基于物联网的冻干机硅油泄漏监测质谱仪系统及监测方法与流程

[0001]
本发明涉及质谱监测技术领域，具体地，涉及一种基于物联网的冻干机硅油泄漏监测质谱仪系统及监测方法。


背景技术：

[0002]
真空冷冻干燥技术(以下简称冻干技术)是指将含水物料在低温下进行冻结，而后在真空状态下将其中的水分不需经过液体状态而直接升华的技术。采用此种技术进行干燥后的物料的物理、化学和形态基本不变，有效成分损失小、复水性好、密封保存周期长。冻干技术应用广泛，尤其在生物制药领域发挥着重要作用。
[0003]
随着生活水平的不断提高，社会大众的环保意识、健康意识在进一步增强，人们对消费品的品质提出了更高的要求，对各类药品、保健品及冻干食品的需求也越来越大。对各类药品、生物保健品、冻干食品以及固体微粉等制备需求的不断增加将有力地推动冻干技术的进一步发展，使其应用规模不断扩大、应用领域不断扩展。
[0004]
实现冻干技术的仪器称为冻干机，一般来说，冻干机由冻干箱、真空系统、制冷系统以及控制系统构成。冻干箱是冻干机的主体部分，物料的冷冻和干燥在冻干箱中完成，如果冻干箱中被混入杂质，冻干的食品或者药品的质量将会受到影响，因此冻干箱的清洁程度直接影响冻干后物料的品质。进一步，若食品或者药品在冻干过程中混入杂质而没有被发现，一旦作为合格产品被服用/食用而进入人体体内，很可能会对人体健康造成不可预知的影响，因此冻干过程中杂质的检测成为倍受关注的焦点问题。冻干箱中泄漏的硅油是杂质的主要来源，因此实时在线检测冻干机内泄漏的硅油，对保证冻干产品的品质具有重要意义。
[0005]
光谱、色谱、传感器及质谱方法都能够用于硅油泄漏的检测。光谱和传感器特异性不高，只能对特定目标物质进行检测，检测限不足，无法定量分析。色谱的检测方法能够对待测物质进行定量分析，但是检测周期过长。冻干机中的硅油主要用于热传导，硅油泄漏的时间、含量及位置都是随机的，因此，上述光谱、传感器和色谱的方法都不能满足现场实时在线检测冻干机中的硅油泄漏的需要。
[0006]
质谱法作为检测领域的重要方法之一，能够定性定量分析复杂化合物，并且可实现原位的秒级响应检测，成为检测硅油泄漏的新型方法。
[0007]
由于厂房中冻干机数量较多，体积较大，每台冻干机上均配置硅油泄漏监测质谱仪，这导致操作员需要在厂房中不断巡视质谱仪监测状态，耗费大量的体力和精力。如若采用有线网络，则布线复杂成本高昂，且设备的更换和移动均要增加维护成本。
[0008]
专利文献cn105784289a(申请号：cn201610223705.9)公开了一种判断冻干机内硅油泄漏和一次升华干燥结束点的方法，采用质谱仪对冻干过程进行在线扫描，如果在冻干室内检测到分子量为73的(c2h6sio)n有明显上升，则可以断定冻干机有硅油泄漏；如果监测到冻干室内空气各组分所占比重与空载运行时相当，则判断一次升华干燥结束；反之，继续干燥，直至与空载时相当，一次干燥结束。


