疫苗冷库性能评价方法、系统和存储介质

1.本发明涉及疫苗存储和冷库领域，尤其涉及一种疫苗冷库性能评价方法、系统和存储介质。


背景技术：

2.疫苗已被证明是现代对抗传染病最有效的武器，它们每年避免数以百万计的死亡和病例，其作为特殊的生物制品，事关百姓生命健康安全。由于热敏性，大多数疫苗在生产、运输、贮存和使用的过程中都必须冷藏于2～8℃的恒温环境。此外，几乎所有的疫苗都容易受到高温的伤害，还有许多疫苗也会由于低温冻伤而“变性”，从而对疫苗的安全性产生严重影响。
3.因此，疫苗冷库作为冷链运输环节中的关键设施，其设计建设至关重要。目前，疫苗冷库制冷技术、监控技术已经比较成熟，全国各地建造设计的非常多。虽然疫苗冷库已经达到其设计库温，但其温度场的不均匀性大多仍较高，这对疫苗质量造成了威胁。因此，对疫苗冷库库内热性能进行客观合理的评价，是确保疫苗安全存储和运输的关键，但是，目前却缺乏可全面、客观、准确的评价疫苗冷库库内热性能的方法。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中缺乏可靠的评价疫苗冷库库内热性能的方法的缺陷，本发明提出了一种疫苗冷库性能评价方法、系统和存储介质。
5.本发明提出的一种疫苗冷库性能评价方法，可实现对疫苗冷库库内热性能进行全面、直观的精确表征，对疫苗冷库温度控制系统的调节和制冷设备的运行具有重要的参考意义，有利于为对降低疫苗冷库运行费用和提高冷库性能指明方向。
6.一种疫苗冷库性能评价方法，包括以下步骤：
7.s1、构建冷库参数计算模型；
[0008][0009][0010]
r＝t
max-t
min
；
[0011]
其中，η表示平均温度，tj表示冷库内第j个温度检测节点处的温度，n为温度检测节点数量；σ表示温度不均匀系数；r表示温度极差，t
max
为t1、t2、t3、......、tn中的最大值，t
min
为t1、t2、t3、......、tn中的最小值；
[0012]
s2、建立理想冷库模型，并获取理想冷库模型的平均温度ηi、温度不均匀系数σi和
温度极差ri，下标i表示理想冷库模型；
[0013]
s3、获取待测冷库稳定运行状态下中各温度检测节点处温度，并结合步骤s1中的冷库参数计算模型计算待测冷库的平均温度ηr、温度不均匀系数σr和温度极差rr；
[0014]
s4、计算待测冷库的评价指标，评价指标包括：平均温度偏离比n
η
、温度不均匀系数比n
σ
和温度极差比nr；
[0015][0016][0017][0018]
优选的，评价指标还包括：待测冷库在测量时间段内平均温度正向波动值δt
c1
和负向波动值δt
c2
；
[0019]
δt
c1
＝t
cmax-t
cm
；
[0020]
δt
c2
＝t
cmin-t
cm
；
[0021]
t
cmax
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的最大值，t
cmin
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的最小值，t
cm
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的算术平均值；即：
[0022]
t
cmax
＝max{η
r-1
、η
r-2
、η
r-3
、......、η
r-k
}
[0023]
t
cmin
＝min{η
r-1
、η
r-2
、η
r-3
、......、η
r-k
}
[0024][0025]
η
r-k
表示测量时间段内第k次获得的待测冷库内的平均温度，将待测冷库在测量时间段内第k次测量中获得的第j个温度检测节点处的温度记作t
j-k
，则n为温度检测节点数量。
[0026]
优选的，评价指标还包括待测冷库在测量时间段内冷库内温度不均匀性δt
cmax
；
[0027]
δt
cmax
＝max{δt
c-1
、δt
c-2
、......、δt
c-(k-2)
、δt
c-(k-1)
}；
[0028]
δt
c-(k-1)
