CN111638099A - 用于受控环境空气采样的控制中心 - Google Patents

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CN111638099A CN202010512125.8A CN202010512125A CN111638099A CN 111638099 A CN111638099 A CN 111638099A CN 202010512125 A CN202010512125 A CN 202010512125A CN 111638099 A CN111638099 A CN 111638099A
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Abstract

根据本发明的一方面，提供了一种用于在受控环境中多位置处进行空气采样的系统。该系统包括一个或更多个空气采样装置，其被设置用于监控及检测受控环境中一定体积的空气。控制中心包括可编程逻辑控制器(PLC)并被设置用于监控及控制一个或更多个空气采样装置。一个或更多个触摸式面板显示器与控制中心连接，在该控制中心与用户之间提供人机界面。

Description

用于受控环境空气采样的控制中心
本申请是以下申请的分案申请：申请日：2013年11月7日；申请号：201380061548.0；发明名称“用于受控环境空气采样的控制中心”。
技术领域
本发明涉及用于监控空气污染物的装置及方法。尤其地，本发明涉及用于在受控环境中控制空气采样的基于可编程逻辑控制器的控制中心以及相应的人机界面。
背景技术
生产制造、研究及其它设施中的洁净室，基于相对于大气压的室内空气静压和/或基于与洁净室相邻空间的气压，通常分为两大类。正气压室保持其绝对气压大于大气压，或大于与洁净室相邻空间的气压，或大于两者。这种洁净室的正气压是通过向室内泵入经过滤和/或经调节的空气以及控制流向室外的气流来提供的。相邻空间，可以是生产制造设施或办公室，通常是通过暖气、通风及空气调节(HVAC)系统，或者通过提供通往环境的开口以使相邻空间与大气压达到平衡而保持在大气压或接近大气压。这样，从正压洁净室流出的空气将流向气压较低的相邻空间或者流向大气。
当正气压洁净室被破坏，只要洁净室中的空气污染物不会对相邻空间里的人造成潜在的健康危害，流向相邻空间或者大气的气体一般不会存在问题。通常，用于生产电子产品、航空航天装备、光学系统、军事装备或者进行国防相关研究的洁净室，其中的空气可能不会含有到达一定浓度的气体、蒸汽及微粒物质而对人体健康或者环境存在安全或健康威胁。然而，情况并不总是这样，以上行业中其它的操作可能会产生超过可接受水平的污染物，因此必须防止其未经处理就逸出洁净室。
负气压洁净室保持其绝对气压小于大气压，或小于与洁净室相邻空间的气压，或小于两者。负压是通过以大于经过滤的和/或经调节的空气泵入室内的速度将气体泵出该室来保持的。负压洁净室通常用于当担心洁净室内空气中的污染物可能对相邻空间或环境中的人产生潜在的健康威胁时。
尽管存在对人体健康和环境的影响，特定类型的生产制造及研究操作必须在正气压洁净间中进行，以满足管控要求和行业采用的良好生产质量控制标准及实验室质量控制标准。例如，州法规及联邦法规，包括由国家职业安全与健康研究所(NIOSH)颁布的规定，可能要求必须使用正气压洁净室或负压洁净室。
特别地，美国食品药品管理局(FDA)要求药品生产在洁净室范围内进行，为各生产批次的药品是在洁净环境中生产提供验证及认证。各种FDA法规及标准也明确要求了在洁净室中使用空气采样和/或空气监控仪器，以证明或验证某种药物生产活动中设施的洁净程度。法规还对电子数据的记录、准确度、精密度及洁净室中空气质量监控相关的数据记录作出规定。其它行业也有类似要求，例如生物技术行业。
当前用于检测及监控受控环境中空气质量的系统包括多个与分布式数字控制(DDC)控制中心连接的可灭菌微生物腔(SMA)。SMA-DDC系统的实例包括由宾夕法尼亚州马尔文威尔泰克联合股份有限公司(Veltek Associates Inc.of Malvern,Pennsylvania)生产的SMA-DDC-10及集成的一键式控制系统。其它系统在美国专利号为8,169,330、7,973,668、7,940,188及8,188,874的专利中示出，其公布内容在此通过引用合并。这种系统通常包括基于硬件的界面，使用户得以与空气采样仪器进行交互。
传统空气采样系统的缺点是，由于HCI基于硬件，定制或改变通常很困难而且花费很大。例如，对用户来说要根据其需求的变化以增加或减少监控位置的数目可能很困难或是花费很大。因此，需要一种在受控环境中控制气体采样的系统，其能灵活且以较少花费实现特征的改变，以及提供一致的用户界面。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用于在受控环境中多位置处进行空气采样的系统。该系统包括一个或更多个空气采样装置，其被设置用于监控及检测受控环境中一定体积的空气。控制中心包括可编程逻辑控制器(PLC)并被设置用于监控及控制一个或更多个空气采样装置。一个或更多个触摸式面板显示器与控制中心连接，在该控制中心与用户之间提供人机界面。
附图说明
为了说明的目的，本发明特定的实施例在以下附图中示出。在附图中，相同标号始终指示相同元件。应当理解本发明不限于所示出的确切的排列、尺寸及仪器。在附图中：
