陳鯤 王言之 秦珩,3*

（1，南京醫(yī)科大學衛(wèi)生分析檢測中心 211166；2，南京醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院 211166；3，南京醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院 211166）

無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測終端、信息接收器、云服務器、手機軟件等幾大組件構成，通過多種傳輸技術（433M、WIFI、TCP/IP、GRRS)的聯(lián)合應用可較好的對環(huán)境溫濕度進行組網監(jiān)測。依托無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)搭建的軟件平臺功能強大，具有適用性強、操作簡單等顯著特點，被廣泛應用于車間生產、檔案管理、標本展覽等處，逐步實現(xiàn)多行業(yè)多領域的全方位覆蓋。

記錄實驗室環(huán)境數(shù)據(jù)的最為原始手段為安排專人定時定點借助溫度計、濕度計等儀器進行測量與讀取，一方面，常因儀器精度有限或人員操作不當產生誤差，另一方面，存在滯后性及不延續(xù)性，已被淘汰。隨著工程技術的發(fā)展，實驗室器材走向自動化、系統(tǒng)化，溫濕度檢測系統(tǒng)、氣壓檢測系統(tǒng)取締了傳統(tǒng)的測量儀器，在一定程度上克服了數(shù)據(jù)讀取的不連續(xù)性缺陷，雖然大幅降低了人工成本，但實時監(jiān)控的最佳實驗要求與人員緊張的實際管理困境之間存在沖突矛盾，并未得到有實質意義的解決?；ヂ?lián)網+是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網形態(tài)演進及其催生的經濟社會發(fā)展新形態(tài)[1]，是互聯(lián)網思維的進一步實踐成果。在互聯(lián)網時代全球信息化的趨勢和背景下，檢測技術與網絡技術的有機融合應運而生，現(xiàn)以本中心作為實驗試點，對無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設施的應用進行解讀與評價。

1 無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的應用前提

為維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，實驗動物可通過調節(jié)代謝、改變行為等種種方式對外在環(huán)境變化進行一定限度的適應。異常的環(huán)境條件會誘發(fā)機體一系列生化及免疫指標出現(xiàn)波動，不僅干擾實驗結果，更違背了動物福利原則?；趯乐斂蒲芯竦睦^承與發(fā)揚、對實驗動物尊嚴的重視與維護，不管是在小型實驗室還是在大型實驗基地的建設中都把溫濕度及氣壓等環(huán)境條件的監(jiān)測與控制作為重要因素納入考慮范疇。雖然恒溫恒濕系統(tǒng)已逐步得到普及，但出于防范意外及最小化經濟損失的考量，定時監(jiān)測仍然具有重要意義。

1.1 溫度控制的必要性

溫度是生態(tài)系統(tǒng)中最為重要的因子之一，對恒溫動物而言，越偏離最適生存溫度，生命質量越易受到損害[2]。在低溫環(huán)境中，機體供能被熱量調節(jié)消耗而使生長發(fā)育過程減緩，甚至誘發(fā)水腫、呼吸道疾病等病理損傷。高溫環(huán)境阻礙了機體表面的水分蒸發(fā)，或誘導部分實驗動物水和電解質代謝紊亂，出現(xiàn)肝腎腫脹。此外，環(huán)境溫度亦與實驗動物的體內生物酶活性及生殖功能息息相關[3]。當溫度過高（達到30℃以上)時，雄性動物產生精子的能力出現(xiàn)顯著下降；雌性動物性周期紊亂，妊娠率降低[4]。

1.2 濕度控制的必要性

一般相對濕度以40%～70%為宜。高濕環(huán)境為微生物的滋生繁殖提供了有利條件[5]，實驗動物接觸霉變的飼料或墊料時可通過經口/透皮/呼吸等途徑暴露于各類病原體，同時過高的環(huán)境濕度可通過干擾體表水分蒸發(fā)進而影響機體代謝與調節(jié)，降低實驗動物抵抗力，內外因素的聯(lián)合導致發(fā)生機會性感染。相對濕度過低易引發(fā)多種溫血動物皮膚黏膜出現(xiàn)干燥、干裂乃至壞死。濕度和溫度均與動物情緒狀態(tài)存在一定聯(lián)系，在非適宜環(huán)境中動物或出現(xiàn)狂躁表現(xiàn)，以哺乳母鼠咬仔為代表的異?，F(xiàn)象往往對實驗結果產生較大干擾。

2 無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

2.1 網絡智能

通過“監(jiān)測終端——管理主機——云服務平臺”的多級傳輸，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)網絡化。當數(shù)據(jù)異常（如超出設定范圍)時，系統(tǒng)可進行線上線下聯(lián)合示警，通過警示燈閃爍、報警器響鳴、云平臺提醒等多種手段傳呼人員進行處理，經過簡單的程序設計，平臺可實現(xiàn)針對不同的異常情況在示警時給出相應的提示及備注，如應著重注意檢修何處、是否應進行開窗處理等?；诰W絡技術的智能設計減輕了人工壓力，降低人力成本，符合“互聯(lián)網+”的時代潮流。