表示测量时间段内第k次获得的平均温度η
r-k
与第k-1次获得的平均温度η
r-(k-1)
之间的差值绝对值，δt
c-(k-1)
＝|η
r-k-η
r-(k-1)
|。
[0029]
优选的，s2中根据《db32t 3790-2020疫苗冷库设计规范》构建理想冷库模型。
[0030]
优选的，冷库长l宽w高h满足以下约束条件：
[0031]
体积v确定状态下，冷库内表面积s取最小值，s＝2lw 2lh 2wh；且1.8m＜h＜2.0m。
[0032]
优选的，v＝20立方米，h＝2米，
[0033]
优选的，待测冷库内温度检测节点依据《gb/t 30103.1-2013冷库热性能试验方
法》设置，相邻的温度检测节点之间的间距为600毫米，温度检测节点距墙最少100毫米。
[0034]
本发明还提供了一种疫苗冷库性能评价系统，用于实现上述疫苗冷库性能评价方法。
[0035]
一种疫苗冷库性能评价系统，包括存储器和处理器；存储器中存储有评价指标、理想冷库模型和计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以实现所述的疫苗冷库性能评价方法。
[0036]
本发明还提供了一种存储介质，用于承载上述疫苗冷库性能评价方法。
[0037]
一种存储介质，所述存储介质内部存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的疫苗冷库性能评价方法。
[0038]
本发明的优点在于：
[0039]
(1)本发明中，设置理想冷库模型，以理想冷库模型的平均温度ηi、温度不均匀系数σi和温度极差ri为参照基准，计算待测冷库的平均温度偏离比n
η
、温度不均匀系数比n
σ
和温度极差比nr，从而实现了通过与最优值的对比帮助大众直观的获知待测冷库的平均温度、温度均匀程度等，使得冷库的温度性能更加直观的被认知，便于冷库优劣的评判。
[0040]
(2)本发明中，还可结合待测冷库在测量时间段内平均温度正向波动值δt
c1
和负向波动值δt
c2
以及待测冷库在测量时间段内冷库内温度不均匀性δt
cmax
实现了对冷库温度在不通过时刻的波动程度的监控，方便工作人员实时获知冷库温度波动情况，实现了更加全面的冷库状态展示，确保疫苗的环境安全。
[0041]
(3)根据本发明设置的评价指标可知，平均温度偏离比n
η
越接近1越好，温度不均匀系数比n
σ
、温度极差比nr、平均温度正向波动值δt
c1
、平均温度负向波动值δt
c2
和温度不均匀性δt
cmax
均越小越好。
[0042]
(4)本发明中，采用复合规范的理想冷库模型对待测冷库进行评价，实现了待测冷库评价参照对象的统一，保证了评价结果的可信度和直观度。
[0043]
(5)本发明中，以《db32t 3790-2020疫苗冷库设计规范》中最优冷库模型的方式设置理想冷库模型，进一步保证公众可根据通过本发明获得评价指标获知待测冷库与最优冷库的状态对比，对待测冷库的性能有直观的认知。为了便于理想冷库模型的统一，本发明优选选择最常用的最优冷库模型作为理想冷库模型。
[0044]
(6)待测冷库中温度检测节点的设置符合规范，使得待测冷库中的数据计算更加精确，进一步保证了最终的评价指标的准确性和可靠性。
附图说明
[0045]
图1为本发明提出的一种疫苗冷库性能评价方法流程图。
具体实施方式
[0046]
名词解释：
[0047]
稳定运行时刻：指的是冷库内各温度检测节点处的温度值趋于稳定后的冷库运行时刻，即冷库任一温度检测节点处相邻两次温度检测值的差值小于设定浮差，一般认为冷库开启一段时间例如1小时候即为稳定运行时刻。
[0048]
min{}表示最小取值函数。
[0049]
max{}表示最大取值函数。
[0050]
本实施方式提出的一种疫苗冷库性能评价方法，设置的评价指标包括：平均温度偏离比n
η
、温度不均匀系数比n
σ
和温度极差比nr。平均温度偏离比为n
η
为待测冷库的平均温度ηr与理想冷库模型的平均温度ηi的比值；温度不均匀系数比n
σ
