CN1801238A - 科学仪器工作状态监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种主要用于分析、测试和医疗仪器工作状态和使用情况远程实时监测装置。该监测装置是由信号检测、数据处理和远程通讯三部分构成。仪器工作状态信号检测分为接触式和非接触式两种，远程通讯由有线以太网通讯(LAN)、移动通讯(GPRS)和无线局域网通讯(WLAN)构成，可根据具体情况任意选择。用该装置实现了对分布在不同地区的质谱类、电子光学类、波谱类、X射线类、光谱类、色谱类等科学仪器的工作状态和使用情况远程在线监测，并将监测数据实时发送到远程服务器。广大科技工作者和管理人员通过访问服务器能够看到这些仪器的实时运行情况和工作状态，为加强大型科学仪器的监督管理和提高利用率提供了技术支持。

Description

科学仪器工作状态监测装置
技术领域：
本发明公开一种主要用于分析、测试和医疗仪器工作状态和使用情况实时监测的设备，尤其是时可实现远程监测科学仪器工作状态的装置。
背景技术
现有的科学仪器虽然带有码盘式记录器，如日本岛津公司EMX-SM电子探针、Thermo Finnigan的稳定同位素气体质谱仪MAT-251等，可以对仪器加激发源的时间进行自动记录，但不支持液晶显示，更不支持远程数据传输，无法实现网络化监测。
仪器工作站通过控制软件实现了对仪器开关机状态、运行时间、仪器温度等进行监测，同样，仪器工作站也不支持远程数据传输，无法实现网络化监测。
实验室管理信息系统(LIMS)能够自动记录仪器的开关机时间和仪器的工作状态，如仪器的基本信息、使用状况、维护和检验情况、相关技术指标等的记录、查询、归类和统计等。实验室管理信息系统(LIMS)需要仪器具有记录功能并提供接口或通过控制软件实现。这种监测主要集中在某个单位或实验室内，监测仪器的种类和数量也有限。如美国热电、LabWare等公司的实验室管理信息系统(LIMS)，监测的范围主要是单个实验室。中国的实验室管理信息系统(LIMS)，如北京英普思-Inpro LIMS、北京泰立化-TL LAB2000和北京汇博精瑞-LabBuilder LIMS也存在同样的问题。
中国科学仪器协作网和信息化管理系统的建设已形成多层次的大型科学仪器网络信息系统，但协作网尚不具备大型科学仪器工作状态的远程监测功能。由于缺乏有效的大型科学仪器记录系统，不利于国家和部门对大型仪器的管理，不利于使用仪器的科学家掌握仪器的使用情况，影响了大型科学仪器的共享和使用效率。
发明内容：
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够客观记录科学仪器的有效工作机时和工作状态、使用情况，并将监测数据实时发送到远程服务器，可进行远程监测的科学仪器工作状态监测装置。
本发明的目的是通过以下方式实现的：科学仪器工作状态监测装置是由信号检测2、数据处理3和远程通讯4三部分构成：
信号检测2包括接触式检测和非接触式检测，接触式检测是在被监测仪器的控制面板上引出电信号并输入到整流桥5，经整流滤波后驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13；非接触式检测是由光敏三极管7和三极管8组合成探头，探头对准被监测仪器工作状态指示灯，通过指示灯的状态变化驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13；
数据处理3是由单片机13经P1口连接液晶显示模块10，单片机13P0口经地址锁存器11与数据存储器12相连，单片机13的P0、P2口与数据存储器12相连，单片机13的P0口连接日历时钟9；
远程通讯4包括有线以太网通讯(LAN)、移动通讯(GPRS)和无线局域网通讯(WLAN)三种通讯方式。
本发明的目的还可以通过以下方式实现：有线以太网通讯(LAN)是由单片机13的P0[0-7]和P2[0-7]分别与网卡芯片18的数据口和地址口相连，网卡芯片18通过SPI总线与数据存储器19相连，网卡芯片18经网卡隔离滤波器16连接接口17，单片机13驱动网卡芯片18。
