CN1316508A - 用于发酵过程优化与数据放大的bioradar*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***。该***由发酵罐、上位计算机、下位计算机和软件包体系组成，其中软件包体系由主线程、采样线程、过程分析的控制线程、报警线程和储存线程构成。本发明***与工业发酵罐配套使用，可提高发酵单位20～60%。

Description

用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***

本发明涉及控制发酵工艺的计算机控制***，具体涉及一种用于发酵过程优化与数据放大的生物过程检测(BIORADAR)***。

发酵罐在生物技术产业化过程中具有重要地位，而发酵罐中所进行的微生物发酵实质上是在分子水平的遗传特性、细胞水平的代谢调节和工程水平的传递特性三个不同方向上发生调控的。发酵过程的复杂性和高度非线性等诸多因素以及多容量过程特征，使***具有动态性和不可预测性。发酵过程要达到过程优化与数据放大的目标，必须要有成熟的发酵过程参数检测技术的支持。因此，在小试、中试和生产规模的发酵罐上必须配置有大量的传感器，对物化和生物等各种参数进行在线或离线测量，才能为过程分析和优化控制提供充分有效的数据。FUS-50L(A)自控发酵罐(见另案专利申请)为实现上述功能奠定了坚实的基础。

但是，光有稳定可靠的硬件是远远不够的。用于过程研究的各种自控发酵罐要有一套高性能的软件***去指挥它完成各种各样的任务。发酵过程的复杂性，使得开发一个适应多种反应器特点，融合各种过程理论和控制理论，便于发酵过程工艺分析和优化操作的软件包，成为一个迫切需要解决的课题。

目前，市场上的许多发酵罐控制软件，大多用组态语言进行二次开发。如美国Wonderware公司的InTouch,LTC公司的LABTECH,National Instrument公司的LabView,GCG公司的Onspect和台湾研华公司的Genie等组态语言，一般都具有组态方便的优点。它们提供的开放性架构，允许用户通过编写自己的动态连接库(DLL)或动态数据交换(DDE)客户程序来扩展原有程序的功能。用组态语言进行发酵罐控制软件设计有编程简便等优点，但其开放性很是有限，灵活性在一定程度上受到限制，很难完全按自己的愿望进行功能扩充。例如美国NEW BRUNSWICKSCIENTIFIC CO.INC.公司的AFS-Biocommand软件与实验室发酵罐装置；德国B.Braun公司，其软件是基于Windows***下开发的用于NBS发酵罐与细胞培养的参数检测与控制***。但这些装置都是基于生物过程动力学为基础的最优控制操作点进行设计，因此提供的有关传感器配置、二次仪表、计算机控制***与应用软件只是对操作点的数据变化进行显示、储存和记录，不能做进一步的曲线相关分析，因此只能停留在以人工经验为主的实验操作。

本发明的目的在于根据细胞代谢流及发酵罐物料流的概念和理论，开发为实现发酵产品过程工艺优化及用于工业生产的数据放大的计算机控制***。

本发明首先基于对发酵过程的复杂性、高度非线性等诸多因素以及多容量过程特征，使***具有动态性和不可预测性的认识，在发酵过程优化和放大时，不以建立数学模型为唯一方法，而采用了以采集过程数据为先导的数据驱动型方法。

本发明认为发酵罐中所进行的微生物发酵实质上是在分子水平的遗传特性、细胞水平的代谢调节和工程水平的传递特性三个不同水平上发生调控的，因此区分发酵过程中以上三个不同水平的问题是数据驱动型方法的主要目标。

本发明又进一步提出细胞代谢物质流所引起的生物反应器物料流变化的相关特性，是研究上述三个水平问题，并实现过程的数据优化和放大的基本内容，提出了发酵过程参数曲线相关的各种研究方法，并在本***编制的软件中体现。

本发明提供了用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***。本发明BIORADAR***由发酵罐、上位计算机、下位计算机和软件包体系构成，其中软件包体系由主线程、采样线程、过程分析的控制线程、报警线程和储存线程组成。