为待测冷库的温度不均匀系数σr与理想冷库模型的温度不均匀系数σi的比值；温度极差比nr为待测冷库的温度极差rr与理想冷库模型的温度极差ri的比值。
[0051]
冷库的平均温度η、温度不均匀系数σ、温度极差r的计算公式如下：
[0052][0053][0054]
r＝t
max-t
min
ꢀꢀ
(3)
[0055]
其中，tj表示冷库内第j个温度检测节点处的温度，n为温度检测节点数量；t
max
为t1、t2、t3、......、tn中的最大值，t
min
为t1、t2、t3、......、tn中的最小值。
[0056]
本实施方式中，待测冷库的平均温度ηr、温度不均匀系数σr和温度极差rr根据以上公式(1)到(3)计算获得，即待测冷库的平均温度ηr为待测冷库内各温度检测节点处的温度均值，待测冷库的温度极差温度极差rr为待测冷库内所有温度检测节点处的最大温度值与最小温度值的差值，σr、rr根据以下公式(4)(5)计算。
[0057][0058]rr
＝max{t1、t2、......、tn}-min{t1、t2、......、tn}
ꢀꢀ
(5)
[0059]
公式(5)中t1、t2、......、tn表示待测冷库中各温度检测节点处的温度，n表示待测冷库中温度检测节点的数量，max{t1、t2、......、tn}表示t1、t2、......、tn中的最大值，min{t1、t2、......、tn}表示t1、t2、......、tn中的最小值。
[0060]
具体的，本实施方式中，待测冷库中温度检测节点可依据《gb/t30103.1-2013冷库热性能试验方法》设置，即在待测冷库内成立方型阵列设置热电偶，热电偶所在位置作为温度检测节点，以对待测冷库内进行多点温度监控。
[0061]
依据《gb/t 30103.1-2013冷库热性能试验方法》，相邻的温度检测节点之间的间距为600毫米，温度检测节点距墙最少100毫米。例如以尺寸为4000mm
×
2500mm
×
2000mm的疫苗冷库为例，整个疫苗冷库需要在长度方向上布置7个热电偶，在宽度方向上设置4个热电偶，在高度方向上设置4个热电偶，从而在整个疫苗冷库内共布置7
×4×
4＝112个温度检测节点，即针对该疫苗冷库，n＝112。
[0062]
本实施方式中，理想冷库模型根据《db32t 3790-2020疫苗冷库设计规范》构建。如此，采用复合规范的理想冷库模型对待测冷库进行评价，实现了待测冷库评价参照对象的统一，保证了评价结果的可信度和直观度。
[0063]
具体的，本实施方式中，为了进一步保证公众可根据通过本发明获得评价指标对待测冷库的性能有直观的认知，本实施方式中，以《db32t3790-2020疫苗冷库设计规范》中最优冷库模型的方式设置理想冷库模型，即冷库长l宽w高h满足以下约束条件：
[0064]
体积v确定状态下，冷库内表面积s取最小值，s＝2lw 2lh 2wh；且1.8m＜h＜2.0m。
[0065]
本实施方式中，为了便于理想冷库模型的统一，优选选择最常用的最优冷库模型作为理想冷库模型，即理想冷库模型的内体积v、长l宽w和高h取值如下：v＝20立方米，h＝2米，
[0066]
本实施方式中，理想冷库模型可通过两种方式获得。
[0067]
第一种理想冷库模型的获得
[0068]
本实施例中，可在现实中采用v＝20立方米、h＝0.2米、的冷库作为理想冷库模型，然后在该冷库中依据《gb/t 30103.1-2013冷库热性能试验方法》设置热电偶，获得冷库中各个文件检测节点处的温度，然后参照公式(1)(2)(3)获得该冷库的平均温度η、温度不均匀系数σ和文件极差r作为理想冷库模型的平均温度ηi、温度不均匀系数σi和温度极差ri。
[0069]
第二种理想冷库模型的获得
[0070]
本实施例中，可通过cdf模拟软件airpak3.0进行数值模拟获得v＝20立方米、h＝0.2米、的理想冷库模型的平均温度ηi、温度不均匀系数σi和温度极差ri。本实施例中，数值模拟选用标准k-ε湍流方程和常用simple算法得到的理想冷库模型。
[0071]
以上评价指标平均温度偏离比n
η
