改造潔凈系統(tǒng)為新冠病毒核酸檢測提供保障

抗擊疫情，讓每個人感受到了中國力量！

2020年下半年以來，中國經(jīng)濟穩(wěn)健增長，各項經(jīng)濟指標(biāo)持續(xù)好轉(zhuǎn)，取得疫情防護成功后的中國經(jīng)濟顯示出強大動能。再對比國外疫情蔓延、毫無終止的現(xiàn)狀，國內(nèi)抗疫取得的成就讓中國人多了幾分自豪感！

疫情的防護離不開科學(xué)的防控措施，更離不開醫(yī)療自動化科技的全力保障。

各省區(qū)為適應(yīng)新冠疫情的防治工作和突發(fā)疫情的需求，加強了疾病預(yù)防控制中心的建設(shè)，包括新建新冠病毒核酸檢測實驗室，擴大負(fù)壓隔離病房數(shù)量等。這其中，如何設(shè)計好滿足新冠疫情防護要求的負(fù)壓隔離潔凈通風(fēng)系統(tǒng)，成為了關(guān)鍵所在。

藍(lán)普鋒公司依據(jù)《疾病預(yù)防控制中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，采用自主研發(fā)的可編程控制器（PLC）為控制核心，通過對新風(fēng)凈化機組和排風(fēng)凈化消毒機組進行集中式管控，為負(fù)壓隔離病房提供先進的潔凈通風(fēng)系統(tǒng)。

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

值得稱道的是，該方案僅用一套RPC2000系列PLC就可實現(xiàn)全部功能。CPU模塊自帶開關(guān)量輸入和輸出，通過擴展模塊實現(xiàn)32路模擬量輸入和16路模擬量輸出，同時控制15間負(fù)壓隔離實驗室。憑借強大的運算和控制能力，RPC2000高效、精準(zhǔn)地實現(xiàn)了以往2至3套小型PLC才能實現(xiàn)的各項功能。

負(fù)壓隔離室采用先進的通風(fēng)系統(tǒng)，形成隔離區(qū)域不同位置的氣壓梯度，確保隔離區(qū)域的氣壓低于自然界氣壓，讓自然界空氣可以流入到隔離區(qū)域。通過負(fù)壓隔離可以對傳染性疾病起到污染隔絕的作用，防止受到疾病污染的空氣對病房以外的環(huán)境和患者以外的人的感染。

天津市某疾病預(yù)防控制中心是批認(rèn)定的核酸檢測機構(gòu)。按新冠病毒核酸檢測實驗室的要求，該中心以符合生物安全二級實驗室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)劃。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)通過監(jiān)測、控制、數(shù)據(jù)分析、報警等手段，確?？諝鉂崈舳?、負(fù)壓值和負(fù)壓梯度等各項指標(biāo)滿足新冠病毒核酸檢測實驗室的各項要求。

• 空氣潔凈等級

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)要達(dá)到潔凈室空氣潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。近期新建的新冠病毒核酸檢測實驗室，對空氣潔凈等級從過往的初效標(biāo)準(zhǔn)，提升到中效過濾標(biāo)準(zhǔn)。

在潔凈通風(fēng)系統(tǒng)中，PLC通過對排風(fēng)機頻率控制，維持室內(nèi)換氣、空氣稀釋并排除室內(nèi)有害氣體，保證醫(yī)患人員的安全和舒適性。

• 負(fù)壓控制與實現(xiàn)

負(fù)壓隔離區(qū)域包括產(chǎn)物分析、擴增室、核酸提取、試劑配制、P2實驗室、細(xì)胞培養(yǎng)、P2+實驗室等7個實驗區(qū)域，共15間負(fù)壓隔離房，潔凈有效區(qū)域近400平米。

在負(fù)壓隔離區(qū)，空氣必須保證是單方向流動，讓外界新鮮空氣流向隔離區(qū)。單方向流動將避免給隔離區(qū)空氣造成二次污染，這一切都需要負(fù)壓控制來實現(xiàn)。