图1依据本发明示例性实施例，示出了其中具有洁净室的示例性设施的示意图；
图2依据本发明示例性实施例，示出了用于图1所示洁净室的跟踪/记录及空气采样/监控系统的示意图，包括基于PLC的控制中心及一个或更多个相关联的触摸式面板显示器；以及
图3依据本发明示例性实施例，示出了示例性人机界面的屏幕截图，可显示在触摸式面板上以通过控制中心监控或控制一个或更多个空气采样装置。
具体实施方式
上述传统装置均不能提供重排显示屏的高度灵活性以显示任何数目的与空气采样及监控相关的单个参数，所述参数包括但不限于位置名称、采样时间或空气质量检测时长。由于这些传统装置是不可编程的，当产生新特征时，需要对硬件进行物理性改变。此外，上述传统装置均未考虑到时间样本数据的收集。本发明通过提供灵活的、可编程的空气采样及监控系统克服了这些缺点，系统包括基于可编程逻辑控制器的控制中心及多个相关联的共享统一界面的触摸式面板显示器。
本发明将通过示例性实施例来进行说明。本发明公开了一个或更多个包含本发明特征的实施例。在此公开的内容将提供实施例的样例，包括数据分析的样例，从样例中本领域技术人员将领会各种由发明人建立的新方法及新特征。这些可能在此出现的各种新方法及新特征可以单独地运用或根据需要相互结合地运用。
尤其地，所详述的实施例以及说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“样例性实施例”等都表示所述实施例可以包含特定的特征、结构或特性，但每个实施例并非必须包含特定的特征、结构或特性。此外，这些措辞不一定提及同一个实施例。进一步的，当特定的特征、结构或特性与实施例结合一起描述时，本领域技术人员可以结合其它无论是否明确地描述的实施例而应用这种特征、结构或特性。
本发明的实施例可以在硬件、固件、软件或其任意组合上实施，也可以在没有自动计算机装置时实施。本发明的实施例还可以作为存储在机器可读媒体上的指令实施，可由一个或更多个处理器读取及执行。机器可读媒体可以包括任何以机器可读形式(例如计算机装置)用于存储或传输信息的机构。例如，机器可读媒体可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；PDA中的硬件内存；闪存装置；电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、电子信号、模拟信号等)以及其它。进一步的，固件、软件、程序、指令可在此描述为执行特定操作。然而应当理解，这些描述仅仅为方便起见，实际上这些操作是由计算机装置、处理器、控制器或其它执行所述固件、软件、程序、指令等的装置产生的。
本发明将依据附图以一个或更多个实施例进行描述。附图中，相同的标号指示相同或功能近似的元件。此外，大多数附图标记最左边的数字可指明所述标记首次出现的附图。本发明数个示例性实施例是为说明目的描述，应理解本发明可由附图中未具体示出的其它形式体现。
首先转向图1，这里示出了根据本发明示例性实施例，其中具有一个或更多个洁净室102的示例性设施100的示意图。洁净室102被相邻空间104及室外环境106围绕。相邻空间104可以是具有洁净室102的相同设施100中的一个或更多个房间，且与洁净室102相毗连，例如，单独的生产制造间、另一个洁净室、完成灌装室、研究实验室、办公室等。洁净室102及相邻空间104被分隔物隔离开，例如墙体105。
示例性设施100中的洁净室102能够保持在气压P1，其小于或大于相邻空间104的气压P2及室外环境106的大气压PATM。这是通过HVAC系统(未示出)实现的，将经调节及过滤的空气以图1所示的受控流速QIN泵入洁净室102。从洁净室102内泵出或流出的洁净室102内的空气用QOUT表示。当QIN与QOUT的差值(即QIN-QOUT)大于零时，洁净室102将保持正压。并且，当QIN与QOUT的差值小于零时，洁净室102将保持负压。
现在转向图2，这里示出了根据本发明示例性实施例的空气采样/监控系统200。系统200通常包括控制中心210、空气采样装置260及用户界面或触摸式面板270。控制中心210及触摸式面板270可以包括处理器、显示器、无线装置及存储器，以依据本发明进行操作。触摸式面板270可以是壁挂式、台式、便携式或其结合。
系统200被设置用于跟踪/记录从多个空气采样装置获得的数据。空气采样过程中，来自洁净室102的空气通过系统200的空气采样装置260a-d以收集洁净室102空气中存在的污染物。空气采样装置260在例如美国公布号为2011/0167931的专利中示出，其内容通过引用包含在此。空气采样装置260a-d获得的数据用于监控和收集洁净室102中大气颗粒物数目及其它参数水平，以维持其中进行的实验或生产过程的完整性。
系统200包括控制中心210，可置于相邻空间104或邻近洁净室102或远离(即不直接毗邻)洁净室102。控制中心210可包括模块化端口，例如‘330专利中描述的模块化端口，其中每个端口可与真空线连接。使用这些端口，控制中心210可以被设置为从空气采样装置260a-260d中吸入空气，以及提供由空气采样装置260a-260d执行的空气采样。真空线可通过壁挂式快速分离出口跨接在墙体105上，所述出口置于洁净室102与相邻空间104之间的墙体105上。
