⅱ中，每个任务都是一个无限的循环，都可能处于以下5种状态：休眠态、就绪态、运行态、挂起态和被中断态。任务状态之间的转换如图3所示。　　http://design.eccn.com/uploads/article/201104/2011040111180891.jpg　　3．1测控系统软件模块分析　　在该系统中，主要实现的功能是测试数据(包括力值、位移值)的采集、测试数据在LCD的显示、伺电机的控制、人机交互以及数据通信等。由于力值和位移值是试验机系统的2项关键数据，将直接表征被测试件的力学性能，对采集的实时性和精度要求都很高，所以就需要在测试过程中连续地将实时力值和位移值传递给主控制器。主控制器将凭借所获取的力值和位移值来确定当前测试状态，确定控制操作。如图4、图5所示。　　http://www.eeworld.com.cn/uploadfile/qrs/uploadfile/201104/20110417015501967.jpghttp://www.eeworld.com.cn/uploadfile/qrs/uploadfile/201104/20110417015502281.jpg　　表中，SysTaskstart的任务主要是完成系统硬件的初始化、用户配置初始化、图形界面GUI的初始化及其他任务的创建等工作。主测试任务TaskTest是整个材料试验机测控系统的核心。该任务用来实现材料试验机的测试逻辑，实时读取力传感器和位移传感器的数值，判断测试状态，依据不同的状态执行相应的控制操作，以完成测试，最后保存测试结果。　　3．2人机交互界面设计　　人机界面是嵌入式系统的重要组成部分，它可以让用户方便地输入参数，执行操作，并及时呈现出必要的信息提示用户。用户在测试材料时，需要频繁地向控制器发出不同的操作命令或更改系统参数，因此友好的人机交互界面是必需的。该系统采用μC／GUI来进行人机界面的设计。μC／GUI是一个源代码的GUI，可以实现Windows风格的图形界面，微型是它的最大特点，同时它占用很小的系统资源，易于移植，功能强大；可以运行在μC／OS-Ⅱ操作系统中；采用了100％的ANSIC编写，可以应用于任何LCD和CPU中；加上其源代码的特点，使用起来非常灵活。　　4结语　　该

1.概述　　本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风系统的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。 　　各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。 一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。　　本文介绍实验室通风系统的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风系统和空调系统的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风系统，并针对不同实验室通风系统进行分析和讨论。

1.概述　　本文作者参与了深圳市药品检验所新建工程空调通风系统的设计，该所是负责深圳市药品、保健品、化妆品、医疗器械等产品检验及质量监督的法定机构，建筑物主要功能是对多种药品及医疗器械进行检验检测。该建筑从功能上分为管理部门、检验部门和配套服务部门。其中检测部门包括药品检验，医疗器械检测，保健品、化妆品检验，公共检测中心，动物房及动物实验室。检测部门总建筑面积约一万平方米。 　　各不同功能实验室分布如下：地上部分实验楼主楼呈Z型，分前楼及后楼，前楼为五层，后楼四层，中间由电梯厅走廊，卫生间及辅助用房连接。主楼底层前楼为检品收发厅及业务科，后楼为留样区及总务库房。主楼的二层，前楼为行政办公，后楼为中药室。主楼的三层，前楼为化学室，后楼为生测室及洁净区细胞实验室。主楼的四层，前楼为抗生素室，后楼（顶层）为洁净区细胞实验室。主楼的五层，前楼（顶层）为保健品化妆品室。北段医疗器械检测楼共四层。一层设有单独的检品收发室。一～三层为医械检测实验及办公室。四层为公共检测中心。　　本文介绍实验室通风系统的特点和要求以及通风柜的选择；介绍实验室通风系统和空调系统的设计方案选择；介绍各检测部门的实验室、仪器室和辅助用房的通风系统，并针对不同实验室通风系统进行分析和讨论。2.实验室通风系统简介　　2.1 实验室通风的目的和要求　　实验室通风与舒适性空调系统的通风设计要求不同，主要目的是提供安全、舒适的工作环境，减少人员暴露在危险空气下的可能。通风主要解决的是工作环境对实验人员的身体健康和劳动保护问题。　　实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内排风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部排风系统。　　实验室的补风一部分来自空调系统直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室排风量的变化而变化；另一部分通过空调系统送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、排风风量和送排风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。