移动通讯(GPRS)是由单片机13通过串口与通信模块20和天线21连接，通信模块20通过IIC总线与SIM卡22连接。
无线局域网通讯(WLAN)是由有线以太网(LAN)、无线接入点14和天线15构成，单片机13通过网卡芯片18和网卡隔离滤波器16与无线接入点14和天线15连接。
积极效果：本发明实现了对质谱仪、电子显微镜、X射线仪等不同类型仪器的远程在线监测，并将数据发送到远程服务器，通过网络对分布在不同地区、不同部门、不同单位的大型科学仪器工作状态和使用情况进行监测，使广大科学家能够通过访问服务器看到这些仪器的实时运行情况和工作状态，极大地提高了对大型科学仪器的监督管理和大型科学仪器的利用率。
附图及附图说明
附图1科学仪器工作状态监测装置框图
附图2是附图1的信号检测电路图
附图3是附图1的数据处理框图
附图4是附图1的网络通讯框图
1.大型科学仪器，2.信号检测，3.数据处理，4.远程通讯，5.整流桥，6.光电耦合器，7.光敏三极管，8.三极管，9.日历时钟，10.液晶显示模块，11.地址锁存器，12.数据存储器，13.单片机，14.无线接入点，15.天线，16.隔离滤波器，17.接口，18.网卡芯片，19.存储器，20.通讯模块，21.天线，22.SIM卡。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：科学仪器工作状态监测装置是由信号检测2、数据处理3和远程通信4三部分构成：信号检测2包括接触式监测和非接触式监测；
接触式监测主要是用于没有指示灯变化来反应仪器工作状态的仪器，接触式检测是从被监测仪器的控制面板上直接引出标志仪器工作状态变化的电压量、电流量或开关量的电信号，并通过两个信号输入端到整流桥5，经整流滤波后驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13。
非接触式检测是用于面板上有指示灯变化来反应仪器工作状态的仪器，监测装置与被监测的科学仪器物理上隔离，通过探头光感应获取仪器工作状态信号，以此保证对科学仪器的“零”干扰，非接触式检测是将科学仪器工作状态监测装置的探头对准标志科学仪器工作状态的指示灯，探头感应指示灯的状态变化，通过改变阻抗驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13，探头是由光敏三极管7和三极管8组合而成。
数据处理3包括显示模块10、数据存储器12、日历时钟9和地址锁存器11。单片机13的I/O口P1与显示模块10相连，单片机13经地址锁存后通过地址/数据总线口P0、地址总线口P2与数据存储器12相连，单片机13地址/数据总线口P0和日历时钟9相连。数据处理3对采集到的数据进行处理和存储，准确记录有效机时，显示模块10显示被检测科学仪器的基本信息、实时状态和累计机时等信息。
远程通讯4包括有线以太网(LAN)、移动通信(GPRS)和无线局域网(WLAN)三种。
有线以太网通讯(LAN)是由单片机13译码后通过地址/数据总线P0[0-7]和P2[0-7]分别与网卡芯片18的数据口和地址口相连，网卡芯片18通过SPI总线和数据存储器19相连，网卡芯片18经网卡隔离滤波器16与接口17连接，单片机13驱动网卡芯片18，数据存储器19存储记录器物理地址、IP和网卡上电复位等信息，通过网卡隔离滤波器16隔离网络信号与监测装置的电气信号。
移动通讯(GPRS)是由GPRS通信模块20与SIM卡22连接，单片机13通过串口给GPRS通信模块20发送AT命令，GPRS通信模块20与远程服务器连接后，将被监测的大型仪器的实时工作状态发送到远程服务器。
无线局域网通讯(WLAN)是由有线以太网通讯(LAN)、无线接入点14和天线15构成，通过网卡芯片18驱动无线接入点14，网卡隔离滤波器16经无线接入点14与天线15连接，单片机13通过网卡芯片18和网卡隔离滤波器16驱动无线接入点14工作。
