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在醫(yī)藥、電子、食品、航空航天、生物工程、精密加工等領域，相關生產(chǎn)作業(yè)過程中環(huán)境空氣需要滿足較高潔凈度的要求，并符合相關行業(yè)標準，例如制藥行業(yè)需要符合GMP標準?？蛻粢话悴捎昧Ｗ佑嫈?shù)器來針對作業(yè)環(huán)境進行檢測，在國內(nèi)相關檢測設備需要符合國家計量總局頒布的JJF1190-2008《塵埃粒子計數(shù)器校準規(guī)范》規(guī)程的技術要求。
以往客戶僅在項目驗收時采用手持式粒子計數(shù)器針對作業(yè)廠區(qū)內(nèi)相關區(qū)域進行潔凈度檢測，而工程驗收合格投入使用后，則只會定期安排人工進行抽查巡檢，這樣的做法會帶來一系列的問題。
傳統(tǒng)手持式粒子計數(shù)器存在的問題及風險
1、增加了企業(yè)的潔凈成本。人工監(jiān)測將給潔凈廠房帶來額外的人員和設備，增加了潔凈負荷。有些企業(yè)為了能夠確保潔凈室作業(yè)環(huán)境持續(xù)可靠，會連續(xù)不間斷高功率運行FFU風機，這樣做不僅會加快濾網(wǎng)、風機等的壽命消耗，也帶來了能源的浪費。
2、 人工監(jiān)測缺乏采樣點和采樣時間的固定性。在手工操作下，前后兩次采樣點的位置很難保證在同一點，采樣的時間也不能保證在不同班次或日期的同一個相對或時刻。因此，監(jiān)測數(shù)據(jù)之間很難產(chǎn)生相對的聯(lián)系，沒有可比性，不利于判斷系統(tǒng)運行的長期趨勢。
3、定期檢測無法覆蓋所有污染超標風險。在生產(chǎn)過程中環(huán)境的情況往往是變化的，原材料的進出、人員的更換以及產(chǎn)品的變化都將對潔凈室的潔凈程度有所影響。往往在一個班次開始時環(huán)境是滿足要求的，而在結(jié)束時發(fā)現(xiàn)粒子數(shù)超出了標準。由于人工監(jiān)測無法提供連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此無法估計系統(tǒng)是在何時偏離了規(guī)定工況，更無法估計產(chǎn)品的質(zhì)量情況。這就違背了保證潔凈室空氣質(zhì)量，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量的初衷。
粒子計數(shù)器升級在線監(jiān)測的必要性
1、標準對在線監(jiān)測的要求。新版GMP在硬件要求方面，提高了部分生產(chǎn)條件的標準，增加了在線監(jiān)測的要求，特別對懸浮粒子，也就是生產(chǎn)環(huán)境中的懸浮微粒的靜態(tài)、動態(tài)監(jiān)測，對浮游菌、沉降菌(生產(chǎn)環(huán)境中的微生物)和表面微生物的監(jiān)測都作出了詳細的規(guī)定。
2、實現(xiàn)智能自動控制，無需人工參與。在線粒子計數(shù)器，能夠?qū)崟r監(jiān)測潔凈室內(nèi)懸浮顆粒的個數(shù)并及時報警；并具備能夠與FFU風機等凈化設備智能聯(lián)動的功能，始終將環(huán)境內(nèi)懸浮粒子個數(shù)維持在標準要求的較低范圍內(nèi)，這樣做其能耗及設備損耗會控制在較低水平。
3、覆蓋整個生產(chǎn)過程，降低污染風險。7*24小時的連續(xù)不間斷監(jiān)測，大程度保證產(chǎn)品在全流程生產(chǎn)工序中免受污染，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
在線粒子計數(shù)器面臨的挑戰(zhàn)
1、連續(xù)不間斷運行，對壽命的要求。
傳統(tǒng)手持式設備多采用氣泵進行采樣，而氣泵的壽命一般僅有幾千小時，而且成本較高，噪音較大。而且氣泵在運行一段時間后會存在機械磨損，影響檢測性能。
2、連續(xù)不間斷運行，對數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和可靠性的要求。
