一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及過(guò)濾器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備及方法。

背景技術(shù)
高效過(guò)濾器是生物安全實(shí)驗室空調凈化系統的關(guān)鍵，有著(zhù)廣泛的應用，是實(shí)現無(wú)菌環(huán)境的重要設備之一。利用過(guò)濾器有效地控制從室外引入室內的全部空氣的潔凈度，由于細菌都依附在懸浮粒子上，微粒被過(guò)濾的同時(shí)，細菌也能濾掉。對于生物安全實(shí)驗室而言，能否達到和保持設計的潔凈級別，在一定程度上與高效過(guò)濾器的性能及其安裝密切相關(guān)。
高效過(guò)濾器完整性測試是指高效過(guò)濾器及其系統安裝后的現場(chǎng)檢漏，檢測目的主要是檢查過(guò)濾器濾材中的小針孔和其他零部件是否有損壞，如框架密封性、墊圈密封性以及過(guò)濾器構架是否存在漏縫等。從而采取相應的措施進(jìn)行處理和補救，確保系統正常運行。
而在現有技術(shù)中，存在以下問(wèn)題：高效過(guò)濾器完整性測試復雜，不能進(jìn)行在線(xiàn)檢測，高效過(guò)濾器是否滿(mǎn)足要求只能在完整性檢測后才可以得出，這就造成了過(guò)濾器發(fā)生泄漏卻不能發(fā)現，導致不可估量的損失，甚至嚴重危害人的生命安全；工程上，高效過(guò)濾器的更換基本上按時(shí)間1年更換1次。更換的判斷依據很不充分。
此外，框架密封性、墊圈密封性以及過(guò)濾器構架是否存在漏縫等故障具有多發(fā)性、重復性和復雜性特點(diǎn)。如何通過(guò)一些必要硬件設施和科學(xué)的計算評估方法實(shí)現高效過(guò)濾器的健康指數評估，實(shí)現維護和更換的主動(dòng)式提醒，具有很大的現實(shí)意義。由此，本發(fā)明提出一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備及方法。

發(fā)明內容
針對現有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備及方法，目的是解決上述問(wèn)題。
為實(shí)現上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備，包括高效過(guò)濾器，還包括：
壓差傳感器，其安裝在高效過(guò)濾器的側面，檢測高效過(guò)濾器前后的壓差；
風(fēng)速傳感器，其安裝在高效過(guò)濾器的出風(fēng)口位置，監測高效過(guò)濾器出口的風(fēng)速；
激光粒子計數器，其安裝在高效過(guò)濾器的出風(fēng)口位置，監測高效過(guò)濾器出口的粒子數目；
靜壓傳感器，其安裝在高效過(guò)濾器的入口的風(fēng)管管壁上，監測高效過(guò)濾器入口的風(fēng)管的靜壓；
信息處理單元，其與壓差傳感器、風(fēng)速傳感器、激光粒子計數器和靜壓傳感器信號連接；
顯示單元，其與信息處理單元信號連接。
優(yōu)選的，所述壓差傳感器、風(fēng)速傳感器、激光粒子計數器和靜壓傳感器均為可拆卸式，且壓差傳感器、風(fēng)速傳感器、激光粒子計數器和靜壓傳感器通過(guò)4G/5G接口或局域網(wǎng)與信息處理單元相連接。
優(yōu)選的，所述激光粒子計數器可環(huán)繞高效過(guò)濾器的出風(fēng)口進(jìn)行一定速度的擺動(dòng)，便于滿(mǎn)足測試要求。
優(yōu)選的，該方法包括以下步驟：
步驟1、設置健康指數狀況等級：考慮高效過(guò)濾器更換的迫切性，參考健康度指數S分為3個(gè)等級：停機、不健康、健康(0≦S＆lt;0.35)；
步驟2、數值選取：采用多周期內統計不同健康指數狀況等級下的高效過(guò)濾器的壓差P、風(fēng)速U、高效過(guò)濾器前的靜壓Pj、采集到的粒子數目M作為訓練樣本，計算其對應的平均值Pp、Up、Pjp、Mp以及峰值P max、Umax、Pjmax、Mmax，存貯于信息處理單元內；
步驟3、設置允許值：在信息處理單元中設置采集到的粒子數目M允許值Φmax，設置取樣時(shí)間間隔Tm，當M≧Φmax時(shí)，進(jìn)入步驟6，進(jìn)入報警狀態(tài)，當M＆lt;Φmax時(shí)進(jìn)入步驟4；
步驟4、參數計算：計算高效過(guò)濾器單參數健康度Sx，