、温度不均匀系数比n
σ
和温度极差比nr评估的是待测冷库在同一时刻的整体温度特性，本实施方式中，为了进一步评估待测冷库在不同时刻的温度波动特性，设置评价指标进一步包括测量时间段内平均温度正向波动值δt
c1
和负向波动值δt
c2
以及测量时间段内冷库内温度不均匀性δt
cmax
。
[0072]
δt
c1
＝t
cmax-t
cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0073]
δt
c2
＝t
cmin-t
cm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0074]
t
cmax
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的最大值，t
cmin
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的最小值，t
cm
表示温度测量期间冷库内不同时刻平均温度的算术平均值；即：
[0075]
t
cmax
＝max{η
r-1
、η
r-2
、η
r-3
、......、η
r-k
}
ꢀꢀ
(8)
[0076]
t
cmin
＝min{η
r-1
、η
r-2
、η
r-3
、......、η
r-k
}
ꢀꢀ
(9)
[0077][0078]
η
r-k
表示测量时间段内第k次获得的待测冷库内的平均温度，将待测冷库在测量时间段内第k次测量中获得的第j个温度检测节点处的温度记作t
j-k
，则：
[0079][0080]
n为温度检测节点数量。
[0081]
δt
cmax
＝max{δt
c-1
、δt
c-2
、......、δt
c-(k-2)
、δt
c-(k-1)
}
ꢀꢀ
(12)
[0082]
δt
c-(k-1)
表示测量时间段内第k次获得的平均温度η
r-k
与第k-1次获得的平均温度η
r-(k-1)
之间的差值绝对值，即：
[0083]
δt
c-(k-1)
＝|η
r-k-η
r-(k-1)
|
ꢀꢀ
(13)
[0084]
以下结合具体的实施例，对本发明中的疫苗冷库性能评价方法进行验证。
[0085]
表1：待测冷库评价指标统计
[0086]
[0087][0088]
表1所示实施例中，理想冷库模型采用cdfi建模获得平均温度ηi、温度不均匀系数σi和温度极差ri。待测冷库为实际冷库，待测冷库依据《gb/t 30103.1-2013冷库热性能试验方法》设置温度检测节点，即相邻温度检测节点间距600mm，温度检测节点距墙至少100mm。待测冷库中，通过热电偶检测温度节点处的温度，即在长度方向上布置7个热电偶，在宽度方向上设置4个热电偶，在高度方向上设置4个热电偶，即在整个疫苗冷库内共布置7
×4×
4＝112个温度检测节点；且在长度方向上靠墙的热电偶与墙间距为(4000-600
×
6)/2＝200mm，在宽度方向上靠墙的热电偶与墙间距为(2500-600
×
3)/2＝350mm，在高度方向上靠墙的热电偶与墙间距为(2000-600
×
3)/2＝100mm；然后根据待测冷库中各热电偶的检测值计算待测冷库的平均温度ηr、温度不均匀系数σr、温度极差rr、平均温度正向波动值δt
c1
、平均温度负向波动值δt
c2
和温度不均匀性δt
cmax
，具体数值如表1所示。
[0089]
本实施方式中还提出了一种疫苗冷库性能评价系统，包括存储器和处理器；存储器中存储有评价指标、理想冷库模型和计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以本发明提供的的疫苗冷库性能评价方法。该疫苗冷库性能评价系统采用统一的理想冷库模型和冷库参数计算方法对各待测冷库进行参数计算和评价。
[0090]
具体实施时，还可将该疫苗冷库性能评价方法以计算机程序的方式封装在存储介
质中，以实现即插即用。
[0091]
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。