高压蒸汽灭菌器自动检测系统研究.pdf

基金项目：辽宁省检验检测认证中心（项目名称：高压蒸汽灭菌器压力性能指标检测装置和方法研究，项目编号：）高压蒸汽灭菌器自动检测系统研究孙金晨（辽宁省计量科学研究院）摘要：为了提高压蒸汽灭菌器的检测效率和准确度，在对行业标准、地方校准规范等相关技术资料充分研究的基础上，设计并实现了包含压力示值误差、安全阀排气压力、启闭压差、密封性四个检测项目的自动检测系统。该系统使用 软件编程实现，可自动采集、计算并判断所检测项目是否符合要求。同时，将人工检测结果与自动检测结果进行对比验证。结果表明：该自动检测系统在检测效率和准确度方面均满足使用需求。关键词：高压蒸汽灭菌器；自动检测；启闭压差；密封性 ：，：；引言高压蒸汽灭菌器，是利用高温高压蒸汽对物品进行灭菌的设备，属于特种设备中的压力容器范畴，在医疗卫生、检验防疫等行业应用日渐增多，因此，无论是日常使用，还是保障安全，应定期对高压蒸汽灭菌器进行检测 。目前，已有不少相关的行业标准和地方校准规范要求每年对高压蒸汽灭菌器进行检测，但检测完全依靠人工进行现场检测，存在检测效率较低、出错率高等问题。本文针对该问题，设计实现了一套高压蒸汽灭菌器自动检测系统。系统组成 功能实现压力示值、安全阀排气压力、启闭压差、密封性四个检测项目的自动检测，基本符合相关国家标准、行业标准和地方校准规范中的检测要求。总体构成由数据采集模块、数据处理与判定模块及结果输出模块三部分组成。（）数据采集模块提供手动输入和文件读取输入端口各一个。检测过程中，输入端口输入被测仪表的测量范围、设定值、编号等基本信息，同时输入人工读取的测量值。文件读取输入端口通过读取标孙金晨：高压蒸汽灭菌器自动检测系统研究准器无线压力记录器，记录储存标准值的 文件，获取标准器的数值。（）数据处理与判定模块是根据内置的数据计算公式、算法和判据，自动对检测结果进行数据处理，并判断检测结果是否有效、符合相关标准及规范要求。（）结果输出模块是将处理后的检测数据和判断结果输出至人机交互界面，并储存至 或 文件中。算法设计 压力仪表示值误差的自动检测算法 标准值的处理系统通过文件读取端口，读取标准器储存标准值的 文件获取数据。首先根据设定的实验开始时间，排除无效数据；然后根据贝塞尔公式和拉依达准则，判断标准值数列中是否存在异常值，若存在异常值，则应将其剔除；最后将数列中的所有数据取算数平均值，即为当前检测点的标准值 。被测值的获取安装在高压蒸汽灭菌器上的压力仪表通常为弹性元件式指针压力表或数显压力表 。被测值可通过手动输入端口输入至系统中。压力表的示值误差为：被 标式中：示值误差；标 标准值；被 被测值。上为被测仪表的测量范围上限；下为被测仪表的测量范围下限；为被测仪表的准确度等级。当 上()下 时，则该压力仪表示值误差符合要求。安全阀排气压力和启闭压差自动检测算法在检测高压蒸汽灭菌器安全阀的过程中，灭菌器内部压力逐渐缓慢升高，当达到安全阀的排气压力时，安全阀排气口启动，开始向外部排气，灭菌器内部压力逐渐下降，当压力下降到一定程度时，安全阀恢复关闭状态，灭菌器内部压力值逐渐恢复稳定状态，如图 所示。安全阀启动瞬间的压力值即为安全阀的排气压力，排气压力与最后恢复稳定状态时的压力值之差即为安全阀的启闭压差 。?图 安全阀启闭压差由此可知，读取的标准值数列中，最大压力值 为安全阀的排气压力。恢复稳定后的压力值采用 的方法剔除异常值，并取算术平均值稳。排气压力：排 启闭压差：稳 密封性自动检测算法在检测高压蒸汽灭菌器密封性是否符合要求的过程中，首先将灭菌器内部压力增加到正常工作压力范围内的任意一个压力点，然后关闭进气口，若在一定时间内，标准器的压力值不变或变化小，则可判定该高压蒸汽灭菌器的密封性符合要求 。