系统200进一步包括多个空气采样装置260a、260b、260c及260d，可全部一起置于洁净室102中。在图2所示及在此描述的系统200的示例性实施例中，系统200包括四个空气采样装置260a-260d。应当理解空气采样装置260a-260d的数目不被系统200限制于空气采样装置260的任何特定数量。即系统200实质上可以扩展至任何数目n的空气采样装置260。空气采样装置260a-260d可以是任何已知的用于收集一定体积空气的空气采样装置。‘330专利中描述了适于用作空气采样装置260的一个空气采样装置的实施例，其内容通过引用包含在此。
系统200进一步包括对象265a、265b、265c及265d,置于洁净室102中各个位置。空气采样装置260a-260d被放置以收集洁净室102中的空气污染物，还可以被放置在例如靠近对象265a-265d的位置，其中对象265可以是装置、人员等。特别的，空气采样装置260a-260d可用于收集单独的对象265a-265d周围的空气，即在空气采样过程中吸入对象265a-265d上方的空气，这样空气采样装置260a-260d就能收集到洁净室102中所感兴趣的位置的空气污染物。
控制中心210可连接至真空泵(未示出)、附加的真空线(未示出)或其它装置，为清楚目的在此省略图示。控制中心210用于将气流接通至每个空气采样装置260a-260d，这样空气采样装置260a-260d的任意组合可在整个洁净室102的各个位置同时执行采样周期。在一个示例性实施例中，控制中心210被设置以使每个空气采样装置260a-260d能处理1CFM(28.3升/分钟)的空气，这是执行恰当的采样周期理想的气流速度。
在另一个示例性实施例中，控制中心210被设置以使气流速度能够单独设置，如下所述。控制中心210从触摸式面板270及空气采样装置260a-260d进行数据、指令的通讯。控制中心210分别通过真空连接232a、232b、232c及232d连接至每一个空气采样装置260a-260d。真空连接232a及232b通过连接器114A跨接在墙体105上，真空连接232c及232d通过连接器114B跨接在墙体105上。
然而应当理解，控制中心210、触摸式面板270及空气采样装置260a-260d以任何适当的方式相互通讯。例如，在一个可选择的示例性实施例中，触摸式面板270具有网络地址，控制中心210通过使用这些经共同连接(例如以太网或无线局域网(LAN))的网络地址与不同的触摸式面板270进行通讯。
图2中系统200的示例性实施例示出了四个真空连接232a-232d，每个分别对应于空气采样装置260a-260d。应当理解真空连接232a-232d的数目不被系统200限制于任何具体的连接数量。即系统200实质上可以线性扩展至任意数目n的真空连接232a-232n。此外，尽管示出的控制中心210与触摸式面板270相互以有线通讯，应当理解系统200的这些组件在系统200可选择的示例性实施例中可以无线通讯。
控制中心210包括用于与触摸式面板270a-d相连接的界面，并且控制中心210包括用于与空气采样装置260a-260d相连接的界面。控制中心210检测条件(例如流速、警报条件等)以及将指令(例如开启和/或停止气流)经由各个真空连接232a-232d分配给空气采样装置260a-260d。控制中心210还分别通过连接275及285从触摸式面板270a-d接收数据及指令。通过触摸式面板270a-d、空气采样装置260a-d及控制中心210传送的数据及指令的各个实施例说明如下。
在一个示例性方案中，第一触摸式面板如触摸式面板270a可置于靠近第一空气采样装置如空气采样装置260a的位置，及远离第二空气采样装置如空气采样装置260b的位置。通过与第一触摸式面板270a提供的界面交互，用户可以发出信号，其被发送至控制中心210从而控制或监控第二空气采样装置260b。这样任何空气采样装置260a-d可使用任何触摸式面板270a-d来控制或监控而不论它们的位置。
在另一个示例性方案中，第一空气采样装置260a可以发出警报，警报通知可提交至一个或更多个触摸式面板270a-d而不论它们的位置。例如，在图2所示的示例性设置中，空气采样装置260a发出的警报可被控制中心210检测到，然后与警报相关的信息被转播至替代或除邻近的触摸式面板270a之外的一个或更多个放置较远的空气采样装置260b-260d。这样当检测到警报时，重要的警报信息可以自动提交至用户所在的位置，而不仅仅是警报所在的位置，用户可能在也可能不在那里。然而应当认识到，触摸式面板270相互之间可以直接通讯，例如解除警报信号的激活状态。
如上所述，本发明通过提供更加灵活及可编程的空气采样及监控系统克服了具有硬连接组件的传统空气监控系统的缺点，其包括基于可编程逻辑控制器的控制中心及多个相关联的共享统一界面的触摸式面板显示器。可编程逻辑控制器(PLC)是用于机电过程自动化的数字计算机，包括控制机构例如在此所述的可灭菌微生物腔(SMA)。不同于通用计算机，PLC是专为多个输入及输出管理、扩展的温度范围、抗电气噪声干扰以及耐震耐冲击而设计的。PLC能使用在另外的通用计算机上执行的应用软件来编程。这样的计算机可通过以太网、RS-232、RS-485、RS-422或其它适宜的通信电缆与PLC相连。通常，编程软件提供PLC软件的纠错及排除故障功能，例如通过高亮显示逻辑部分或通过模拟以显示运行中的当前状态。为备份及复原目的，该软件能上传及下载PLC程序。在一些PLC的实施例中，该程序通过程序控制台从个人计算机转移至PLC，程序控制台将程序写入可拆卸的芯片如EEPROM或EPROM。PLC可用于为设置、警报或日常控制目的与用户进行交互。人机界面(HMI)即用于此目的。HMI也被称为HCI、MMI及GUI(图形用户界面)。一个简单的系统可以通过按键和灯与用户进行交互。文本显示器和图形触摸屏也是可用的。