技术实现要素：

[0009]
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于物联网的冻干机硅油泄漏监测质谱仪系统及监测方法。
[0010]
根据本发明提供的基于物联网的冻干机硅油泄漏监测质谱仪系统，包括监控中心、质谱仪以及多个无线收发器；
[0011]
所述质谱仪连接无线收发器形成监控端，监控端通过网络连接控制中心并通过网络与控制中心进行信息交互；
[0012]
所述质谱仪包括四极质量分析器、电离源及数据采集系统；
[0013]
所述电离源用于将泄漏物质电离为被可四极质量分析器捕获或传输的离子；
[0014]
所述数据采集系统用于收集经过四极质量分析器处理之后的离子信号。
[0015]
优选的，所述质谱仪还包括真空保持设备和真空检测设备；
[0016]
所述四极质量分析器处于质谱仪真空腔中并与真空腔相连接；
[0017]
所述真空保持设备和真空检测设备用于维持四极质量分析器的工作气压。
[0018]
优选的，所述监控中心包括计算机系统和声光报警器；
[0019]
所述计算机系统包括计算机、监视器、键盘鼠标、存储设备和网络路由器；
[0020]
所述监视器与计算机相连，用于提供数据可视化和人机交互界面；
[0021]
所述键盘鼠标与计算机相连，用于提供控制指令输入；
[0022]
所述存储设备与计算机相连，用于提供数据保存和读取；
[0023]
所述计算机系统通过网线或网络路由器与无线收发器连接，计算机系统通过485/232接口与声光报警器连接。
[0024]
优选的，所述无线收发器为zigbee无线收发器；
[0025]
无线网络为zigbee网络。
[0026]
优选的，所述质谱仪为硅油泄漏监测传感器，质谱仪的进样部分与冻干机真空腔体相连。
[0027]
根据本发明提供的基于物联网的冻干机硅油泄漏监测方法，包括：
[0028]
步骤1：运行部署在监控中心计算机上的应用程序，通过无线收发器连接至无线网络，获取无线网络上其他无线收发器的状态；
[0029]
步骤2：开启连接至冻干机的质谱仪，质谱仪控制程序通过无线收发器连接至无线网络；
[0030]
步骤3：在监控中心通过部署在计算机上的应用程序设置目标质谱仪参数并开启监测；
[0031]
步骤4：监控中心计算机上的应用程序在zigbee网络中通过安装在质谱仪上的无线收发器查询质谱仪的运行状态；
[0032]
步骤5：当质谱仪检测到硅油泄漏时，将自身状态置为警报状态；
[0033]
步骤6：监控中心计算机上的应用程序监测到zigbee网络中质谱仪的报警状态，将在监视器上标识出警报，并启动声光报警器。
[0034]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明通过无线网将各个监测质谱仪连接至控制中心，使操作员可以在监控中心实时查看所有设备的状态，并且当设备更迭时，不必进行网络布线，减少了成本。
附图说明
[0035]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0036]
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
[0037]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0038]
实施例：
[0039]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：包括监控中心，以及至少一台质谱仪，无线收发器。
[0040]
步骤1、运行部署在监控中心计算机上的应用程序，通过无线收发器连接至无线网络，获取无线网络上其他无线收发器的状态。
[0041]
其中，所述监控中心应包括计算机系统、无线收发器、声光报警器。所述计算机系统可包括计算机、监视器、键盘、存储设备、网络路由器。
[0042]
其中，所述无线收发射器为zigbee无线收发器。
[0043]
其中，所述无线网络为zigbee网络。
[0044]
步骤2、开启连接至冻干机的质谱仪，质谱仪控制程序通过无线收发器连接至无线网络。
[0045]
其中，所述质谱仪应包含四极质量分析器、电离源、真空保持设备、真空检测设备、电磁阀及数据采集系统。
[0046]
其中，所述质谱仪作为硅油泄漏监测传感器，其进样部分与冻干机真空腔体相连。
[0047]
其中，所述无线收发射器为zigbee无线收发器。
[0048]
其中，所述无线网络为zigbee网络。
[0049]
步骤3、监控人员在监控中心通过部署在计算机上的应用程序设置目标质谱仪参数并开启监测，也可直接在质谱仪上设置开启监测。
[0050]
步骤4、监控中心计算机上的应用程序不断在zigbee网络中通过安装在质谱仪上的无线收发器查询质谱仪的运行状态。
[0051]
步骤5、一旦质谱仪检测到硅油泄漏，将自身状态置为警报状态。
[0052]
步骤6、监控中心计算机上的应用程序监测到zigbee网络中质谱仪的报警状态，将在监视器上标识出警报并启动声光报警器。
[0053]
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部
件内的结构。
[0054]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。