粒子計數(shù)器在長期運行的過程中，會由于光源的老化及采樣氣泵的磨損，導致測量準確度發(fā)生漂移。由于手持式粒子計數(shù)器可以在每次使用前采用調(diào)零器進行校準，而在線粒子計數(shù)器由于安裝位置的局限，無法實現(xiàn)頻繁的調(diào)零動作，這需要在線粒子計數(shù)器滿足免維護的要求。
3、多點分布式安裝，對設備系統(tǒng)及施工安裝的要求。
潔凈室在線監(jiān)測系統(tǒng)，是一套實時監(jiān)測潔凈區(qū)域潔凈度的在線監(jiān)控管理系統(tǒng)，對潔凈室內(nèi)的多個傳感器進行管理。包括遠程控制、數(shù)據(jù)儲存、歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和趨勢圖，當被監(jiān)測區(qū)域一旦超出限定值系統(tǒng)將自動報警。
四方光電粒子計數(shù)器：潔凈室在線監(jiān)測解決方案
四方光電基于10年光散射技術的研究與創(chuàng)新，推出了激光型粒子計數(shù)傳感器PM5000S與PM3003NS，以及在線粒子計數(shù)器OPC-6500F和OPC-6303P，可廣泛應用于醫(yī)藥行業(yè)、電子行業(yè)、食品衛(wèi)生行業(yè)、光電工程及航空航天等。
1、使用壽命長，滿足7*24小時連續(xù)監(jiān)測。
四方光電在線粒子計數(shù)器OPC-6500F采用大流量渦輪風扇采樣，相對氣泵采樣有更好的壽命表現(xiàn)，能夠滿足10年連續(xù)工作需求。
圖1：激光粒子計數(shù)器PM5000S采樣風扇壽命測試報告
2、恒流采樣，確保長期數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。
在線粒子計數(shù)器OPC-6303P內(nèi)置超聲波流量傳感器，能夠快速準確的監(jiān)測采樣流量，實時進行反饋調(diào)節(jié)，消除了氣泵長時間運行后采樣流量衰減的影響，保證在線粒子計數(shù)器在長期運行過程中的2.83L/min氣泵恒流采樣。
圖2：在線粒子計數(shù)器OPC-6303P內(nèi)部結(jié)構示意圖
3、數(shù)據(jù)精準，與Lighthouse設備線性相關性R²＞0.9。
為了驗證在線粒子計數(shù)器是否能夠滿足實際應用需求，四方光電將樣品送到韓國第三方測試機構進行了PM5000S與Lighthouse手持式粒子計數(shù)器委托對比測試，測試數(shù)據(jù)表明，PM5000S與Lighthouse線性相關系數(shù)R²=0.91，r=0.95
圖3：PM5000與Lighthouse 設備測量值對比圖表
圖4：PM5000與Lighthouse 設備線性相關性分析圖表
4、符合JJF 1190-2008塵埃粒子計數(shù)器校準規(guī)范。
四方光電粒子計數(shù)器檢測性能符合國家計量總局頒布的JJF1190-2008《塵埃粒子計數(shù)器校準規(guī)范》規(guī)程的技術要求，同時我司也可以向企業(yè)用戶提供核心粒子計數(shù)傳感器及解決方案，協(xié)助客戶通過整機的計量認證。
潔凈室在線監(jiān)測的實施辦法
四方光電在線粒子計數(shù)器，能實時監(jiān)測塵埃粒子數(shù)及其他環(huán)境參數(shù)(根據(jù)客戶需求靈活定制)，將受控環(huán)境中的多個測量區(qū)域進行分散式多點采樣，集中式數(shù)據(jù)處理，能實現(xiàn)自動監(jiān)測，并通過自主開發(fā)的上位機軟件完成數(shù)據(jù)儲存、分析、管理。
1、系統(tǒng)布點的方法。
在線粒子計數(shù)器的安裝位置相對手持式粒子計數(shù)器的采樣點更為靈活。首先需要確定關鍵區(qū)域，模擬實際生產(chǎn)過程(如藥品灌裝)，在選定的關鍵區(qū)域內(nèi)通過對各候選粒子采樣點位的靜態(tài)測量和動態(tài)測量結(jié)果，確定塵埃粒子計數(shù)器采樣頭的安裝位置。