实际检测过程中，每 对无限压力记录器采集的压力值数据进行一次算术平均值计算，若高压蒸汽灭菌器 内，内部压力的下降值未超过，则可判定为密封性符合要求 。系统实现与检测结果验证 系统实现本文设计的高压蒸汽灭菌器自动检测系统的功能和算法使用 软件编写完成，系统的人机交互主界面如图 所示。图 高压蒸汽灭菌器自动检测系统检测使用的标准器为无线压力记录器，依据 弹性元件式一般压力表、压力真空表（下转第 页）计量与测试技术 年第 卷第 期式中：（，）像素点的灰度值；变换时设定的门限值。（）图像的字符区定位及分割字符区定位是分割整幅图像信息，并在复杂的背景中找到特殊纹理（即字符分布）的一小片矩形区域。本文采用 边缘检测算法 ，首先通过高斯滤波平滑图像信息，去除噪声；然后找寻图像信息的强度梯度，使用非最大抑制技术消除边误检 ，采用双阈值决定可能的边界；最后使用滞后技术跟踪边界。（）字符识别图 高空气体报警器图像信息采集系统识别测试图字符识别及关键词提取是基于机器视觉的图像信息处理与识别最重要的部分。其中字符识别是实现原始图像信息转换为便于特征提取的形式。本文采用统计模式识别方式，识别过程为：预处理后的图像特征提取分类输出。同时，采用基于开源的 算法。该算法属于多模式匹配算法，能从文本中匹配多个字符串及其相关信息，如位置和总数 。假定目标文本 总长为 ，模式串集合为 ，则时间复杂度为 （），即在该复杂度内，必定能在 内匹配到所有的模式文本串，不会受 大小的影响。基于机器视觉的高空气体报警器图像信息采集系统识别测试图如图 所示，它是通过机器视觉，实现高空气体报警器铭牌图像信息的采集 。结论综上所述，基于机器视觉的高空气体报警器图像信息采集系统不仅能实现对高空报警器铭牌信息、示值等图像信息进行无线采集，通过文本提取等，识别有效信息，而且能识别报警器检定中示值误差等信息，并生成检定记录。实验证明：该系统能解决气体报警检定人员的实际问题，且测试结果能达到预期效果。参考文献 茆同江，丁谦云，刘翔，等 可燃气体检测报警器强制检定申报、计量检定及监管问题探讨 化学分析计量，（）：陈永杰，吾守尔斯拉木，于清一种基于 算法改进的多模式匹配算法 现代电子技术期刊，（）：张广军 数字图像信息处理在集装箱检测中的应用研究 哈尔滨工业大学，重载 系统的设计与实现 南京理工大学，吕茂超，王大玮，辜卫国，等 基于无线传感网络 仪温度校准装置的研制 计量测试与技术，（）：（上接第 页）和真空表 、数字压力计 和 立式蒸汽灭菌器 中的相关条款进行检测。检测结果验证使用山东博科、上海申安等厂家生产的 台高压蒸汽灭菌器，进行人工检测和自动检测。通过检测结果的比对可知，人工检测的结果与自动检测的结果完全一致，基本符合高压蒸汽灭菌器自动检测系统的设计要求。总结本文根据相关行业标准和现有的各地方校准规范，针对高压蒸汽灭菌器自动检测系统进行研究，并使用 软件对该系统的功能和算法进行编程。实验证明：该系统不仅可极大地提高检测效率，节省人力和时间成本，而且准确性完全满足检测需求。参考文献 李豪 灭菌器的温度、压力检测测量方法的研究及验证 南昌大学，王旭，张剑，张青，等 应用温度压力检测仪对压力蒸汽灭菌程序进行检测分析 中国消毒学杂志，（）：郑威 蒸汽灭菌器检测设备和方法的研究 北京：清华大学，张乃波，刘德鑫，王泽清 弹簧式安全阀启闭压差受介质温度影响的分析 阀门，（）：闵琪涛 压力蒸汽灭菌器常见问题分析 计量与测试技术，（）：杜寅飞，崔尧尧，田昀，等 灭菌器用压力模块校准装置的设计与研究 科技与创新，（）：弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表 数字压力计 立式蒸汽灭菌器 卢建等：基于机器视觉的高空气体报警器图像信息采集系统的研制