本发明的BIORADAR***有如下特点：

①本发明考虑了发酵过程工艺分析中的各种可能情况，开发了一个适应多种反应器特性，融合各种过程理论和控制理论的软件包，以及相应的不同容量的发酵罐的设计、传感器配置、二次仪表和计算机控制***(如图1发酵过程测控***所示)。

图1中各序号分别表示1温度传感器；2pH传感器；3溶解氧(DO)传感器；4全罐(含料)秤量传感器；5尾气CO₂接口；6尾气O₂接口；7测速传感器；8压力传感器；9消泡传感器；10热质量流量计；11高精度蠕动泵；12基质补料电子秤；13前体或油电子秤；14酸碱物电子秤；15循环泵；16电磁阀；17数/模转换器；18模/数转换器；19下位机；20上位机；21调制解调器；22料瓶；23稀土电机；24预热器。

下位机是总线类型为Compact PCI的工控机(PⅡ266 4.0GB64MB)，上位机是PCI组装兼容PC机(PⅡ366 6.4GB 64MB)，上下位机之间通过PCI网卡进行通信。下位机对发酵过程进行检测与控制，检测的参数有发酵温度T、溶解氧浓度DO、pH、发酵液体积V、搅拌转速Rprn、搅拌功率A、空气流量F、排气氧含量EO₂和二氧化碳含量ECO₂。同时，应用电子称技术，实时监视发酵过程的补料总量和补料速率。从变送器出来的T、DO、pH、V、Rpm、A和F，从气体分析仪来的EO2和ECO2，以及从电子称来的各种信号，都是4-20mA的标准信号。它们统一输送到A/D模块。下位机从A/D模块取得数据后通过网络输送到上位机软件BIORADAR***，同时根据偏差对发酵温度进行闭环控制，对补料速率进行开环控制。

发酵过程工艺分析中所用的动态曲线分析，分为直接参数、间接参数和实验手工参数。画面曲线的选择配置，有量程范围变更，采样样本的选择和变更，曲线颜色的选择，背景色的选择，坐标轴的选择等功能。多画面配置时，有不同批号历史与实时数据曲线比较，成批发酵的绝对的相对时间，不同的时间过程，间接时间和时间精度的选择等功能。

②软件的部件化体系

BIORADAR***运用了Microsoft的COM机制来实现了主程序和各个子程序之间的相互作用，分别实现了数据采集、过程分析和控制以及报警等功能。

如图2 BIORADAR***的部件化体系所示，2-1 EXCEL是Microsoft公司的产品，2-2 BIORADAR***运用它同下位机通信；2-3 MATLAB是Mathswork公司的数学处理软件，BIORADAR***根据它的分析运算结果进行控制；2-4 ALARM是根据BIORADAR***的指令执行具体报警动作的程序。

通过很好地定义BIORADAR***中的每个功能模块(部件)及其接口，并让这些部件之间相互独立，但满足二进制代码级的兼容和可利用、互操作，通过一个标准的接口协议，从而做到编程语言的无关性，对平台的最少依赖性，解决了软件升级时的版本控制问题。只要接口不变，各模块可以单独升级而不需要整体重新编译，并使得设计的BIORADAR***能很好地和其它优秀应用软件集成在一起，实现异构环境下数据的相互交流。部件化的软件设计体系通过设计部件和在其中使用部件的框架应用程序，做到了高度的代码重用能力，并使得***具有很大的伸缩自由度。部件和框架应用程序都可以独立升级而无需全部重新编译，从而又提高了***的可维护性。部件化体系结构所特有的低耦合，降低了BIORADAR***设计的复杂度，提高了***的可靠性，这对于可靠性要求很高的BIORADAR***而言有着特殊的价值。

③软件的多线程结构

BIORADAR***要同时实现用户界面、数据采集、过程分析与控制以及报警等多任务。各个任务之间有着十分紧密的联系，有的是并行进行的，如用户界面的显示与数据采集；有的存在着先后关系，如先进行数据采集，然后对采集到的数据进行分析，如有异常再启动报警等等。要协调、同步好这些任务，一般的编程技术很难做到。BIORADAR***利用了32位Windows操作***的多线程能力，把它的各个主要功能分别安排在不同的线程对象中实现(如图3BIORADAR***的多线程结构所示)。

