CN101196413A - 一种用于生物安全检测、控制、报警的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生物安全检测、控制、报警的装置及方法，该装置除具有一形成空气通道的壳体、至少一过滤器、一进气口及一出气口，其还包括：至少一风速传感器、至少一压差传感器、至少一风速变送器、至少一压差变送器、一数据处理器、一显示器、一报警器、一风机，上述过滤器为高效过滤器，风速传感器为热球式风速传感器，压差传感器为硅电阻微压差传感器，风速变送器为热球式热平衡型微风风速变送器，压差变送器为硅电阻力平衡式微压差变送器，数据处理器为CPU或MPU数据处理器。该方法可用于上述装置上。本发明可准确检测过滤器(HEPA或ULPA)的失效、破损并准确报警，并在低风速、弱负压时进行自动的补偿和控制。

Description

一种用于生物安全检测、控制、报警的装置及方法

技术领域

本发明涉及生物安全检测技术，特别涉及一种用于生物安全检测、控制、报警的装置及方法。

背景技术

目前随着现代生物技术的发展，生物安全性问题已引起各国生物界广大科技工作者的高度关注。层流罩、超净工作台，生物安全柜等含有各类高效过滤器(简称：HEPA-High-efficiency particulate air filter，高效微粒空气过滤器或ULPA-ultra low particulate air filter超低渗透空气过滤器)的生物净化、生物安全防护产品，都是开展生物技术研究必不可少的试验室重要装备。但在目前广泛使用的这些产品中，都不同程度的存在着生物安全方面的隐患。现有的超净工作台、生物安全柜的检测、控制、报警的装置及方法设计不够理想，在使用过程中或对HEPA的失效、破损难以准确检测，或对HEPA的失效、破损不能准确报警，或对低风速、弱负压无法进行自动的补偿和控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于生物安全检测、控制、报警的装置及方法，可准确检测HEPA的失效、破损，对HEPA的失效、破损准确报警，并在低风速、弱负压时进行自动的补偿和控制。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于生物安全检测、控制、报警的装置，其具有一形成空气通道的壳体、至少一过滤器、一进气口及一出气口，其还包括：至少一风速传感器、至少一压差传感器、至少一风速变送器、至少一压差变送器、一数据处理器、一显示器、一报警器、一风机，其中：风速传感器安装于壳体内并处于过滤器下方，可对过滤器下游的微风进行风速测量，并转换成电信号输出；风速变送器与风速传感器相连，并将风速传感器输入的电信号放大处理并输出至数据处理器；压差传感器安装于壳体内并处于过滤器上方，可对过滤器上游的风压进行测量，将测量的风压值与大气压值之间的差值转换成电信号输出；压差变送器与压差传感器相连，并将压差传感器输入的电信号放大处理并输出至数据处理器；数据处理器对风速变送器输入的电信号和压差变送器输入的电信号进行数据处理后，输出电信号，分别作用于风机、报警器，数据处理器还将预先设置的和实时测量的各项参数值用电信号输出给显示器；报警器安装于壳体外，可接受数据处理器输入的电信号，执行报警指令；风机安装于壳体形成空气通道上，并处于过滤器上方，其接受数据处理器输入的电信号，执行调整风机转速指令，鼓出需要的风量；显示器安装于壳体外，可接受数据处理器输入的电信号，显示预先设置的和实时测量的各项参数值。上述过滤器为高效过滤器或超高效过滤器，风速传感器为热球式风速传感器，压差传感器为硅电阻微压差传感器，风速变送器为热球式热平衡型微风风速变送器，压差变送器为硅电阻力平衡式微压差变送器，数据处理器为CPU或MPU数据处理器。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种用于生物安全检测、控制、报警的方法，使用于上述装置上，包括：步骤一、热球式风速传感器对过滤器下游的微风测量风速，并转换成电信号输出；步骤二、将步骤一所得电信号送入热球式热平衡型微风风速变送器进行放大处理，放大后的信号送入数据处理器，采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理并判断风速是否稳定，若风速稳定，进入步骤三；若风速不稳定，则数据处理器作用于风机，以调整风机的转速：当风速下降时，步骤一所得电信号下降，则作用于风机的电压上升以提高风速，反之，则降低风速；调整风机的转速后，进入步骤一；步骤三、硅电阻微压差传感器对过滤器上游的风压进行测量，将测量的风压值与大气压值之间的差值转换成电信号输出至硅电阻力平衡式微压差变送器，信号经放大后被送入数据处理器；步骤四、数据处理器将硅电阻力平衡式微压差变送器输入的电信号采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理；步骤五、数据处理器储存步骤四所得结果；步骤六、数据处理器判断过滤器是否失效，即将步骤四所得结果与历史数据进行比较，该历史数据包括初始压差值和上次运行时储存的压差值；当测量的压差值小于两倍初始压差值的95％时，进入步骤七；当测量的压差值达到两倍初始压差值的95％时，输出过滤器失效预警电信号至显示器；当测量的压差值达到两倍初始压差值时，输出高效过滤器失效报警电信号至显示器；步骤七、数据处理器判断过滤器是否破损，即将步骤四所得结果与历史数据进行比较，该历史数据包括初始压差值和上次运行时储存的压差值；当测量的压差值小于上次运行时储存的压差值时，输出过滤器的破损报警电信号至显示器，反之，则输出过滤器的正常工作电信号至显示器；数据处理器还将预先设置的和实时测量的各项参数值用电信号输出。