控制中心210可传达由触摸式面板270及空气采样装置260a-260d提供的用于实时追踪及监控系统200的数据及指令，以及在控制中心210维护的数据库290中记录数据及指令。尽管系统200在此描述为包括数据库290，应当理解系统200不受此限制。在其它示例性实施例中，元件290是电子表格、纯文本文件或其它存储于计算机可读媒体的数据结构。
空气采样装置260a-260d被设置为在运行中独立监控各种数据，例如在空气采样过程中。这种数据包括任何由各个空气采样装置260a-260d检测到的流速、由各个触摸式面板270产生的警报信号等。例如，触摸式面板270监控及显示在它们各自空气采样装置260a-260d上测得的实际流速。当流速偏离+/-0.5％(即不在0.95-1.05CFM或26.9-29.7升/分钟这个范围内)，那么相应的空气采样装置260a-260d可发出警报信号。
此示例性实施例另一方面提供了，控制中心210将从触摸式面板270处接收到的任何数据及警报信号传达至一个或更多个其它触摸式面板270，以使它们可激活各自的可视警报指示器及有声警报器。数据及警报信号可由控制中心210独立监控及控制。
在一个实施例中，当空气采样装置260a-260d中的一个检测到低流速时，例如当检测到的流速降至低于1CFM或任何其它适当及可被设置的阈值时，控制中心210可提供一种或多种类型的警报以提醒用户低流速的状况。例如，灯光或声音可被激活，包括频闪灯、彩灯、鸣笛及预录的音频文件。除此之外或可选择的，使用基于PLC的控制中心210，升级协议可被执行，借以采取预定义顺序的步骤，以应对用户未能在预定义期间内处理/停止警报。例如，紧接在最初的警报条件被触发后，低流量位置的可视化地图可在设施环境中示出和/或高亮显示。如果警报未经用户应答(ACK)继续发出，升级协议中的下一步骤可被执行。如果五分钟后未收到ACK，电子邮件会发送至管理员或其他指定用户。如果十分钟后未收到ACK，电子邮件会发送至扩展名单上的用户/管理员。如果十五分钟后未收到ACK，短讯服务(SMS)文本信息会发送至一个或更多个用户。如果二十分钟后未收到ACK，电话会自动播打至一个或更多个用户以及播放指定预录的声音文件。如果仍然未收到ACK，讯息会发送至远离该设施的专门应对这种警报的不同用户或一组用户。
在运行过程中，控制中心210还监控与空气采样相关的数据。例如，控制中心210通过控制中心210的端口监控流速，不论控制中心210的单独端口是否通电，也不论端口是否处于空气采样模式和/或在空气采样周期中经历空气流量错误。控制中心210可将任何数据传送至触摸式面板270。
这样，如图2所述，系统200进一步包括一个或更多个触摸式面板270，其通过有线或无线连接275、285连接至控制中心210。如图2所示，触摸式面板270可与空气采样装置260a-260d一同置于洁净室102中，也可与控制中心210一同放置，或放置在洁净室102外面。这样，尽管每个触摸式面板270优选地放置在与各个空气采样装置260相邻的位置，但这非并须。确切的说，触摸式面板270可放置在远离所有空气采样装置260的位置。
触摸式面板270包括用于与控制中心210通讯的界面，用于从控制中心210接收数据及提供指令至控制中心210以将指令转播至恰当的目的地。应当理解触摸式面板270可被设置用于接收任何向在此描述的控制中心210提供的数据及指令。
例如，当控制中心210及触摸式面板270通讯时，触摸式面板270可接收来自控制中心210在空气采样期间收集的数据。如上所述，这种数据可以指示控制中心210的单独端口是否充电，是否处于空气采样模式和/或在空气采样周期中经历空气流量错误。这样，触摸式面板270能够检测到控制中心210每个单独端口的活动状态，从而使用户能够判定设施100中哪里在进行空气采样(即空气采样装置260a-260d中的哪一个当前处于运行中，与采样周期相关的时间等)以及在空气采样装置260a-260d中的哪一个上发生错误。这种数据可进一步指示空气采样装置260a-260d检测到的流速、空气采样装置260a-260d中的警报条件等。这样，触摸式面板270可用于实时显示与系统200组件相关的数据，例如，在空气采样周期中收集的数据或下述的其它数据。
触摸式面板270还可被设置用于向系统200的组件提供指令，例如空气采样装置260a-260d及控制中心210。例如，触摸式面板270还能够用于远程开启或停止设施100中各个空气采样装置260a-260d的采样，因此用户不需要接近控制中心210以行使这些功能。这样，在一个示例性实施例中，触摸式面板270包括各种输入方式，例如触摸屏，其接收用户输入的信息并发送至控制中心210使空气采样装置260a-260d开始运行。触摸式面板270将这些指令传达至控制中心210，因此用户不需要离开触摸式面板270所在的位置(房间)以操作控制中心210或是空气采样装置260a-260d。
在示例性实施例中，控制中心210监控洁净室102中的情况，还可监控其它房间的情况，例如其它洁净室102或房间104。控制中心210包括软件，其包含系统200不同组件的图形表示。控制中心210和/或触摸式面板270可包括软件，使这些图示能够为这些组件从控制中心210接收实时数据，并显示实时数据。