BIORADAR***由3-1主线程(Main Thread)、3-2采样线程(Sample Thread)、3-3过程分析与控制线程(Control Thread)、3-4报警线程(Alarm Thread)和3-5储存线程(Save Thread)共五个线程组成。其中，主线程负责用户界面的创建和显示；采样线程按采样频率从输入模块采集数据；过程分析与控制线程对采集到的数据进行分析并按控制频率向下位机软件传送控制指令；报警线程根据异常情况启动报警服务程序进行报警；储存线程则负责把在线数据和异常事件等数据储存到数据库，以便于查询和分析以及第三方应用程序的使用。由于各个任务的重要性有所差别，五个线程的执行优先权就有高低之分，采样线程和过程分析与控制线程具有高优先权，主线程是普通的优先权，而报警线程和储存线程则是较低的优先权。

主线程是BIORADAR***启动时建立的第一个线程，它主要负责用户界面的创建和显示。主线程所建立的应用程序主界面如图4所示。

建立了主界面后，用户可打开一个已存在的批号或创建一个新批号，然后开始采集数据并进行各种分析。

采样线程从EXCEL取得实时数据的流程如图5上下位机数据输送路线所示。

采样线程从Excel接收数据的流程如下：void_fastcall SampleThread∷GetData (bool change){OleSuccess=false;for(iht i=0;i＜5;i++) {try {CoInitialize(NULL);excel=Variant∷CreateObject(＂Excel.Application＂);excel. OlePropertySet(＂Visible＂, visible);workBooks=excel. OlePropertyGet(＂WorkBooks＂);xian=workBooks. OleFunction(＂Open＂, excelFileName, update);Variant name=＂Sheetl＂;sheet=xian.OlePropertyGet(＂WorkSheets＂, name);range=sheet.OlePropertyGet(＂Range＂, address);Variant result;result=range.OlePropertyGet(＂Value＂);bool valid=！(result.IsNull()‖result.IsEmpty());if(valid){

AnsiString string=result. AsType(varString);

string. Trim();

if(！string.IsEmpty()) {

 OleRemrn=string.ToDouble();

 OleSuccess=true;

  break;

}}Sleep(200);continue;}catch(…){

     ReConnect();Sleep(200);}}}

报警线程负责根据异常情况启动报警服务程序进行远程多媒体报警，它具有较低的执行优先权。当采样线程检测到异常时，将异常情况写入异常事件数据库，然后通过API函数SetEvent将hAlarmEvent事件置位。正在等待的报警线程看见hAlarmEvent事件置位后，马上向报警服务程序发送报警消息WM ALARM：void _fastcall AlarmThread∷Execute (){while(！Terminated) {if(WAIT_OBJECT_0=WaitForSingleObject(hAlarmEvent,1000)){try{

m_bAlarmFinished=false;

HWND hAlarm=FindWindow(NULL, ＂报警中心＂),

if(hAlarm==NULL) {

 CreateProcess(NULL,＂alarm.exe＂,NULL,NULL,false,NORMAL_PRIORITY_CLASS,NULL,NULL,m_siAlarm,&m_piAlarm);

 WaitForInputIdle(m_piAlarm.hProcess,2000);

 hAlarm=FindWindow(NULL,＂报警中心＂);

}

DWORD result;

SendMessageTimeout(hAlarm,WM_ALARM,0,0,SMTO_BLOCK,120^*1000,&result);_finally{

 m_bAlarmFinished=true;}}}}

报警线程首先检查报警服务程序是否已经启动，如果没有，则启动之，然后发送一个在测控***和报警服务程序中共同定义的消息WM ALARM给报警服务程序，并在两分钟内等待返回。