2.2 便捷高效

采集區(qū)域內溫濕度的監(jiān)測終端可直接將讀取的數(shù)值投遞到液晶屏上，增強可視性，也規(guī)避傳統(tǒng)借助溫度計測量時因估讀帶來的測量誤差。借助最基礎的數(shù)學模型，監(jiān)測系統(tǒng)可直觀展現(xiàn)各參數(shù)曲線變化，對指定時段參數(shù)的極值、均值等進行高效識別或快速運算。利用信息技術，可在手機端或云服務平臺上對歷史記錄及實況進行查詢，直觀大方的設計界面方便操作及檢索，可顯著縮短數(shù)據(jù)處理時間、提升整體工作效率。

2.3 安全可靠

系統(tǒng)設定了較為嚴格的密碼授權和用戶分級制度，并配備有較新的網絡防火墻。項目核心人員擁有最高權限，臨時工作人員只有最初級的權限，防范實驗設計遭到泄露、實驗環(huán)境遭到惡意或意外破壞的可能。在通信中斷情況下，終端數(shù)據(jù)可補傳中轉站（無線管理主機)，進而上傳云服務器平臺。多級存儲和補傳機制確保了數(shù)據(jù)安全，可最大程度降低實驗意外損失。

2.4 兼容多元

監(jiān)測終端可根據(jù)實際需求的不同配置相應的探頭，如以低功耗為優(yōu)先考慮因素時選擇單電源探頭，以抗干擾為優(yōu)先考慮因素時選擇雙路探頭。隨著冷凍消融等新技術的提出，以超低溫探頭為代表的輔助器材得到更新，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在設計時對不同類型的探頭均有一定的兼容性。此外，為方便管理人員進行查看和處理，系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)報表時可根據(jù)選定時間段輸出TXTPDF等格式的文件，避免單一格式文件因需進行格式轉化時數(shù)據(jù)損失的潛在問題。

3 中心SPF級屏障系統(tǒng)動物設施安裝與使用經驗

中心實驗室安裝方案是采取在各個SPF級屏障系統(tǒng)動物實驗室內分別安放無線溫濕度采集器（監(jiān)測終端)，在屏障系統(tǒng)外安放接收管理主機（接收器)。出于安全性及穩(wěn)定性考量，設定以下安裝要求：（1)安放位置應滿足無線溫濕度采集器可準確收集實驗室內無線溫濕度狀況，接收管理主機可準確清晰地進行信號收發(fā)；（2)安放位置附近要有穩(wěn)定的電源插口；（3)放置位置不能干擾實驗進行；（4)在SPF級屏障系統(tǒng)動物實驗室內安放固定無線溫濕度采集器施工時的一切操作要遵守中心實驗室相關SOP要求。

依據(jù)中心工作安排，利用密碼授權，把用戶分成不同的等級，依據(jù)不同權限可獲取不同服務。管理人員通過采用云服務器技術，利用安裝在電腦上的云服務器監(jiān)測軟件或手機APP可以查詢歷史及當前數(shù)據(jù)、報警記錄、統(tǒng)計分析等。普通工作人員可以在手機收到短信息提示，在環(huán)境溫濕度超過預設值時收到預警，提醒我中心值班人員及時采取措施。無線溫濕度采集器的整體設計及工作流程如附圖所示。

附圖 無線溫濕度采集器的整體設計及工作流程

4 結語

經過一段時期的實踐和檢驗，無線溫濕度傳感器在數(shù)據(jù)采集方面展示出較高的精度和準確度。無線傳輸技術的使用避免了在中心SPF級動物實驗室重新布線，降低工程成本的同時最大化的縮短了改裝時間，沒有影響正常的生產進程?？偨Y來看，無線溫濕度傳感器最大的應用優(yōu)勢在于提供一種無線遠程監(jiān)測解決方案，實現(xiàn)了工作人員在遠離監(jiān)控室的情況下依然可以用手機、平板電腦等便攜電子設備的遠程終端隨時查詢歷史、當前數(shù)據(jù)、報警記錄及統(tǒng)計分析，并可通過系統(tǒng)的線上線下聯(lián)動提醒及時對異常情況進行處理，為中心SPF級屏障系統(tǒng)動物設施的監(jiān)護與管控提供了有力保障。此外，原先只有處在監(jiān)控室的人員能及時了解所有實驗室溫濕度實況，現(xiàn)在可以根據(jù)需要把數(shù)據(jù)讀取的權限開放給維護人員、實驗人員及中心管理層，提高管理效率。

隨著網絡信息技術的高速發(fā)展，工程管理與數(shù)據(jù)處理逐步走向“網絡化”“無紙化”“互聯(lián)網+”思維已融入生活、科研的方方面面。雖然無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設施中的應用已展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，但仍存在一定的上升空間，如人工智能技術有望融入監(jiān)測系統(tǒng)中，在環(huán)境參數(shù)異常時直接遣派機器人進行處理，真正走向實驗室管理的自動化。作為互聯(lián)網+思維的實踐典例，無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)在SPF級屏障系統(tǒng)動物設施的應用亦可類推到其他傳統(tǒng)設施中，如何利用云計算[6]、大數(shù)據(jù)分析[7]等新興技術，把數(shù)據(jù)采集、計算、儲存、處理和數(shù)據(jù)共享、輔助決策運用到動物實驗室監(jiān)控和管理中，有待進一步探索和挖掘。