多尺度生物過程信息集成與數(shù)據(jù)庫管理.pdf

1、近年來隨著生物技術(shù)的發(fā)展,生物工程已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于醫(yī)藥、能源、食品、環(huán)境治理等領(lǐng)域。目前生物工程的開發(fā)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。由于生物參量測量的困難性和過程的復(fù)雜性,集成過程參數(shù)分析的科學(xué)儀器、提取過程特征、開發(fā)軟件自動控制系統(tǒng)成為生物過程現(xiàn)代化的關(guān)鍵。目前,國內(nèi)外開發(fā)了一些過程參數(shù)檢測儀器,但是他們都是分散存在的。將儀器集成,開發(fā)多尺度生物過程信息集成和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),會極大地提高生物過程監(jiān)測的全面性和自動化程度。

2、　　本文結(jié)合生物過程儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)集成及數(shù)據(jù)庫建立項(xiàng)目,以生物過程在線測控系統(tǒng)和多尺度數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的構(gòu)建為研究對象,主要從系統(tǒng)集成、通信協(xié)議設(shè)計(jì)、多尺度生物數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)中心建設(shè)和應(yīng)用方面進(jìn)行了較為深入的研究。
　　本文針對生物過程參數(shù)信息需求分析,結(jié)合目前生物過程測控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,確定了本系統(tǒng)集成的儀器和本地在線監(jiān)測軟件以及遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)訪問Web端的功能。構(gòu)建了本地CAN網(wǎng)絡(luò),其中常規(guī)參數(shù)采集儀、控制儀、在線吸光度檢測

3、儀和電子鼻等4臺儀器掛在CAN總線上,采用 Modbus-RTU協(xié)議與本地監(jiān)控工控主機(jī)進(jìn)行通信,在線介電頻譜檢測儀、細(xì)胞顯微觀察儀、紅外光譜儀和過程質(zhì)譜儀等4臺儀器采用串口連接,通信協(xié)議也按照Modbus-RTU格式定義。本地檢測系統(tǒng)同時配備短信服務(wù)器,通過GSM網(wǎng)絡(luò)給客戶手機(jī)發(fā)送超限報(bào)警。生物過程測控軟件設(shè)計(jì)包含軟件架構(gòu)設(shè)計(jì),公共類設(shè)計(jì)和界面實(shí)現(xiàn)。主要功能包括:用戶管理,新建實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)０骞芾?、自動和手動控制、設(shè)備管理、批次數(shù)據(jù)查詢、

4、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、軟件使用說明等功能。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)部分包括Windows Server2008下MySQL服務(wù)器的部署,數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、E-R圖、邏輯圖,表設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。本章同時研究了細(xì)胞圖像在數(shù)據(jù)庫中的存儲方法。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問主要包含數(shù)據(jù)訪問頁面的設(shè)計(jì),開發(fā)過程中的圖形控件使用,然后從通訊協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)搭建和服務(wù)器架構(gòu)三個方面介紹了網(wǎng)站的建設(shè)。
　　當(dāng)前已存在的生物過程測控系統(tǒng)多注重于環(huán)境參數(shù)的采集與控制。本文開發(fā)的生物過程在線監(jiān)測系統(tǒng)可同時