储存线程负责把数据和异常事件储存到数据库，它具有较低的执行优先权。当采样线程检测到输入数据缓冲区长度大于设定值或有异常事件发生时，分别将hSaveEvent和hSaveAlarmEvent事件置位。正在等待的储存线程看见hSaveEvent或hSaveAlarmEvent事件置位后开始执行储存操作：void _fastcall SaveThread∷Execute (){while(！Terminated) {

if(WAIT_OBJECT_0=WaitForSingleObject(hSaveEvent,100)){

 try{

  Call(SaveOnlineData);

}

catch(…){

 MessageBox(NULL,＂Exception when saving online data＂, ＂Error＂,MB_OK);

}}if(WAIT_OBJECT_0=WaitForSingleObject(hSaveAlarmEvent,100)){

 try{

  Call(SaveAlarmData);

}

catch(…){

 MessageBox(NULL,＂Exception when saving alarm event＂, ＂Error＂, MB_OK);

}}}

储存线程根据事件置位情况分别调用SaveData()和SaveAlarmData()方法将在线数据和异常事件保存到在线数据库和事件数据库中。

目前市场上有些测控软件尽管有着32位Windows界面，但基本上还是单线程结构。当用户需要大计算量的处理时，CPU长时间被该处理占用，导致长时间内过程得不到控制或***对用户没有响应。采用了多线程技术之后，BIORADAR***运行平滑，响应及时，而且采样线程和过程分析与控制线程具有较高的执行优先权，充分保证了采样和过程控制的实时性。随着CPU价格的大幅下跌，双CPU或多CPU计算机将成为工控机主流，多线程测控软件的性能将会有更大提高。

④软件的良好的人机界面

BIORADAR***有多种良好的人机界面，包括图形视图和报表视图的创建、显示和打印，各种配置对话框的创建和显示等。

A图形视图

BIORADAR***提供了动态和静态两种图形视图。动态视图是在线参数和与在线参数相关的间接参数的实时显示，它的时问轴随着过程进行而自动调整，它所显示的数据直接来自采样线程。静态视图实现了历史数据的图形表示。它根据用户指定的时间段和参数名称从在线和(或)离线数据库检索数据，计算间接参数，然后以曲线形式将各种参数显示。静态视图中，用户可随时更改要显示的时间段和参数，既可观察全局现象(长时间段)，也能研究局部情况(短时间段)。

另外，图形视图还有曲线滤波、基线消除、曲线颜色选择和曲线显示的上下限设置等功能。如图6所示是图形视图的界面。其中DO是在线测量值，CER是在线计算值，CU是离线测量值，RCU是离线计算值。把各种类型的参数显示在同一画面上，为工艺分析和优化提供了很大的便利。

配置图形视图时间段和参数名称的代码如下：TSempDlg^*dlg=new TSetupDlg(this,data_tb);dlg-＞StepMaskEdit-＞Enabled=false;dlg-＞StepComboBox-＞Enabled=false;int flag=dlg-＞ShowModal();if(IDOK=flag){

  MakeName();

  start=data_tb-＞from;

  end=data_tb-＞to;

  DataLine ^*line;

int figureCount=myfigure-＞Count();

for(int i=0;i＜figureCount;i++)

   int penColor=0,smooth;

        float max,min;

      penColor=info-＞on-＞Get(name-＞Strings[i]).lineColor;

         max=info-＞on-＞Get(name-＞Strings[i]).maxValue;

          min=info-＞on-＞Get(name-＞Strings[i]).minValue;

           smooth=info-＞on-＞Get(name-＞Strings[i]).smoothInterval;

            line=new DataLine(name-＞Strings[i],false,max,min,penColor);

            line-＞SetDrawTime(start,end);

            if(WAIT_OBJECT_0=WaitForSingleObject(hViewMutex,5000)){

                   int arrayNumber=viewArray-＞Count;

                   for(int j=0;j＜arrayNumber;j++){

                        float value=(^*viewArray)[j][index];

                         unsigned                                    intcurrentTime=((double)(^*viewArray)[j].time-(double)beginTime)^*60^*24;

                       DataPoint^*a=new DataPoint(currentTime,value);

