1 引言

生物制藥產業被公認為是二十一世紀的朝陽產業，是生物技術應用最廣泛、成效最顯著、發展最迅速的一個領域。它將生物技術和制藥產業合為一體，涉及到化學、基因學、、生物信息學、病理、物理等各學科，是一個多學科支撐的知識體系。

所謂生物制藥就是把生物工程技術應用到藥物制造領域的過程，其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術，對DNA進行切割、插入、連接和重組，從而獲得生物醫藥制品。廣義的生物制藥包括了基因工程制藥、生化制藥等；而狹義的生物制藥則主要是指基因工程制藥。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料，采用生物學工藝或分離純化技術制備并以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質量制成的生物活化制劑。

在生物制藥工藝過程中，其溫度的測量及控制一直是重要環節之一，它對于生產過程和最終產品的產量和質量有著決定性影響。在生物制藥工藝過程中，往往需要多點同時測溫，并且還要按照預定的溫度規程進行控制。而生物制藥現場往往連線和供電不便，故多點無線測溫是新興的溫度測量及控制的技術，帶有現場總線的系統更是現代測控技術的發展趨勢。

2 系統組成原理

2.1系統組成

2.1.1系統外形

無線測溫系統外形見圖1(左為測溫無線發送模抉，右為測溫無線接收模抉) 。

圖1 無線測溫系統外形

2.2.2 系統電路組成

系統電路組成結構示意框圖見圖2。

圖2 系統電路組成結構示意框圖

測溫無線發送模塊，可以1～n個，n小于256個。測溫無線接收模塊與測溫無線發送模塊之間采用藍牙技術的無線傳輸方式。測溫無線接收模塊可作成多路，其路數依據要求而定，且具有智能控制的現場總線功能。

2.2.3 測溫無線發送模塊電路組成

測溫無線發送模塊電路組成結構示意框圖見圖3。

圖3 結構示意框圖

測溫無線發送模抉內部組成：

（1）溫度變送器

溫度變送器采用一線總線制的高度集成的網絡溫度變送器，即DS18B20。

【1】DS18B20基本性能：

DS18B20數字溫度計是DALLAS公司生產的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。

【2】DS18B20產品的特點：

●只要求一個端口即可實現通信。

●在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。

●實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫。

●測量溫度范圍在－55℃～＋125℃之間。

●數字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。

●內部有溫度上、下限告警設置。

（2）CPU2—微電腦：負責測溫處理，指揮藍牙無線網絡數據傳送。

（3) 藍牙無線模塊：藍牙技術是一種短距(10～15米)無線網絡技術，它能將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統。此處用于無線傳送測溫數據。

（4) 供電：采用光電池供電。本供電系統由硅光電池、充電控制電路和可充電電池組成。因此，測溫無線發送模塊可用于不便提供交流電源供電，或高壓區測溫及移動體（無電源）測溫等場合。

2.2.4 測溫無線接收模塊

1）測溫無線接收模電塊路組成

測溫無線接收模電塊路組成結構示意框見圖4。

圖4 結構示意框圖

測溫無線接收模塊內部組成：

(1) CPU1—微電腦：負責接收藍牙無線發送的測溫信息，驅動顯示。

(2) 藍牙無線模塊：同測溫無線發送模塊；

(3) 電源：采用通用的開關式直流穩壓電源；

(4) 顯示單元：采 0.5寸七段LED數碼管組成顯示單元。

3、創新點

3.1 原理創新

● 采用超小型高度集成的網絡溫度變送器DS18B20

DS18B20數字溫度計是1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便；

● 采用蘭牙無線測溫系統；

● 采用光電池供電。

上述三種技術組合，實現了超小型、低功耗、多路、無線測溫系統，是一項原理創新。

3.2 結構創新

● 采用多個蘭牙無線測溫發射模塊，一個集中蘭牙無線測溫接收模塊結構，是一種多點靈活的無線測溫結構；

● 采用超小型高度集成的網絡溫度變送器，光電池供電的一體化測溫結構。

上述裝置是一種典型的結構創新。

3.3 技術創新

采用超小型高度集成的網絡溫度變送器、蘭牙無線和光電池供電等技術，于屬技術創新。

3.4 應用創新

采用超小型高度集成的網絡溫度變送器、蘭牙無線收發和光電池供電的測溫系統，使用靈活，可用于不方便提供交流供電，特別是移動物體和高電壓場合的測溫，多路無線測溫和集中顯示等場合，將本多點無線測溫系統應用于生物制藥產業，這是一種應用創新。

5、產品主要技術指標

1）測溫范圍：－55～＋125℃。

2）數字溫度計的分辨率：用戶可以從9位到12位選擇。

3）測溫發送裝置數據間隔：約7秒鐘發送一個數據，且可預先設定。

4）測溫精度：±0.5℃。

5）測溫上、下限：可設定，并記憶，停電不丟，可以控制溫度范圍，也可設置超限報警。

6）探頭：不銹鋼管測溫探頭，長度可變，抗腐蝕。

7）藍牙無線數據傳輸：數據傳輸短距(10～15米)，它能用于各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統。此處用于無線傳送測溫數據。

8）蘭牙無線測溫發射模塊：尺寸為84mm×104mm×176mm。其中：176mm為溫度變送器尺寸，其尺寸可位實際需要訂制。

9）測溫無線接收模塊：尺寸為96mm×96mm×110mm。采5寸七段LED數碼管組成顯示單元，顯示測溫值。

10）供電：無線測溫發射模塊，＋5V光電池給充電電池供電，太陽光下，充電8小時，可供測溫發射模塊工作16小時，也可由白熾燈充電。充電狀態由發光二管顯示, 也可就用鋰電池供電。無線測溫接收模塊工作電源為220VAC, 采用直流開關電源供電。

6 結論

生物制藥中的溫度檢測是為了控制制藥過程的溫度，對于生物制藥是十分重要的。目前傳統生物制藥中的溫度檢測多采用熱電偶摸擬方式長線傳輸，易受干擾，且可靠性差，測量精度低，影響生物制藥要求。由于摸擬方式測溫，連線多，不方便多點同時測溫。

用于生物制藥中的多點無線測溫系統，是一種現代多點無線測溫裝置，在生物制藥過程中的實際應用，它能提高生物制藥的測控水平，保證生物制藥的工藝穩定和產品質量。系統采用了超小型高度集成的網絡溫度變送器DS18B20、蘭牙無線收發技術和光電池供電，使系統的體積小，重量輕，且低功耗，智能測溫控溫，其使用靈活，在生物制藥中具有實用和推廣價值。

（編自《電氣技術》，作者為常小青、檀宏杰 等。）