2、多點在線監(jiān)測組網(wǎng)。
通過RS485通訊方式將潔凈室內(nèi)不同監(jiān)測點的監(jiān)測結(jié)果上傳到中央處理單元，實時判斷各點位的檢測結(jié)果是否滿足潔凈室等級要求。并可在每個監(jiān)測點設置屏幕，實時能夠了解到各監(jiān)測點的潔凈度。RS485通訊采用兩線制接線方式，其噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜可用長度及傳輸可靠性對比其他通訊方式，信號更加穩(wěn)定可靠。
圖3：左：潔凈室在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖 右：OPC-6500F現(xiàn)場安裝照片
3、系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
四方光電自主開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可實時監(jiān)測和收集各點位的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并及時進行分析處理，同時能夠比對相關標準懸浮顆粒的限值，出現(xiàn)超出標準時及時報警。
圖4：在線監(jiān)測系統(tǒng)界面展示
四方光電企業(yè)介紹
四方光電是一家專業(yè)從事氣體傳感器、氣體分析儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術企業(yè)。四方光電開發(fā)了基于非分光紅外(NDIR)、光散射探測(LSD)、超聲波(Ultrasonic)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)、熱導(TCD)、激光拉曼(LRD)等原理的氣體傳感技術平臺，形成了氣體傳感器、氣體分析儀器兩大類產(chǎn)業(yè)生態(tài)、幾十款不同產(chǎn)品，廣泛應用于國內(nèi)外的家電、汽車、醫(yī)療、環(huán)保、工業(yè)、能源計量等領域。
四方光電是湖北省首批知識產(chǎn)權示范建設企業(yè)，建設有湖北省氣體分析儀器儀表工程技術研究中心、湖北省企業(yè)技術中心，承擔了國家重大科學儀器設備開發(fā)專項、工信部物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項等國家科技開發(fā)項目，累計獲得101項專利，其中包括33項境內(nèi)外發(fā)明專利。四方光電及子公司湖北銳意入選工信部2019年工業(yè)強基傳感器“一條龍”應用計劃示范企業(yè)。四方光電獲得中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應用聯(lián)盟頒發(fā)的“具影響力物聯(lián)網(wǎng)傳感企業(yè)獎”。
憑借長期的技術積淀、良好的產(chǎn)品性能及化視野，四方光電已取得多家國內(nèi)外企業(yè)的認可。四方光電的氣體傳感器已配套于美的、格力、海爾、海信、小米、萊克電氣、魚躍醫(yī)療、飛利浦、大金、松下、一汽大眾、法雷奧、馬勒、德國博世等國內(nèi)外的終端產(chǎn)品。
四方光電的氣體分析儀器廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、冶金、煤化工、生物質(zhì)能源等各個領域，在節(jié)能減排中發(fā)揮重要作用。四方光電非分光紅外氣體傳感器以及基于前述核心氣體傳感技術開發(fā)的便攜式紅外沼氣分析儀、微流紅外煙氣分析儀、紅外煤氣分析儀曾相繼獲得國家重點新產(chǎn)品證書。紅外煤氣分析儀獲得中國儀器儀表學會優(yōu)秀產(chǎn)品獎榮譽，其核心技術獲得湖北省發(fā)明專利金獎。
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