                        if(！a) continue;

              bool result=line-＞Add(a);

              if(！result)

          delete a;

                                }

                         }

                            ReleaseMutex(hViewMutex);

                 line-＞SetSmoothInterval(smooth);

                 line-＞SetFullName(fullName-＞Strings[i]);

               myfigure-＞Add(line);}

      if(！haveAdd && oldStart＜=start && oldEnd＞=end)

             RedrawItemClick(this);}

 if(dlg)

  delete dlg；

配置图形视图时间段和参数名称如图7图形视图时间段和参数名称配置界面所示。

图形视图曲线颜色选择和曲线显示的上下限设置的代码如下：TColorDlg ^*dlg=new TColorDlg(Application,color_tb,myfigure);

 im flag=dlg-＞ShowModal();

 if(IDOK=flag){

     DataLine& line=myfigure-＞Get(color_tb-＞name);

     line.SetPenColor(color_tb-＞color);

     line.SetMax(color_tb-＞max,true);

     line.SetMin(color_tb-＞min,true);

     line.SetSmoothInterval(color_tb-＞smooth);

      Draw();

}

图形视图曲线颜色选择和曲线显示的上下限设置的界面如图8所示。

图形视图的坐标轴设置代码如下：TAxisDlg^* dlg=new TAxisDlg(this,axis_tb);

 int flag=dlg-＞ShowModal();

 XAxis& xaxis=myfigure-＞GetXAxis();

YAxis& yaxis=myfigure-＞GetYAxis();

if(IDOK=fiag){

     xaxis.SetLabel(axis_tb-＞xtitle);

     xaxis.SetUnit((TimeUnit)axis_tb-＞unit);

     yaxis.SetLabel(axis_tb-＞ytitle);

     axisColor=axis_tb-＞color;

     axisPen-＞Color=colors[axisColor];

     xaxis.SetPenColor(axisColor);

     yaxis.SetPenColor(axisColor);

      Draw();

 }

图形视图的坐标轴设置界面如图9所示。

B  数据库和报表视图

为了便于数据利用和分析，同时也为了便于第三方程序访问，BIORADAR***把程序产生的所有数据和用户输入的数据都保存到Paradox数据库中。BIORADAR***建立了三个数据库：在线数据库保存在线采集的数据，离线数据库保存用户离线输入的数据，而事件数据库则储存程序运行时发生的各种事件。

BIORADAR***有三种报表视图，分别用于三个数据库的显示和(或)修改。在线报表视图(如图10所示)既可实时跟踪与在线参数相关的参数变化情况，也能根据用户设定按一定时间间隔显示某时间段内的部分或全部在线参数值。通过离线报表视图(如图11所示)，用户可输入或编辑离线参数值。事件报表视图向用户报告何时有怎么样的事件发生，如某一参数越限，某一设备打开或关闭等。

C 打印

各种图形视图和报表视图均可随时打印。既可直接打印到打印机，也可先打印到文件，然后在适当时候再打印。图形视图以所见即所得方式打印。打印报表时，用户可设置打印的时间段、参数名称和时间间隔等选项。

⑤与本***配置的发酵罐装置必须具有温度、搅拌转速、通气流量、罐压、消泡、pH、DO发酵液真实体积或重量，三个补料量、尾气CO₂和O₂等十四个以上的检测参数，与FUS-50L(A)自控发酵罐可以实现***配置(图-1)，实现实验室发酵过程优化的目的。本***与工业发酵罐配置，可实现发酵工业过程的数据优化与放大目的。

⑥本***与发酵罐装置配套以后，本***采集的有关发酵过程高密度数据，可达到远程数据传输，实现异地过程分析和诊断，实现多专业学科的专家分析。

本发明BIORADAR***为实现发酵过程优化与数据放大提供了很大的便利条件。它的多个版本，已在不同规模自控发酵罐在红霉素、青霉素和金霉素发酵的优化和放大研究中应用。本***与FUS-50L(A)自控发酵罐配套，将具有很大市场，估计年产值在1000万以上。本***与各种规模工业发酵罐配套，实现发酵工业过程的数据优化与放大目的，从已经取得的试验结果，青霉素发酵提高单位40％，红霉素发酵提高单位65％，青霉素发酵提高单位30％，共计提高工业生产效益5000万以上。