运用本发明提供的装置和方法，可对过滤器(HEPA或ULPA)的工作状态进行实时的、有效的、准确的监测、调整和报警，可避免HEPA或ULPA的超期服役、失效使用，还可使HEPA的使用寿命在保证生物安全的条件下达到极致。另外，本发明还可实现对低风速和弱负压的双重调节作用为生物安全柜的安全运行提供一个恒风速、恒负压的安全环境，将有毒有害悬浮颗粒的泄漏和扩散消灭在萌芽状态。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施例的设备方框图；

图2是图1实施例的电路原理图；

图3是图1实施例中的方法的流程图；

附图标记：1为热球式风速传感器，2为热球式热平衡型微风风速变送器，3为硅电阻微压差传感器，4为硅电阻力平衡式微压差变送器，5为MPU数据处理器，6为报警器，7为风机，8为显示器，9为高效过滤器(HEPA)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

如图1所示，是本发明的一个具体实施例的设备方框图，包括：热球式风速传感器、硅电阻微压差传感器、热球式热平衡型微风风速变送器、硅电阻力平衡式微压差变送器、MPU数据处理器、显示器、报警器、风机。其中：1为热球式风速传感器，可对高效过滤器(HEPA)9下游的微风进行风速测量，并转换成电信号输出；2为热球式热平衡型微风风速变送器，可将热球式风速传感器1输入的电信号进行放大处理并输出；3为硅电阻微压差传感器，可对高效过滤器(HEPA)9上游的风压进行测量，将测量的风压值与大气压值之间的差值转换成电信号输出；4为硅电阻力平衡式微压差变送器，可将硅电阻微压差传感器3输入的电信号进行放大处理并输出；5为MPU数据处理器，是核心部件，可将热球式热平衡型微风风速变送器2输入的电信号采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理并作用于风机7，调整风机7的转速，从而在高效过滤器(HEPA)9下游获得一个恒定的风速；在恒风速条件下，将硅电阻力平衡式微压差变送器4输入的电信号采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理并进行储存和比较，当测量的压差值达到两倍初始压差值的95％时，输出高效过滤器(HEPA)9失效预警电信号，当测量的压差值达到两倍初始压差值时，输出高效过滤器(HEPA)9失效报警电信号；当测量的压差值小于上次运行时储存的压差值时，意味着高效过滤器(HEPA)9已经破损，这时输出高效过滤器(HEPA)9的破损报警电信号；MPU数据处理器还将预先设置的和实时测量的各项参数值用电信号输出。6为报警器，可接受MPU数据处理器5输入的电信号，执行报警指令；7为风机，可接受MPU数据处理器5输入的电信号，执行调整风机转速指令，鼓出需要的风量；8为显示器，可接受MPU数据处理器5输入的电信号，显示预先设置的和实时测量的各项参数值；9为高效过滤器(HEPA)，可将风机7鼓出的风进行过滤处理后送出。

图2是上述实施例的电路原理图，图3则是其中的方法的流程示意图；如图3所示，热球式风速传感器对测量到的微风进行电能转换，转换后的信号送入热球式热平衡型微风风速变送器进行放大处理，放大后的信号送入MPU数据处理器。当HEPA阻力增大导致风速下降时，热球式风速传感器输出信号下降，负反馈系统最终作用于风机，使电机电压上升，风量增加，风速得到提高，反之，风速相应降低；以此获得一个恒定的风速，即恒风速。硅电阻微压差传感器检测静压室与大气的压差，微压差信号输出进入硅电阻力平衡式微压差变送器，信号经放大后被送入MPU数据处理器。在恒风速的前提下，压差变化等同于HEPA阻力的变化，当实测压差等于二倍的初始压差时，意味着HEPA的阻力已经达到失效的标准，即二倍的初阻力。进入MPU数据处理器的测量信号采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理，从而保证了测量的精度、一致性及稳定性。当测量的压差达到两倍初始压差的95％时，设备发出失效预警信号，能使用户有合适的时间进行HEPA的更换专备。当测量的压差达到两倍初始压差时，设备发出失效报警信号，提醒用户及时更换HEPA。由于HEPA的阻力是正向增长，所以，当测得的压差小于上次运行时的压差时，意味着HEPA已经破损，这时设备发出HEPA破损报警。其软件方框图如图3。运用本发明提供的装置，可实现对低风速和弱负压的双重调节作用，即：既能自动补偿由于电源电压变化所造成的低风速、弱负压，又能自动补偿由于HEPA阻力增加造成的低风速、弱负压。另外，恒风速系统也为实时检测报警提供了基础条件。因为，压差的变化既受制于HEPA阻力的变化，也受制于风速变化。必须指出，在不具备恒风速的条件下，单纯依靠压差变化来判断HEPA阻力的变化河据此实施失效报警是不真实的和不准确的，而本发明中对风机的控制解决了这个问题。另外，本实施例的过滤器为HEPA，本发明也可使用于使用ULPA的过滤系统中，当然对采用的超高效过滤器的也是适用的。本发明对于使用多块过滤器的装置也是适用的。