其中，fx，t代表為基于高效過(guò)濾器的單特征參數x在t時(shí)刻的測量值，fp和fmax基于高效過(guò)濾器的單特征參數x的平均值和峰值；
步驟5、參數設定：設定特征參數x的權重，計算高效過(guò)濾器多參數健康度S，
其中，m為特征參數個(gè)數；ρx為特征參數x的權重，0≤ρx≤1，且ρx為特征參數x的權重的確定按照高效過(guò)濾器完整性測試的故障維修的概率統計后確定；
步驟6、報警：當Φ≧Φmax或者S≧0.65時(shí)，評價(jià)為停機馬上更換高效過(guò)濾器，信息處理單元向控制中心發(fā)出斷電停機報警，并聯(lián)動(dòng)關(guān)停相關(guān)空調涉筆的電路，將高效過(guò)濾器的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示于顯示單元，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助，否則進(jìn)入步驟7；
步驟7、當0.35≦S＆lt;0.65時(shí)，評價(jià)為不健康，高效過(guò)濾器不能長(cháng)期工作，建議調整生物實(shí)驗室工作進(jìn)度，安排合適時(shí)間檢修，將高效過(guò)濾器的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示于顯示單元，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助進(jìn)入步驟3；
步驟8、當0≦S＆lt;0.35時(shí)，評價(jià)為健康，高效過(guò)濾器可以長(cháng)期工作，將高效過(guò)濾器的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示在顯示單元上，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助進(jìn)入步驟3。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：
本發(fā)明提供的一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備及方法，通過(guò)安裝必要的傳感器，采集必要的運行參數，無(wú)線(xiàn)傳輸到信息處理單元，進(jìn)行科學(xué)分析評估，給出健康報告，能夠對框架密封性、墊圈密封性以及過(guò)濾器構架是否存在漏縫等故障進(jìn)行預警和建議。

附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明中激光粒子計數器的擺動(dòng)原理示意圖；
圖3為本發(fā)明的方法流程圖。
圖中：1、壓差傳感器；2、風(fēng)速傳感器；3、激光粒子計數器；4、靜壓傳感器；5、信息處理單元；6、顯示單元；7、高效過(guò)濾器。

具體實(shí)施方式
下面將結合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng )造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
請參閱圖1，本申請提出的實(shí)施例中在于：一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估設備，包括高效過(guò)濾器7、壓差傳感器1、風(fēng)速傳感器2、激光粒子計數器3、靜壓傳感器4、信息處理單元5和顯示單元6，高效過(guò)濾器7的信號為HEPA-H13型，其中，壓差傳感器1安裝于高效過(guò)濾器7的側面，檢測高效過(guò)濾器7前后的壓差，風(fēng)速傳感器2安裝于高效過(guò)濾器7的出風(fēng)口位置，監測出口的風(fēng)速，激光粒子計數器3安裝于高效過(guò)濾器7的出風(fēng)口位置，監測出口的粒子數目，靜壓傳感器4安裝于高效過(guò)濾器7的入口的風(fēng)管管壁上，監測高效過(guò)濾器7的入口的風(fēng)管的靜壓，而壓差傳感器1、風(fēng)速傳感器2、激光粒子計數器3和靜壓傳感器4與信息處理單元5信號連接，信息處理單元5則與顯示單元6信號連接，并且，壓差傳感器1、風(fēng)速傳感器2、激光粒子計數器3和靜壓傳感器4均為可拆卸式，且壓差傳感器1、風(fēng)速傳感器2、激光粒子計數器3和靜壓傳感器4通過(guò)4G/5G接口或局域網(wǎng)與信息處理單元5相連接。