实施例：1、运行要求

80386以上机型，8M以上内存，20M以上空闲硬盘空间，证明用户身份的加密狗或钥匙盘，Windows 9x、Windows NT 3.5或更高版本的中西文操作***，完成具体数据采集的下位机软件和用5.1启动

从资源管理器选择bioradar.exe或在开始菜单、运行中输入bioradar.exe所在目录\bioradar，按回车键后启动bioradar.exe，经提示***启动盘(如果有启动盘)，程序将被启动，出现如图12所示的主窗口。2、批号

在生物过程检测***中，批号是基本的单位。每开始一次新的试验，将产生～个新的批号。它由一个批号配置文件(^*.cfg文件)，两个数据库(在线数据库、离线数据库)组成，而每个数据库又由一个或数个^*.db和^*.px文件组成。

创建一个新的批号(1)从主菜单“文件”下选择“新批号”或在工具条上按下“新批号”按钮，出现如图13所示的“新批号名”对话框(2)在“新批号名”中接受或更改批号名称。如果要使用全局的批号配置，跳到(4)。(3)配置批号。(4)从主菜单“采样”中选择“开始”或在工具条上选择“开始采样”按钮。(5)此时，一个新的批号已生成。可以通过主菜单“视图”创建各种视图。注意：(1)当一个批号正在采样时，不能创建其他新的批号。(2)给批号命名时，建议名称长度不要超过13个英文字符。

关闭批号

从主菜单“文件”下选择“关闭本批号”，关闭当前批号的所有窗口和文件。注意：(1)批号正在采样时，该批号不能被关闭。应停止采样后再关闭批号。(2)创建或打开另一个批号时，当前批号自动保存并关闭。

保存批号

从主菜单“文件”下选择“保存本批号”，把当前批号的配置保存到^*.cfg文件中。

打开一个已存在的批号(1)从主菜单“文件”下选择“打开批号”或者在工具条上选择“打开批号”按钮，将出现如图14所示的“打开批号”对话框。(2)从“打开批号”对话框中选择一个批号名称，按打开按钮。(3)此时，批号已被打开，可以通过主菜单“视图”创建各种视图或从主菜单“采样”中选择“开始”或在工具条上选择“开始采样”按钮重新采样。。注意：

当一个批号正在采样时，不能打开其它批号。2．1配置批号

  缺省密码：none.

  ***配置

在生物过程检测***中，***配置是批号的组成部分。***配置规定了各种参数的名称、输入范围以及平滑长度。另外，***配置还定义了密码、缺省的坐标轴和其它杂项选项等。(1)从主菜单“采样”选择“配置”，将出现如图15所示的***配置对话框。(2)从名称列表框选择一项，按下属性按钮(在名称列表框中双击某一项可快速打开属性对话框)。根据所选择参数的类型，在线参数、离线参数或者间接参数的属性对话框弹出。通过这些对话框，可以配置所选择的参数。(3)按下密码按钮，可以配置密码。(4)按下坐标轴按钮，可以配置坐标轴。(5)按下杂项按钮，可以配置杂项。(6)按下频率按钮，可以配置频率。(7)按下离在线设置按钮，可以决定空气流量和生物液体积的测量方式。注意：(1)如果当前没有创建或打开的批号，所有的改变将作为全局配置而作用于所有此后创建的批号，但对以前已存在的批号没有任何影响。(2)如果已有批号打开或创建，所做的改变仅作用于当前批号。2．2频率配置(1)从主菜单“采样”下选择“***配置”的“频率”命令，将出现如图16所示的频率配置对话框。(2)输入采样频率数值。(3)选择采样单位。2．3离在线设置(1)从主菜单“采样”下选择“***配置”的“离在线设置”命令，将出现如图17所示的离在线配置对话框。(2)分别确定空气流量和生物液体积是在线采集或离线输入，并输入离线输入的初始值。3、采样3．1开始采样

