上海博迅培养箱远程监测报警系统的设计与应用

博迅培养箱是一种通过在箱体内模拟细胞、组织或细菌在生物体内生长所需的温度、二氧化碳浓 度等环境条件，实现细胞、组织或细菌体外培养的装置[1]，在医院广泛应用于科研、检验、制药、辅助生 殖等领域。

二氧化碳培养箱在运行过程中，可能出现二氧化碳浓度不准、温度控制失灵等故障[2]，如果不 能及时排除将会影响标本保存，使实验数据产生偏差，造成重大损失。

设计了一套远程监测报警系统， 可以远程实时监测二氧化碳培养箱各项参数，并在参数异常时以短信方式推送报警信息。

系统组成 本系统主要由采集端、云平台和报警端三部分组成。其中，采集端通过串口与二氧化碳培养箱点对点 进行通信，并将采集到的温度、二氧化碳浓度、氧气浓度、报错代码等数据通过无线网络发送到云端物联网平台；

云平台存储采集端发送的数据，并向用户提供可视化数据展示；当二氧化碳培养箱出现报警时， 采集端将接收到的报错信息通过云平台转发给报警端，并由报警端向用户发送报警短信。系统的总体架构 如图 所示。

v> 采集端 本设计选用基于 ESP8266 芯片的 低功耗 WiFi 芯片，广泛应用于物联网领域 独立运行，并负责无线网络接入和数据传输 占用空间。

在串口通信中，通信的双方必须采用相同的接口标准才能进行数据交互 采用 RS232 接口标准，逻辑 0 电平为 逻辑 0 电平为 0V，逻辑 1 电平为 转换，保证串口正常通信[5-7]。

采集端电路原理图如图 2 所示 ESP-12E 的串行接口 16 脚、15 脚 接口 CN6 口的 TXD、RXD 相连 位置如图 3 红色方框所示。

中国医学装备大会暨 2021 医学装备展览会论文汇编 107  图 1  系统架构示意图 芯片的 ESP-12E 模组作为采集端主控模块和无线通信模块 广泛应用于物联网领域，

其内部集成了 32 位微处理器，能够作为设备中唯一的控制器 并负责无线网络接入和数据传输[3,4]，仅需少量外部电路即可保证正常工作， 通信的双方必须采用相同的接口标准才能进行数据交互。本设计中 电平为+3V~+15V，

逻辑 1 电平为-3V~-15V，主控模块采用 电平为+3.3V，为防止直接相连损坏模块，采集端选用 MAX3232 图 2  采集端电路原理图 所示，ESP-12E 的 12 脚接按键 KEY1，MAX3232 芯片的 脚相连，

MAX3232 芯片的 13 脚、14 脚分别与二氧化碳培养箱主板的11 脚、12 脚分别与ESP-12E 的串行接口 16 脚、15 脚相连，采集端电源地与 CN6 口的 GND 相连，CN6 口在二氧化碳培养箱主板上 模组作为采集端主控模块和无线通信模块。

ESP8266 是一款 能够作为设备中唯一的控制器 ，大大降低了 PCB 本设计中，二氧化碳培养箱 主控模块采用 TTL 接口标准， MAX3232 芯片进行电平v> 转换，保证串口正常通信。