多尺度生物過程信息集成與數據庫管理.pdf

1、近年來隨著生物技術的發(fā)展,生物工程已經越來越多的應用于醫(yī)藥、能源、食品、環(huán)境治理等領域。目前生物工程的開發(fā)已經走出實驗室,實現工業(yè)化生產。由于生物參量測量的困難性和過程的復雜性,集成過程參數分析的科學儀器、提取過程特征、開發(fā)軟件自動控制系統(tǒng)成為生物過程現代化的關鍵。目前,國內外開發(fā)了一些過程參數檢測儀器,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據庫管理系統(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、　　本文結合生物過程儀器監(jiān)測數據集成及數據庫建立項目,以生物過程在線測控系統(tǒng)和多尺度數據庫管理系統(tǒng)的構建為研究對象,主要從系統(tǒng)集成、通信協議設計、多尺度生物數據庫設計、數據中心建設和應用方面進行了較為深入的研究。
　　本文針對生物過程參數信息需求分析,結合目前生物過程測控系統(tǒng)的發(fā)展現狀與趨勢,確定了本系統(tǒng)集成的儀器和本地在線監(jiān)測軟件以及遠程在線數據訪問Web端的功能。構建了本地CAN網絡,其中常規(guī)參數采集儀、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協議與本地監(jiān)控工控主機進行通信,在線介電頻譜檢測儀、細胞顯微觀察儀、紅外光譜儀和過程質譜儀等4臺儀器采用串口連接,通信協議也按照Modbus-RTU格式定義。本地檢測系統(tǒng)同時配備短信服務器,通過GSM網絡給客戶手機發(fā)送超限報警。生物過程測控軟件設計包含軟件架構設計,公共類設計和界面實現。主要功能包括:用戶管理,新建實驗,實驗模板管理、自動和手動控制、設備管理、批次數據查詢、

4、數據導出、軟件使用說明等功能。數據庫設計部分包括Windows Server2008下MySQL服務器的部署,數據庫邏輯結構設計、E-R圖、邏輯圖,表設計和實現。本章同時研究了細胞圖像在數據庫中的存儲方法。遠程數據訪問主要包含數據訪問頁面的設計,開發(fā)過程中的圖形控件使用,然后從通訊協議,網絡搭建和服務器架構三個方面介紹了網站的建設。
　　當前已存在的生物過程測控系統(tǒng)多注重于環(huán)境參數的采集與控制。本文開發(fā)的生物過程在線監(jiān)測系統(tǒng)可同時