溫度、濕度、壓力和電壓：數(shù)據(jù)記錄器功能指南

在基本的層面上，數(shù)據(jù)記錄器是記錄來(lái)自一個(gè)傳感器或一組傳感器的信息流的獨(dú)立單元。數(shù)據(jù)記錄器存儲(chǔ)此信息以供以后查看、分析和存檔，如果檢測(cè)到問(wèn)題，甚至可能觸發(fā)警報(bào)。它們是環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，通常用于測(cè)量溫度、濕度、壓力和電壓。

如果您回顧過(guò)當(dāng)今市場(chǎng)上的數(shù)據(jù)記錄器，您就會(huì)知道有許多可用的變體。例如，它們的供電方式、傳輸數(shù)據(jù)的方式、擁有的數(shù)據(jù)通道數(shù)量以及設(shè)置收集的環(huán)境條件類(lèi)型可能有所不同。

在本文中，我們將仔細(xì)研究選擇數(shù)據(jù)記錄器時(shí)的一些重要考慮因素，并討論如何使用四種常見(jiàn)測(cè)量功能的真實(shí)示例。

為什么數(shù)據(jù)記錄器的選擇很重要

數(shù)據(jù)記錄儀是現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。這些系統(tǒng)用于保護(hù)敏感資產(chǎn)，如藥品、生物樣本或易腐食品，目的是保持其價(jià)值并保護(hù)消費(fèi)者的健康。

數(shù)據(jù)記錄器有許多供應(yīng)商，每個(gè)供應(yīng)商都提供許多定制服務(wù)。因此，花一些時(shí)間評(píng)估您的需求以確保您選擇了正確的需求非常重要。

以下是您需要考慮的一些事項(xiàng)：

1、法規(guī)遵從性。在藥品制造等受到嚴(yán)格監(jiān)管的行業(yè)中，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受 GxP（良好實(shí)踐）法規(guī)的約束。我們將在下面的部分中更詳細(xì)地討論這一點(diǎn)。在高度監(jiān)管的行業(yè)中，與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄器和其他設(shè)備的供應(yīng)商合作可能會(huì)非常有幫助，因?yàn)楣?yīng)商在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄器和其他設(shè)備時(shí)考慮到了您所在行業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)法規(guī)和實(shí)踐。

2、節(jié)省成本。在設(shè)置具有許多監(jiān)控點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這成為一個(gè)更關(guān)鍵的問(wèn)題。例如，如果您可以將多個(gè)傳感器連接到一個(gè)數(shù)據(jù)記錄器中，或者將各種類(lèi)型的傳感器集成到一個(gè)記錄器中，則可以節(jié)省大量成本。幾乎不言而喻，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，資產(chǎn)損失、監(jiān)管合規(guī)問(wèn)題和對(duì)人類(lèi)健康的潛在危害的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)建立和維護(hù)強(qiáng)大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)間和資本成本

3、易于使用。特別是在快節(jié)奏的環(huán)境中，現(xiàn)場(chǎng)工作人員承擔(dān)著多樣化和苛刻的工作角色，例如正在接種疫苗的診所，擁有正確的數(shù)據(jù)記錄器設(shè)置可以消除不必要的負(fù)擔(dān)。在這些環(huán)境中，數(shù)據(jù)記錄器可以自動(dòng)傳輸和存儲(chǔ)環(huán)境條件以供日后查看，并僅在需要干預(yù)時(shí)標(biāo)記潛在問(wèn)題，可以讓忙碌的員工專(zhuān)注于關(guān)鍵任務(wù)。

4、可擴(kuò)展性。在某些情況下，使用非常簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)記錄器技術(shù)可能是合適的，例如筆和紙圖表記錄器。但是，如果您計(jì)劃通過(guò)添加新的生產(chǎn)線、新的倉(cāng)庫(kù)空間或額外的分銷(xiāo)路線來(lái)發(fā)展您的業(yè)務(wù)，則應(yīng)在選擇要使用的數(shù)據(jù)記錄器類(lèi)型時(shí)進(jìn)行規(guī)劃。例如，將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)交谠频能浖ぞ叩臄?shù)據(jù)記錄器本質(zhì)上具有可擴(kuò)展性。

5、信任、聲譽(yù)和供應(yīng)商專(zhuān)業(yè)知識(shí)。由于保護(hù)您的資產(chǎn)是環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用之一，因此與具有良好記錄的供應(yīng)商合作非常重要，其產(chǎn)品和人員可以適應(yīng)您所在行業(yè)不斷變化的法規(guī)和需求。