科学仪器工作状态监测装置的工作过程；事先将被监测科学仪器与科学仪器监测装置连接好，当标志被监测科学仪器工作状态变化的电压量、电流量或开关量的电信号启动，监测装置检测到工作状态信号后，就开始记录被检测科学仪器的工作时间，同时把开机信号通过有线以太网(LAN)、移动通信(GPRS)或无线局域网(WLAN)上传到远程服务器上，在远程的计算机上就可以看到被监测科学仪器的工作状态。当被监测科学仪器停止工作，检测的工作状态信号消失，科学仪器监测装置把关机信号和记录的累积开机时间上传到远程服务器上。让广大科技工作者和管理人员随时可以了解到他所关心的大型科学仪器实时运行情况。
用哪种通讯方式上传监测数据，可根据实验室的条件和实验室周围的网络情况任意选择。
如日本电子株式会社(JEOL)生产的JEM-3010超高分辨型透射电镜，在电路板控制加灯丝高压信号的开关上取出电压信号，经信号输入端接入科学仪器工作状态监测装置信号检测2的整流桥5，经整流滤波后驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13，经数据处理3对采集到的数据进行处理和存储，准确记录有效机时，显示模块10显示被监测科学仪器的基本信息、实时状态和累计机时等信息。再经有线以太网(LAN)、移动通信(GPRS)或无线局域网(WLAN)中的任何一种通讯方式上传给远程服务器。在远程的计算机上就可以看到被监测科学仪器的工作状态。当被监测科学仪器停止工作，检测的工作状态信号消失，科学仪器监测装置把关机信号和记录的累积开机时间上传到远程服务器上。
如美国热电集团(Thermo Finnigan)生产的MAT 900XL型扇形磁场高分辨有机质谱仪，其控制面板上设有加高压信号指示灯，把由光敏三极管7和三极管8组合成的探头对准指示灯，通过指示灯的状态变化驱动光电耦合器6，输出中断信号给单片机13，经数据处理3对采集到的数据进行处理和存储，准确记录有效机时，显示模块10显示被监测科学仪器的基本信息、实时状态和累计机时等信息。再经有线以太网(LAN)、移动通信(GPRS)或无线局域网(WLAN)中的任何一种通讯方式上传给远程服务器。在远程的计算机上就可以看到被监测科学仪器的工作状态。当被监测科学仪器停止工作，检测的工作状态信号消失，科学仪器监测装置把关机信号和记录的累积开机时间上传到远程服务器上。

Claims (4)

1、一种用于大型科学仪器工作状态和使用情况的监测装置，其特征在于：是由信号检测(2)、数据处理(3)和远程通讯(4)三部分构成：
a.信号检测(2)包括接触式检测和非接触式检测，接触式检测是在被监测仪器的控制面板上引出电信号并输入到整流桥(5)，经整流滤波后驱动光电耦合器(6)，输出中断信号给单片机(13)；非接触式检测是由光敏三极管(7)和三极管(8)组合成探头，探头对准被监测仪器工作状态指示灯，通过指示灯的状态变化驱动光电耦合器(6)，输出中断信号给单片机(13)；
b.数据处理(3)是由单片机(13)经I/O P1口连接液晶显示模块(10)，单片机(13)P0口经地址锁存器(11)与数据存储器(12)相连，单片机(13)P0、P2口与数据存储器(12)相连，单片机(13)P0口连接日历时钟(9)；
c.远程通讯(4)包括有线以太网通讯LAN、移动通讯GPRS和无线局域网通讯WLAN三种通讯方式。
2、按照权利要求1所说的远程通讯(4)其特征在于，有线以太网通讯LAN是由单片机(13)的P0[0-7]和P2[0-7]分别与网卡芯片(18)的数据口和地址口相连，网卡芯片(18)通过SPI总线与数据存储器(19)相连，网卡芯片(18)经网卡隔离滤波器(16)连接接口(17)，单片机(13)驱动网卡芯片(18)。
3、按照权利要求1所说的远程通讯(4)其特征在于，移动通讯GPRS是由单片机(13)通过串口与通信模块(20)和天线(21)连接，通信模块(20)与SIM卡(22)连接。
4、按照权利要求1或2所说的远程通讯(4)其特征在于，无线局域网通讯WLAN是由有线以太网、无线接入点(14)和天线(15)构成，单片机(13)通过网卡芯片(18)和网卡隔离滤波器(16)与无线接入点(14)和天线(15)连接。
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