控制中心210还可以被设置以收集、存储与系统200的组件运行相关的数据，以及由系统200的组件提供的指令。控制中心210记录的数据可包括在空气采样周期中获得的数据(对象265a-265d从洁净室如洁净室102中收集空气污染物的时间周期)，以及在培育期获得的数据。这种数据可包括条形码扫描仪扫描的数据、用户输入的数据以及空气采样装置260a-260d和控制中心210监控的数据。控制中心210在数据库290或其它存储器中存储数据及指令。
空气采样周期中获得的数据可包括以下任何数据：(1)对象265a-265d的识别数据；(2)对象265a-265d的位置数据；(3)获得这些位置数据日期及时间；(4)用户的识别数据；以及(5)对象265a-265d到期的日期，可选择的，到期时间。空气采样周期中获得的数据还可包括以下监控到的任何数据：(1)每个单独空气采样装置260a-260d的流速；(2)测得流速的日期及时间；(3)空气采样装置260a-260d产生的流量警戒/警报；(4)控制中心210的单独端口是否充电的指示；(5)控制中心210的单独端口是否处于空气采样模式的指示；(6)控制中心210检测到的空气流量错误；(7)控制中心210检测到的流速；(8)空气采样装置260a-d的识别数据；以及(9)空气采样装置260a-d的位置数据。
培育期获得的数据可包括以下任何数据：(1)条形码扫描仪获得的对象265a-265d的识别数据；(2)条形码扫描仪获得的或产生的对象265a-265d的位置数据；(3)获得这些位置数据的日期及时间，即何时进行的扫描；(4)操作条形码扫描仪的人员的识别数据；(5)用户输入的备注。应当理解扫描的日期及时间数据可由触摸式面板270或控制中心210内置的电子时钟自动产生。可选择的，这种日期及时间数据可由用户手动输入。该数据还可包括上述空气采样周期中获得的同样的数据。
控制中心210是从系统200各个组件接收到的数据及指令的通道，可在数据库290中记录数据及指令以用于之后的检索，和/或通过控制中心210提供实时监控及显示。在另一个示例性实施例中，触摸式面板270可访问历史数据，例如由控制中心210在数据库290中记录的历史识别数据、位置数据、日期、时间等。使用触摸式面板270时,操作员可以索取选定的对象265a-265d的信息或是个别空气采样装置260的信息。触摸式面板270接收这些选择并将其传到控制中心210。控制中心210响应所需的当前和/或历史数据。例如，使用控制面板270时，操作员能够选择对象265a-265d或空气采样装置260a-260d中的一个。控制中心210响应选定的对象265a-265d或空气采样装置260a-260d的识别数据、历史位置数据、历史扫描时间及日期等。触摸式面板270显示这些历史数据。
为便于系统200的实时监控及有关系统200的数据记录，控制中心210包括任何适当的计算处理器或处理平台，其能够行使在此所述的控制中心210示例性实施例的功能及操作，例如系统200中数据及指令的实时监控，在数据库290中追踪及记录系统200的数据及指令，回顾在数据库290中存储的历史数据。控制中心210可包括电脑可读媒体，包含其上存储的软件编码，当被控制中心210执行时，将使控制中心210行使控制中心210在此所述的任何功能。这样，控制中心210的全部或部分功能如提供远程控制系统200、在数据库290中存储数据及指令、从数据库290中检索存储(历史)数据，可以在计算机可读媒体中存储为计算机可读软件指令，而且可从计算机可读媒体中重新取回及执行以行使在此所述的控制中心210的功能。
用于控制中心210的计算平台优选为基于PLC的计算机或伺服器，或是一个独立系统，或是网络的一部分。应当理解，控制中心210能够在任何数目的位置连接至任何数目的系统200，由此提供了一种用于从单个中心位置检测及控制多个洁净室102的装置。而且同样的功能可以通过安全的网站提供，从这里用户通过网络能够从几乎任何位置远程检测及控制任何数目的系统200，为本发明又增加了另一种灵活度和可访问性。这样，例如控制中心210能将置于第二洁净室的空气采样装置260的警报条件向位于第一洁净室的用户发出警示，第二洁净室分隔并远离第一洁净室；而且第二洁净室中的用户监控第一洁净室中的空气采样装置260以及第一洁净室中的警报清除状况。在进一步的实施例中，如所需，第一洁净室中的触摸式面板270能与第二洁净室中的触摸式面板270进行通讯。
现在转向图3，其更详细地示出了触摸式面板270上显示的人机界面300。图3中示出的界面包括用于测量、监控及控制流速的元件，以及采样周期中在每个空气采样装置260a-260d检测气流错误的元件。
例如，界面300可包括能从多个角度和距离读取的显示器以及使用户能监控或调节空气采样装置260a-260d各种特性的各种按键或其它用户界面元件。相应的，为各个数目n的相应空气采样装置260a-260d提供统一的界面300，每个触摸式面板300可放置于位于整个洁净室102的空气采样装置260a-260d能被测量、监控及控制的位置。
参考图3，界面300包括各个触摸式屏幕部分，用于向用户提供各种功能及信息，以下也可称为“按键”。例如，按键302可以指示警报条件，例如当前流速是否超出可接受的流速误差阈值(例如1CFM)。通过按压按键302，用户可以为一个或更多个空气采样装置260调节此值。按键304也可以显示当前的日期和时间。类似的，通过按压按键304，用户可以调节显示的日期和时间的格式和/或数值。按键306和308使用户能够分别加载和保存被设置或其它数据以被另一个系统输出及分析。