溫度數(shù)據(jù)記錄儀

溫度是常見(jiàn)的數(shù)據(jù)記錄器功能。正如我們將在下面討論的那樣，溫度監(jiān)測(cè)和控制在廣泛的行業(yè)和應(yīng)用中都至關(guān)重要。這些數(shù)據(jù)記錄器具有通常基于熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器 （RTD） 或熱電偶的傳感器，這些傳感器可以集成到數(shù)據(jù)記錄器盒中，也可以集成到外部。傳感器類(lèi)型的選擇基于成本、響應(yīng)時(shí)間、溫度范圍、精度和其他因素。

使用溫度記錄儀的一個(gè)領(lǐng)域是制藥和分銷(xiāo)。在制造過(guò)程中，環(huán)境溫度對(duì)于整體過(guò)程控制至關(guān)重要，以確保一致、高質(zhì)量的產(chǎn)品。敏感區(qū)域的示例包括儲(chǔ)存原材料的房間，或存放和包裝產(chǎn)品的房間。成品藥物也可能對(duì)溫度敏感，將其保持在指定的溫度范圍內(nèi)對(duì)于保持其價(jià)值和保護(hù)患者安全至關(guān)重要。因此，與藥品生產(chǎn)和分銷(xiāo)相關(guān)的溫度控制由 FDA 進(jìn)行聯(lián)邦監(jiān)管和執(zhí)行。

疫苗是一種特殊情況，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏a(chǎn)后必須保持在狹窄定義的溫度范圍內(nèi)以保持其效力（通常為 +2 至 +8 °C、-50 至 -15 °C，對(duì)于基于敏感 mRNA 的 COVID-19 疫苗，甚至更低）。這意味著它們通過(guò)溫控冷鏈運(yùn)輸，并在冷藏下保存直至使用。CDC 在其工具包中發(fā)布了清晰、詳細(xì)的疫苗儲(chǔ)存指南，其中建議使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)記錄器對(duì)疫苗儲(chǔ)存區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

溫度監(jiān)測(cè)還用于醫(yī)療保健中的人血漿和組織樣本儲(chǔ)存。例如，這可以確保血液制品或病理標(biāo)本在儲(chǔ)存過(guò)程中不會(huì)降解。

通過(guò) GMP 進(jìn)行醫(yī)療器械生產(chǎn)和測(cè)試的質(zhì)量控制與藥品類(lèi)似。出于安全考慮，航空航天業(yè)的制造和維護(hù)也受到高度監(jiān)管，如 AS9100 質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)中所述。在這兩種情況下，溫度監(jiān)測(cè)和控制都是使用材料制造精確控制部件時(shí)確保質(zhì)量和可重復(fù)性的一部分。

易腐食品和飲料的儲(chǔ)存和配送是溫度數(shù)據(jù)記錄儀常用的另一個(gè)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的需求是多種多樣的，冷凍食品、農(nóng)產(chǎn)品、肉類(lèi)、預(yù)制食品、乳制品和膳食補(bǔ)充劑都需要不同的受控環(huán)境。

濕度數(shù)據(jù)記錄儀

環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄儀中的濕度傳感器通常測(cè)量相對(duì)濕度或 RH。這是空氣中水的濃度相對(duì)于空氣在當(dāng)前溫度下可以容納的量。在 100% RH 時(shí)，會(huì)開(kāi)始形成霧或露水。30-50% RH 被認(rèn)為是室內(nèi)環(huán)境的舒適、安全的范圍。

濕度監(jiān)測(cè)與溫度監(jiān)測(cè)齊頭并進(jìn)。事實(shí)上，將兩者的傳感器集成在一個(gè)單元中是很常見(jiàn)的。與溫度類(lèi)似，在制藥、航空航天和醫(yī)療設(shè)備制造、食品儲(chǔ)存以及水分存在會(huì)影響成品材料質(zhì)量的任何其他行業(yè)中，相對(duì)濕度的監(jiān)測(cè)非常重要。

讓我們先看看制藥業(yè)。在這里，濕度可以產(chǎn)生直接和間接的影響。一個(gè)直接影響是將潮濕空氣中的水分吸收到加工材料中，這會(huì)影響其性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。例如，空氣中的濕度水平會(huì)影響將細(xì)小、高表面積粉末壓制成片劑。使用水性涂料時(shí)，濕度會(huì)影響干燥速率和涂料的特性。