通過(guò)壓差傳感器1、風(fēng)速傳感器2、激光粒子計數器3和靜壓傳感器4對高效過(guò)濾器7的壓損、風(fēng)速以及高效過(guò)濾器7前的靜壓和經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器7后的微粒數量等關(guān)鍵參數進(jìn)行測量采集后，傳輸到信息處理單元5，信息處理單元5對接受的數據存儲分析后，在顯示單元6中以圖表的形式對健康指數進(jìn)行評判并將隱患的處理建議展示出來(lái)。
請參閱圖2，滿(mǎn)足測試要求為滿(mǎn)足測試需要，激光粒子計數器3可環(huán)繞高效過(guò)濾器7的出風(fēng)口進(jìn)行一定速度的擺動(dòng)。
進(jìn)一步的實(shí)施例中，請參閱圖3，一種生物安全實(shí)驗室高效過(guò)濾器的健康指數評估方法，目的在于依據一種適用于生物安全實(shí)驗室的高效過(guò)濾器健康度指數評估裝置采集到的必要的運行參數，分析評估，給出健康指數評價(jià)，能夠對框架密封性、墊圈密封性以及過(guò)濾器構架是否存在漏縫等故障所形成的安全隱患進(jìn)行預警和建議，其步驟為：
步驟1、設置健康指數狀況等級：考慮高效過(guò)濾器7更換的迫切性，參考健康度指數S分為3個(gè)等級：停機S≧0.65、不健康0.35≦S＆lt;0.65、健康(0≦S＆lt;0.35)；
步驟2、數值選取：采用多周期內統計不同健康指數狀況等級下的高效過(guò)濾器7的壓差P、風(fēng)速U、高效過(guò)濾器前的靜壓Pj、采集到的粒子數目M作為訓練樣本，計算其對應的平均值Pp、Up、Pjp、Mp以及峰值P max、Umax、Pjmax、Mmax，存貯于信息處理單元5內；
步驟3、設置允許值：在信息處理單元5中設置采集到的粒子數目M允許值Φmax，設置取樣時(shí)間間隔Tm，當M≧Φmax時(shí)，進(jìn)入步驟6，進(jìn)入報警狀態(tài)，當M＆lt;Φmax時(shí)進(jìn)入步驟4；
步驟4、參數計算：計算高效過(guò)濾器7單參數健康度Sx，
其中，fx，t代表為基于高效過(guò)濾器7的單特征參數x在t時(shí)刻的測量值，fp和fmax基于高效過(guò)濾器7的單特征參數x的平均值和峰值；
步驟5、參數設定：設定特征參數x的權重，計算高效過(guò)濾器7多參數健康度S，
其中，m為特征參數個(gè)數；ρx為特征參數x的權重，0≤ρx≤1，且ρx為特征參數x的權重的確定按照高效過(guò)濾器7完整性測試的故障維修的概率統計后確定；
步驟6、報警：當Φ≧Φmax或者S≧0.65時(shí)，評價(jià)為停機馬上更換高效過(guò)濾器7，信息處理單元5向控制中心發(fā)出斷電停機報警，并聯(lián)動(dòng)關(guān)停相關(guān)空調涉筆的電路，將高效過(guò)濾器7的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器7單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示于顯示單元6，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助，否則進(jìn)入步驟7；
步驟7、當0.35≦S＆lt;0.65時(shí)，評價(jià)為不健康，高效過(guò)濾器7不能長(cháng)期工作，建議調整生物實(shí)驗室工作進(jìn)度，安排合適時(shí)間檢修，將高效過(guò)濾器7的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器7單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示于顯示單元6，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助進(jìn)入步驟3；
步驟8、當0≦S＆lt;0.35時(shí)，評價(jià)為健康，高效過(guò)濾器7可以長(cháng)期工作，將高效過(guò)濾器7的多參數健康度S計算結果以及高效過(guò)濾器7單參數健康度Sx以圖表形式傳輸并顯示在顯示單元6上，針對單參數影響隱患的處理建議展示出來(lái)，給予管理人員技術(shù)指導和幫助進(jìn)入步驟3。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。