各个纵列310、312、314和316与不同的空气采样装置260a-260d或监控区相关联。如图所示，纵列310-316分别与冻干出料1-4相关联。图像/图标318可与各个纵列310-316相关联，以指示每个空气采样装置260a-260d的流速。图标318还可以是动态的，以进一步为用户增加流速指示的易读性。在示出的实施例中，每个图标318包括五个向下的箭头，每个箭头的长度提供流速的可视化指示。较长的箭头可指示较高的流速，而较短的箭头可指示较低的流速。此外，箭头的方向指示气流的方向，向下的动态箭头可指示向外流的空气，向上的动态箭头可指示向内流的空气。如果区域310-316或空气采样装置260被关闭，那么受影响区域310-316相应的图标318也可关掉/不显示。
320行示出了各个区域310-316与流速相关的按键和信息图标。例如，流速指示322示出了当前流速如1.0CFM。一个或更多个空气采样装置260a-260d的流速能通过按压向上箭头324或向下箭头326来改变，分别升高或降低显示的数据，然后被传送到控制中心210以执行所需的显示流速。
330行示出了与空气采样测试周期和任何警报的启动及状态相关的信息及控件。例如，报时器332显示与当前活跃的或最近完成的空气采样测试周期相关的时间。如报时器332所示，区域310的空气采样测试周期还剩四十三分钟三十五秒。指示器334指示空气采样测试周期当前是否处于运行中(例如，灯亮时指示测试处于运行中，灯灭时指示没有测试在运行)。类似的，指示器336指示空气采样测试周期是否完成(例如，灯亮时指示测试完成，灯灭时指示测试尚未完成)。
启动/重置按键338用于启动或重新启动空气采样装置260a-260d的采样周期，采样周期持续直到用户按下中止按键340确定中止采样周期。在一个实施例中，一个典型的采样周期可持续十分钟至三个小时。
当检测到警报或其它错误情况时，控制中心210可发出警戒/警报，例如当测得的空气采样装置216a、216b、216c或216d的流量超出所需流速时。每个触摸式面板270可包括为各个空气采样装置216a-216d而设的可视警指示器，如纵列310-316所示，如果特定的空气采样装置216a-216d的气流超出所需流速，可视警报指示器会发出指示。
如上所述，当满足预定的警报条件时，控制中心210可被设置以激活警报。界面300还包括警报复位按键342。该警报复位按键342使用户能够在识别采样周期中发生错误的空气采样装置216a-216d后，手动复位(即关闭)所有可视警报指示器。
在一个实施例中，预定的警报条件可包括当一个或更多个空气采样装置216a-216d的气流的实际速度从所需的气流速度偏离预定量时。在这种情况下，控制中心210可被设置以激活可视警报，例如频闪灯和/或彩灯。这样，例如靠近第一空气采样装置260a的第一触摸式面板270a的用户界面300，其能够从中央控制中心210接收到空气采样装置216a-d的状态；以及分别在纵列310、312、314和316中显示该状态。第一用户界面300还能用于通过传递指令信号至中央控制中心210来控制空气采样装置216a-d(例如，开启/关闭，清除警报等)。以及，第一用户界面300能够直接或优选地通过控制中心210发送指令信号至其他触摸式面板270a-d，例如为了清除警报。
除可视警报外，控制中心210可被设置以激活有声警报。例如，有声警报可包括鸣笛及预录的声音文件中的一种。激活该警报也可包括激活升级协议，采取预定义顺序的步骤以应对用户未能在一个或更多个预定义的期间内确认警报。例如，升级协议的第一步，激活警报包括提供一个或所有触摸式面板270的警报条件的位置的可视化地图。如果该警报未确认，例如按下触摸式面板270上的警报重设按键342，电子邮件会发送至一个或更多个指定用户。升级协议中的第三步可包括发送短讯服务(SMS)文本信息至用户的移动装置。如果警报仍然未被确认，电话会自动拨打至一个或更多个用户，以及播放指定预录的声音文件。最后，讯息可发送至远离与警报相关的设施的一个或更多个用户，以处理检测到的警报条件。
应当理解，在一些实施例中，有声警报可持续直到错误情况被解除或被确认，而可视警报指示器在错误情况被解除或被确认后仍可继续保持。这使得用户有时可以在警报信号产生后和/或采样周期后，确定多个空气采样装置216a-216d中的哪一个在采样周期中经历了错误情况。相应的，用户能继续专注于他或她在洁净室102的工作，而无须每次有声错误警报一响就立即检查哪个空气采样装置216a-216d正在经历错误。如果所有的错误情况已被移除以及所有的流速已恢复至所需水平，所有的可视警报指示器将关闭。若任何空气采样装置216a-216d中仍然存在错误情况，可视警报指示器可继续保持。
应当理解，本发明的一个优点包括通过避免对特定组件例如传统的流量开关的需求，简化空气采样装置以及用于监控、控制受控环境中空气采样所必需的相关组件的设置。本发明还提供了重排显示器以显示任何数目的单个参数的高灵活度，该参数与空气采样及监控有关，包括但不限于位置名称、采样时间或空气质量检测时长。由于传统装置并非基于PLC因而不可编程，当产生新特征时，需要对硬件进行物理改变，而且不能进行时间样本数据的收集。本发明通过提供灵活、可编程的空气采样及监控系统克服了这些缺点，其包括基于可编程逻辑控制器的控制中心及多个相关联的共享统一界面的触摸式面板显示器。