濕度間接地有助于消散靜電荷積聚。因此，在低濕度環(huán)境中更容易發(fā)生靜電放電，這就是我們?cè)诟稍锾鞖庵懈惺艿届o電沖擊的原因。當(dāng)存在易燃溶劑蒸氣時(shí)，這可能是危險(xiǎn)的。這種影響是敏感制造環(huán)境具有最低 RH 限制的原因之一。

與溫度波動(dòng)類(lèi)似，濕度的變化會(huì)影響航空航天和醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用敏感部件的制造。復(fù)合材料和涂層固化過(guò)程中的水分含量會(huì)影響其性能，而低濕度環(huán)境中的靜電放電會(huì)損壞電子元件。

食品儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)臐穸纫蠓浅?yán)格且高度多樣化，這使得它們對(duì)環(huán)境控制尤其具有挑戰(zhàn)性。例如，農(nóng)產(chǎn)品新鮮度通常在 RH 高于 85% 時(shí)得到優(yōu)化，而干貨需要 < 15% 的濕度。除了農(nóng)產(chǎn)品的不良脫水和微生物的生長(zhǎng)外，食品包裝的完整性也會(huì)受到濕度的影響。

壓力數(shù)據(jù)記錄儀

當(dāng)我們談?wù)搲毫?shù)據(jù)記錄儀時(shí)，有兩個(gè)截然不同的應(yīng)用。首先，壓力記錄儀，用于測(cè)量和記錄過(guò)程氣體和液體的壓力。例如，測(cè)量流向氣動(dòng)工具的壓縮空氣的壓力，或進(jìn)入反應(yīng)器的液體的壓力，這可能是市政供水系統(tǒng)或敏感制造操作的關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)。這些應(yīng)用的相關(guān)壓力可能高達(dá)數(shù)十或數(shù)百 psi（大氣壓力約為 14.7 psi）。

第二種類(lèi)型的壓力監(jiān)測(cè)是差壓。在這種情況下，這是指將建筑物中的某些區(qū)域保持在輕微的負(fù)壓或正壓下，以控制空氣中材料（通常是顆粒或微生物）的運(yùn)動(dòng)。例如，用于敏感半導(dǎo)體或制藥工藝的潔凈室相對(duì)于外部環(huán)境保持正壓，以防止充滿顆粒的外部空氣涌入。

差壓數(shù)據(jù)記錄儀的測(cè)量范圍遠(yuǎn)低于用于測(cè)量工藝流體壓力的測(cè)量范圍。這些記錄器的全系列通常是 1-2 英寸或更小的水，其中 1 英寸的水相當(dāng)于約 0.036 psi。

電壓數(shù)據(jù)記錄儀

電壓記錄儀也有不同的范圍，通常可以測(cè)量電壓和電流。大范圍記錄儀可用于直接測(cè)量提供給工業(yè)加工設(shè)備的電功率，這在制造和 HVAC 中非常有用。

低量程電壓和電流記錄器設(shè)計(jì)用于監(jiān)控和記錄遠(yuǎn)程傳感器的輸出。帶有自己電源的遠(yuǎn)程傳感器通常會(huì)發(fā)送輸出電壓或電流信號(hào)，通常為 1-5 V 或 4-20 mA，這些信號(hào)可以通過(guò)這種類(lèi)型的記錄儀進(jìn)行記錄。這使得電壓記錄儀具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，因?yàn)樗鼈兛梢耘c使用這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)之一的任何傳感器結(jié)合使用。當(dāng)測(cè)量商業(yè)數(shù)據(jù)記錄器上不可用的屬性，或者由于其他原因需要使用自定義遠(yuǎn)程傳感器時(shí)，這非常有用。示例包括記錄水箱液位、流速、pH 值或轉(zhuǎn)速。

結(jié)論

數(shù)據(jù)記錄器是多功能工具，是任何現(xiàn)代、高效的環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的關(guān)鍵部分。在這里，我們介紹了數(shù)據(jù)記錄儀的四種常見(jiàn)測(cè)量功能：溫度、濕度、壓力和電壓。監(jiān)測(cè)和控制這些參數(shù)是保護(hù)資產(chǎn)和確保合規(guī)性的綜合計(jì)劃的一部分。