从主菜单“采样”下选择“开始”或从工具条上选择“开始采样”按钮，之后采样线程便按设定的采样频率开始采样。注意：(1)批号已开始采样之后，“开始采样”命令不可再次使用。(2)开始采样之后，在停止采样之前，当前批号不能被关闭。(3)在开始采样之前，请确保操作***中没有打开的EXCEL。如果不能确信，可同时按下Ctrl+Alt+Del三键来打开“关闭程序”对话框，并检查其中是否有EXCEL。如果有EXCEL，请选择EXCEL，然后按“结束任务”按钮关闭已打开的EXCEL，直到“关闭程序”对话框中不再有EXCEL为止。(4)在程序采样过程中，请勿自行打开EXCEL。3．2暂停采样

从主菜单“采样”下选择“暂停”或在工具条上选择“暂停采样”按钮，暂停采样。注意：(1)开始采样之前，“暂停采样”命令不可使用。(2)暂停采样之后，请使用”重启采样”命令恢复采样。3．3恢复采样

从主菜单“采样”下选择“重启”或在工具条上按下“重启采样”按钮，恢复已经暂停的采样。注意：(1)在暂停采样之前，“重启采样”命令不可使用。3．4停止采样

从主菜单“采样”下选择“停止”或在工具条上按下“停止采样”按钮，停止采样。注意：(1)暂停采样之后，在恢复采样之前，“停止采样”命令不可使用。(2)开始采样之后，在停止采样之前，当前批号不可关闭。4、图形视图4．1创建动态图形视图(1)从主菜单“视图”下选择“动态视图”命令。(2)通过主菜单“图形”或该视图的上下文菜单，设置视图的各种选项。注意：(1)开始采样之前，不能创建动态图形视图。(2)暂停或者停止采样之后，动态图形不再随时间变化。4．2创建静态图形视图(1)从主菜单“视图”下选择“静态态视图”命令。(2)通过主菜单“图形”或该视图的上下文菜单，设置视图的各种选项。4．3改变图形视图的配置(1)从主菜单“图形”或视图的上下文菜单中选择“配置”命令，将出现如图18所示的配置对话框。(2)在“从”和“到”中输入或选择视图显示的时间范围和单位，如果选择了“相对值”检查框，“到”时间是相对于“从”时间的。(3)通过双击“已选择”和“可选择”列表框选择要显示的参数。4．4改变图形视图中参数的颜色等选项(1)从主菜单“图形”或视图的上下文菜单中选择“颜色”命令，将出现如图19所示的改变颜色对话框。(2)从名称列表框中选择要改变的参数名称。(3)改变颜色、最大值、最小值和平滑度，如果需要的话。(4)按应用按钮，使修改有效。(5)重复2-4，改变要改变的参数。4．5改变图形视图的坐标轴(1)从主菜单“图形”或视图的上下文菜单中选择“坐标轴”命令，将弹出如图20所示的配置坐标轴对话框。(2)在X轴标题和Y轴标题中输入X轴和Y轴的标题。(3)在X轴单位中选择X轴的单位。(4)在坐标轴颜色中选择坐标轴的颜色。4．6改变图形视图的杂项(1)从主菜单“图形”或视图的上下文菜单中选择“杂项”命令，将弹出如图21所示的杂项配置对话框。(2)从“背景色”中选择视图背景颜色。(3)从“图例色”中选择图例颜色。4．7更新视图

从主菜单“图形”或图形视图的上下文菜单中选择“重画”命令，当在线或离线数据库发生改变时，“重画”命令可以反映这些改变。注意：

“重画”命令仅可在静态图形视图中使用。

改变图形视图的显示周期(1)从主菜单“图形”或图形视图的上下文菜单中选择“周期”命令，将弹出如图22所示的周期配置对话框。(2)输入显示周期数值。注意：

本命令仅可用于动态图形视图。5、数据库视图5．1创建在线数据库视图(1)从主菜单“视图”下选择“在线报表”命令。(2)通过主菜单“数据库”或本视图的上下文菜单配置数据库。5．2配置在线数据库(1)从主菜单“数据库”或本视图的上下文菜单中选择“配置”命令，将弹出如图23所示的配置对话框。(2)在“从”和“到”中输入或选择视图显示的时间范围和单位，如果选择了“相对值检查框，“到”时间是相对于“从”时间的。(3)通过双击“已选择”和“可选择”列表框选择要显示的参数。(4)通过“步长”选择显示步长。5．3自动更新在线数据库视图