本发明的这些及其它优点在上述说明书中对本领域技术人员是显而易见的。相应的，本领域技术人员应当理解，可对上述实施例作出改变或修改而不会违背本发明广泛的发明概念。应当理解本发明不限于此文所述的特定实施例，而是旨在包括所有属于本发明范围及宗旨的改变及修改。

Claims (28)

1.一种用于在受控环境中多位置处进行空气采样的系统，包括：
多个空气采样装置，其被设置用于在受控环境中收集单独的对象周围的空气污染物；
控制中心，包括可编程逻辑控制器(PLC)，并且被设置为：
监控及控制所述多个空气采样装置；以及
在数据库中接受和存储与每个空气采样周期相关的数据，存储在所述数据库中的所述数据至少包括以下之一：
所述一个或更多个对象的识别；
所述一个或更多个对象的位置；
所述多个空气采样装置的识别；
所述多个空气采样装置的位置；
所述多个空气采样装置的流速；
所述测得流速的日期及时间；
在每个空气采样周期内测得的空气流量错误；或者
在每个空气采样周期内产生的警报；以及
连接至所述控制中心的多个触摸式面板显示器，所述多个触摸式面板显示器中的每一个包括触摸屏用户界面，所述触摸屏用户界面用于：
显示通过所述多个空气采样装置的所述实际流速；以及
显示用户界面元件，所述用户界面元件为用户提供在所述多个空气采样装置中启动空气采样周期的功能，并在所述空气采样周期内通过所述多个空气采样装置调整空气的所述流速；以及
为用户提供请求和查看存储在所述数据库中的所述数据的功能；
其中，所述多个触摸式面板显示器中每一个的所述触摸屏用户界面为任何要被编程以及重新编程的触摸式面板显示器提供功能，以控制所述多个空气采样装置的任何一个。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器中的每一个与所述多个空气采样装置放置在一起。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器中的每一个放置在洁净室环境内部。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器通过提供指令至所述控制中心启动所述空气采样周期并调整所述流速。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器包括触摸式面板显示器，所述触摸式面板显示器被设置用于接收与所述多个空气采样装置中的至少一个和所述控制中心相关的信息及警报并在所述至少一个触摸式面板显示器的所述界面中显示所述警报。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器包括第一触摸式面板显示器，所述第一触摸式面板显示器被设置用于与第二触摸式面板显示器进行通讯。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制中心被设置用于在满足预定的警报条件时激活警报。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述预定的警报条件包括当所述多个空气采样装置的实际气流速度从所需气流速度偏离预定量时。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制中心被设置用于激活可视警报。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述可视警报包括频闪灯和彩灯中的一种。
11.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括激活升级协议，由此采取预定义顺序的步骤以响应用户未能在一个或更多个预定义的期间内确认所述警报。
12.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括提供所述警报条件的所述位置的可视化地图。
13.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括发送电子邮件至一个或更多个指定用户。
14.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括发送短讯服务(SMS)文本信息。
15.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括自动拨打电话至一个或更多个用户以及播放指定的预录声音文件。
16.根据权利要求7所述的系统，其中激活所述警报包括发送讯息至远离与所述警报相关的设施的一个或更多个用户。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制中心被设置成与所述多个触摸式面板显示器进行无线通讯。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器包括放置在所述受控环境内部的第一触摸式面板显示器和放置在所述受控环境外部的第二触摸式面板显示器。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个空气采样装置包括可灭菌微生物腔(SMA)。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制中心与真空源进行电子通讯，并被设置以控制所述真空源。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述多个触摸式面板显示器与所述控制中心进行电子通讯，其中所述多个触摸式面板显示器被设置以与所述控制中心进行通讯，用于控制所述真空源，这样所述真空源可使预定体积的空气以所需气流速度通过所述多个空气采样装置中的至少一个。