运用本发明提供的装置和方法，可实现对低风速和弱负压的双重调节作用，即：既能自动补偿由于电源电压变化所造成的低风速、弱负压，又能自动补偿由于HEPA阻力增加造成的低风速、弱负压。另外，恒风速系统也为实时检测报警提供了基础条件。因为，压差的变化既受制于HEPA阻力的变化，也受制于风速变化。在不具备恒风速的条件下，单纯依靠压差变化来判断HEPA阻力的变化河据此实施失效报警是不真实的和不准确的。超净工作台和生物安全柜在使用了本发明后，可对HEPA的工作状态进行实时的、有效的、准确的监测、调整和报警，可避免HEPA的超期服役、失效使用和为生物安全柜的安全运行提供一个恒风速、恒负压的安全环境，将有毒有害悬浮颗粒的泄漏和扩散消灭在萌芽状态。另外，还可使HEPA的使用寿命在保证生物安全的条件下达到极致。

Claims (3)

1.一种用于生物安全检测、控制、报警的装置，其具有一形成空气通道的壳体、至少一过滤器、一进气口及一出气口，其特征在于，还包括：至少一风速传感器、至少一压差传感器、至少一风速变送器、至少一压差变送器、一数据处理器、一显示器、一报警器、一风机，其中：

所述风速传感器安装于所述壳体内并处于所述过滤器下方，可对所述过滤器下游的微风进行风速测量，并转换成电信号输出；所述风速变送器与所述风速传感器相连，并将所述风速传感器输入的电信号放大处理并输出至所述数据处理器；所述压差传感器安装于所述壳体内并处于所述过滤器上方，可对所述过滤器上游的风压进行测量，将测量的风压值与大气压值之间的差值转换成电信号输出；所述压差变送器与所述压差传感器相连，并将所述压差传感器输入的电信号放大处理并输出至所述数据处理器；所述数据处理器对所述风速变送器输入的电信号和压差变送器输入的电信号进行数据处理后，输出电信号，分别作用于所述风机、报警器，所述数据处理器还将预先设置的和实时测量的各项参数值用电信号输出给所述显示器；所述报警器安装于所述壳体外，可接受所述数据处理器输入的电信号，执行报警指令；所述风机安装于所述壳体形成空气通道上，并处于所述过滤器上方，其接受所述数据处理器输入的电信号，执行调整风机转速指令，鼓出需要的风量；所述显示器安装于所述壳体外，可接受数据处理器输入的电信号，显示预先设置的和实时测量的各项参数值。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物安全检测、控制、报警的装置，其特征在于，所述过滤器为高效过滤器或超高效过滤器，所述风速传感器为热球式风速传感器，所述压差传感器为硅电阻微压差传感器，所述风速变送器为热球式热平衡型微风风速变送器，所述压差变送器为硅电阻力平衡式微压差变送器，所述数据处理器为CPU或MPU数据处理器。

3.一种用于生物安全检测、控制、报警的方法，其特征在于，包括，

步骤一、所述热球式风速传感器对所述过滤器下游的微风测量风速，并转换成电信号输出；

步骤二、将步骤一所得电信号送入所述热球式热平衡型微风风速变送器进行放大处理，放大后的信号送入所述数据处理器，采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理并判断风速是否稳定，若风速稳定，进入步骤三；若风速不稳定，则所述数据处理器作用于所述风机，以调整风机的转速：当风速下降时，步骤一所得电信号下降，则作用于风机的电压上升以提高风速，反之，则降低风速；调整风机的转速后，进入步骤一；

步骤三、所述硅电阻微压差传感器对所述过滤器上游的风压进行测量，将测量的风压值与大气压值之间的差值转换成电信号输出至所述硅电阻力平衡式微压差变送器，信号经放大后被送入所述数据处理器；

步骤四、所述数据处理器将所述硅电阻力平衡式微压差变送器输入的电信号采用软件非线性曲线拟合的方法进行数据处理；

步骤五、所述数据处理器储存步骤四所得结果；

步骤六、所述数据处理器判断所述过滤器是否失效，即将步骤四所得结果与历史数据进行比较，该历史数据包括初始压差值和上次运行时储存的压差值；当测量的压差值小于两倍初始压差值的95％时，进入步骤七；当测量的压差值达到两倍初始压差值的95％时，输出所述过滤器失效预警电信号至所述显示器；当测量的压差值达到两倍初始压差值时，输出高效过滤器失效报警电信号至所述显示器；

步骤七、所述数据处理器判断所述过滤器是否破损，即将步骤四所得结果与历史数据进行比较，该历史数据包括初始压差值和上次运行时储存的压差值；当测量的压差值小于上次运行时储存的压差值时，输出过滤器的破损报警电信号至所述显示器，反之，则输出过滤器的正常工作电信号至所述显示器；数据处理器还将预先设置的和实时测量的各项参数值用电信号输出。

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