分布在各房間的差壓傳感器連接PLC，監(jiān)測每個房間室內(nèi)外壓差值，并與系統(tǒng)設(shè)計值進行比較，通過PLC的PID運算，調(diào)節(jié)房間排風(fēng)管路上的電動風(fēng)閥執(zhí)行器，保持室內(nèi)負(fù)壓值在要求范圍內(nèi)。

• 負(fù)壓梯度設(shè)定與實現(xiàn)

根據(jù)負(fù)壓值控制外界新鮮空氣的流入，負(fù)壓梯度保證空氣從低污染區(qū)向高污染區(qū)流動。7個不同類型的實驗室，受污染的程度不同，負(fù)壓依次設(shè)定為：-30Pa(產(chǎn)物分析)、-20Pa(擴增室)、-20Pa(細(xì)胞培養(yǎng))、-20Pa(P2+實驗室)、-10Pa(P2實驗室)、-10Pa(試劑配制)、-10Pa(核酸提取)。負(fù)壓梯度的建立，可以降低空氣污染程度，抑制病毒的傳播，實現(xiàn)環(huán)境安全。

根據(jù)設(shè)定的負(fù)壓目標(biāo)值，通過PID控制，每個房間均可達(dá)到負(fù)壓梯度控制目標(biāo)。

PLC通過控制和運算，實現(xiàn)對排風(fēng)機和送風(fēng)機的調(diào)控。排風(fēng)機與空調(diào)機組送風(fēng)機連鎖動作，送風(fēng)機和排風(fēng)機的啟、停動作同步。排風(fēng)機根據(jù)設(shè)于總風(fēng)管上的壓差傳感器，根據(jù)設(shè)定值與實測值的比較，通過PID運算，控制排風(fēng)機運行頻率。

• 監(jiān)測與報警

PLC將各項數(shù)據(jù)上傳到觸摸屏(HMI)，用于顯示負(fù)壓實驗室設(shè)備運行狀態(tài)，各個實驗室內(nèi)當(dāng)前負(fù)壓、故障信息、實時曲線、歷史曲線等。對各個房間設(shè)置目標(biāo)負(fù)壓，設(shè)置負(fù)壓上下限報警值，并且將各個房間的情況進行展示。 

數(shù)據(jù)顯示及控制終端

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)控制方案中，采用藍(lán)普鋒公司RPC2000系列PLC作為硬件平臺。通過一套PLC，實現(xiàn)15間負(fù)壓隔離實驗室潔凈排風(fēng)系統(tǒng)的控制功能。CPU模塊自帶數(shù)字量輸入和數(shù)字輸出，通過擴展模塊連接模擬量輸入和模擬量輸出，控制系統(tǒng)具體配置如下： 

• CPU模塊RPC2107N

1)使用數(shù)字量DI/DO對排風(fēng)機組和送風(fēng)機組進行啟動、停止，對濾網(wǎng)反饋實現(xiàn)警戒報警，并進行人工干預(yù)；

2)自帶2路RS485接口，1路實現(xiàn)與變頻器通訊，1路預(yù)留數(shù)據(jù)傳輸；

3)自帶1路以太網(wǎng)接口，該接口實現(xiàn)與HMI通訊，如HMI改用預(yù)留RS485通訊，可用于潔凈排風(fēng)系統(tǒng)與管理中心平臺對接。

• 模擬量輸入模塊RPC2313

• 模擬量輸出模塊RPC2321

1) 單模塊為4路模擬量輸出通道，共計16路；

2) 15路用于風(fēng)閥開度控制；

3) 1路用于排風(fēng)機頻率控制。

潔凈通風(fēng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)要求更高，采用先進的自動化技術(shù)可確保生命安全。潔凈通風(fēng)系統(tǒng)必須24小時不間斷運行，一臺CPU主機進行15路PID運算，在確保穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品性能提出了更高要求。該系統(tǒng)已在天津市某疾病預(yù)防控制中心平穩(wěn)運行了較長時間，藍(lán)普鋒公司高性能PLC得到了客戶的稱贊！