从主菜单“数据库”或本视图的上下文菜单中选择“自动更新”命令，在线数据库视图将随时间变化而自动更新。5．4手工更新在线数据库视图

从主菜单“数据库”或本视图的上下文菜单中选择“手工更新”命令，在线数据库视图将手工更新一次。5．5创建离线数据库视图(1)从主菜单”视图”下选择“离线报表”。(2)通过主菜单“数据库”配置数据库。注意：(1)仅仅可以创建一个离线数据库。

***一条记录到离线数据库

从主菜单“数据库”下选择“***”命令，将出现如图24所示的离线数据输入表。

输入数据后按确定按钮，新记录加到离线数据库。离线数据库中的记录按时间自动排序5．6编辑离线数据库中的记录

从主菜单“数据库”下选择“编辑”命令。5．7删除离线数据库中的记录

从主菜单“数据库”下选择“删除”命令，删除数据库中的当前记录。6、打印6．1打印预览(1)从主菜单“文件”下选择“打印预览”命令或按下工具条上的“打印预览”按钮。(2)如果当前视图是数据库视图，将出现打印预览窗口。如果是图形视图，由于屏幕所见即为打印所得，所以打印预览命令没有实现。(3)单击数据库预览窗口中的Close按钮退出预览窗口或Print按钮开始打印(如图25所示)。6．2打印从主菜单“文件”下选择“打印”命令或按下工具条上的“打印”按钮开始打印当前视图内容。6．3软件包所得曲线图例

某基因工程产品从99年6月16日始至6月24目止，进行高密度高表达培养，对所有在线参数、离线参数所得曲线(如图26所示)。

Claims (7)

1、一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于该***由发酵罐、上位计算机、下位计算机和软件包体系组成，其中软件包体系由主线程、采样线程、过程分析的控制线程、报警线程和储存线程构成。

2、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于其中所述的主线程负责用户界面的创建和显示；采样线程按采样频率从输入模块采集数据；过程分析与控制线程对采集到的数据进行分析并按控制频率向下位机软件传送控制指令；报警线程根据异常情况启动报警服务程序进行报警；储存线程则负责把在线数据和异常事件等数据储存到数据库，以便于查询和分析以及第三方应用程序的使用，由于各个任务的重要性有所差别，五个线程的执行优先权就有高低之分，采样线程和过程分析与控制线程具有高优先权，主线程是普通的优先权，而报警线程和储存线程则是较低的优先权。

3、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于该***有多种人机界面，包括图形视图和报表视图的创建、显示和打印，各种配置对话框的创建和显示。

4、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于BIORADAR***建立了三个数据库：在线数据库保存在线采集的数据；离线数据库保存用户离线输入的数据；事件数据库则储存程序运行时发生的各种事件。

5、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于BIORADAR***有三种报表视图，分别用于三个数据库的显示和修改，在线报表视图既可实时跟踪与在线参数相关的参数变化情况，也能根据用户设定按一定时间间隔显示某时间段内的部分或全部在线参数值，通过离线报表视图，用户可输入或编辑离线参数值，事件报表视图向用户报告何时有怎么样的事件发生，如某一参数越限，某一设备打开或关闭。

6、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于其中所述的发酵罐具有温度、搅拌转速、通气流量、罐压、消泡、pH、DO发酵液真实体积或重量，三个补料量、尾气CO₂和O₂等十四个以上的检测参数。

7、根据权利要求1所述的一种用于发酵过程优化与数据放大的BIORADAR***，其特征在于该***可实现数据的远程传输。

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