22.一种用于空气采样的方法，所述方法包括：
在两个或更多个受控环境内部提供两个或更多个空气采样装置；
在所述受控环境外部的位置提供控制中心，通过气流分别与所述两个或更多个空气采样装置中的每一个进行联络；
为所述两个或更多个空气采样装置提供多个触摸式面板，所述多个触摸式面板中的每一个被提供在相应空气采样装置的所述受控环境中的一个位置，所述多个触摸式面板中的每一个与所述控制中心连接且被设置以分别接收来自所述控制中心的包括通过所述两个或更多个空气采样装置的所述实际流速的数据，所述多个触摸式面板中的每一个具有触摸屏用户界面，所述触摸屏用户界面被配置以显示用户界面元件，所述用户界面元件为用户提供在所述空气采样装置的每一个中启动空气采样周期的功能，并通过与所述控制中心的信息交换在所述空气采样周期内通过所述空气采样装置的每一个调整空气的所述流速和显示所述数据；以及
当所述两个或更多个空气采样装置中的任意一个测得的气流速度从所需值偏离预定量时，自动激活在所述多个触摸式面板中的每一个的警报；
其中，所述多个触摸式面板的每一个的所述触摸屏用户界面为要被编程以及重新编程的所述多个触摸式面板的任一个提供功能，以控制所述两个或更多个空气采样装置的任何一个。
23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括步骤：
当在所述两个或更多个空气采样装置中的第二个装置处测得的气流速度从所述所需值偏移所述预定量时，自动激活在所述多个触摸式面板中的第一触摸式面板处的警报。
24.一种用于在多个受控环境中进行空气采样的方法，所述方法包括：
在两个或更多个所述受控环境内部提供两个或更多个空气采样装置；
在所述受控环境外部的位置提供控制中心，通过气流分别与所述两个或更多个空气采样装置中的每一个进行联络；
为所述两个或更多个空气采样装置提供多个触摸式面板，所述多个触摸式面板中的每一个被提供在相应空气采样装置的所述受控环境中的一个位置，所述多个触摸式面板中的每一个与所述控制中心连接且被设置以通过与所述控制中心的信息交换分别接收来自所述控制中心的包括通过所述两个或更多个空气采样装置的所述实际流速的数据和调整所述流速，并通过与所述控制中心交换的信息启动针对所述两个或更多个空气采样装置的一个或更多个的采样周期，所述多个触摸式面板中的每一个包括触摸屏用户界面，所述触摸屏用户界面用于：
显示所述数据；以及
显示用户界面元件，所述用户界面元件为用户提供在所述空气采样装置的每一个中启动空气采样周期的功能，并在所述空气采样周期内通过所述空气采样装置的每一个调整空气的所述流速；
检测所述多个触摸式面板中的一个与用户之间的交互；以及
在所述多个触摸式面板、所述控制中心及所述两个或更多个空气采样装置中的一个或更多个之间交换信息以响应所述检测到的交互；
其中，所述多个触摸式面板的每一个的所述触摸屏用户界面为要被编程及重新编程的所述多个触摸式面板的任一个提供功能，以控制所述两个或更多个空气采样装置的任何一个。
25.一种用于在多个受控环境中进行空气采样的系统，包括：
第一空气采样装置，被设置以在第一受控环境中监控及检测一定体积的空气；
第二空气采样装置，被设置以在第二受控环境中监控及检测一定体积的空气；
第一用户界面和第二用户界面，所述第一用户界面与所述第一空气采样装置相关联，所述第二用户界面与所述第二空气采样装置相关联；以及，
与所述第一用户界面和第二用户界面进行通讯的在所述受控环境外的控制器，其中所述控制器被设置以监控第一空气采样装置和第二空气采样装置，并且在所述第一用户界面或第二用户界面产生警报信号；
其中，所述第一用户界面和第二用户界面被设置以接收来自控制器的包括通过所述第一空气采样装置和第二空气采样装置的所述实际流速的数据，所述第一用户界面或第二用户界面中的每一个包括触摸屏，所述触摸屏用于：
显示所述数据；以及
显示用户界面元件，所述用户界面元件为用户提供在所述空气采样装置的每一个中启动空气采样周期的功能，并在所述空气采样周期内通过所述空气采样装置的每一个调整空气的所述流速；
其中，所述第一用户界面和所述第二用户界面的触摸屏为要被编程和重新编程的所述第一用户界面或所述第二用户界面中的任一个提供功能，以控制所述两个或更多个空气采样装置的任何一个。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述控制器被设置以检测所述第一空气采样装置的警报条件，并且在所述第二用户界面产生警报信号。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述第一用户界面位于远离所述第二空气采样装置的位置，并且所述第二用户界面位于远离所述第一空气采样装置的位置。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述第一用户界面位于靠近所述第一空气采样装置的位置，并且所述第二用户界面位于靠近所述第二空气采样装置的位置。
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