Một kho lạnh 2–8 °C mới lắp xong, đồng hồ trên tủ điều khiển báo 5 °C ổn định. Nhưng đồng hồ đó chỉ nói nhiệt độ tại đúng một điểm — chỗ đặt cảm biến điều khiển. Góc sát cửa, kệ trên cùng gần dàn lạnh hay pallet dưới sàn có thể lệch vài độ mà không ai biết. Chứng minh toàn bộ không gian nằm trong giới hạn là việc của một đợt khảo sát phân bố nhiệt (temperature mapping), và công cụ là một hệ data logger nhiệt độ nhiều điểm. Bài này đi theo đúng thứ tự một kỹ sư QA phải quyết định: chọn bộ ghi theo tiêu chí GMP, cân ngân sách sai số giữa thermocouple và cảm biến nhiệt độ PT100, bố trí điểm đo theo lưới, chạy bao lâu, rồi đọc ra điểm nóng, điểm lạnh.
Trả lời nhanh
- Tiêu chí chính của WHO cho bộ ghi dùng khảo sát kho: nhịp ghi đặt được từ 1 đến 15 phút, đủ bộ nhớ cho cả đợt, chứng chỉ hiệu chuẩn 3 điểm với sai số không quá ±0,5 °C tại mỗi điểm, tải được dữ liệu về máy tính để phân tích.
- Bố trí: lưới điểm cách nhau 5–10 m theo chiều dài và chiều rộng; trần từ 3,6 m trở xuống thì mỗi vị trí đặt ba tầng (ví dụ sàn, 1,2 m và 3,0 m).
- Thời lượng: kho lạnh và kho đông 24–72 giờ; kho nhiệt độ thường tối thiểu 7 ngày liên tục, gồm 5 ngày làm việc và 2 ngày cuối tuần, và thường làm hai mùa.
- Chọn cảm biến: cặp nhiệt loại T với dây dài tới 10 m dễ luồn qua cửa kho; PT100 cấp A hoặc 1/10 DIN cho ngân sách sai số rộng rãi hơn nhiều trước ngưỡng ±0,5 °C.
Data logger nhiệt độ để khảo sát khác gì bộ ghi để giám sát
Cùng một thiết bị có thể làm hai việc, nhưng hai việc này đặt câu hỏi khác nhau. Giám sát là ghi liên tục ở vài điểm cố định, chạy nhiều năm, mục tiêu là cảnh báo khi nhiệt độ trôi — đã được trình bày trong bài giám sát nhiệt độ nhà máy bằng PicoLog. Khảo sát phân bố nhiệt là một đợt đo có thời hạn với rất nhiều điểm, mục tiêu là trả lời ba câu hỏi: toàn bộ không gian có nằm trong giới hạn không, vùng nào không được dùng để chứa hàng, và các đầu đo giám sát cố định nên đặt ở đâu.
Hướng dẫn kỹ thuật được trích nhiều nhất cho việc này là Technical Supplement 8 — Temperature mapping of storage areas của WHO (bổ sung cho TRS 961 Annex 9, bản 2015). Theo tài liệu này, mọi khu bảo quản có kiểm soát nhiệt độ mới xây đều phải được khảo sát như một phần của quá trình xác nhận trước khi bàn giao, và khảo sát phải cho thấy biên dạng nhiệt độ không khí khi kho trống lẫn khi chất hàng bình thường. Đó là lý do một datalogger nhiệt độ cho mapping phải được chọn theo tiêu chí của phép khảo sát, không theo số kênh hay giá.
Năm tiêu chí chọn data logger nhiệt độ theo hướng dẫn GMP
WHO liệt kê yêu cầu với bộ ghi dùng cho khảo sát. Bảng dưới đặt từng yêu cầu cạnh thông số của hai bộ ghi nhiệt độ PicoLog — bộ ghi nhiệt độ cặp nhiệt TC-08 và bộ ghi nhiệt độ PT100 PT-104 — theo datasheet của Pico Technology.
| Yêu cầu (WHO Supplement 8) | TC-08 | PT-104 | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Dải đo phủ mọi cực trị dự kiến (ví dụ −30 °C đến +60 °C) | Theo loại cặp nhiệt; loại T: −270 đến 400 °C | −200 đến +800 °C | Cả hai phủ dải kho lạnh, kho thường và tủ sấy |
| Nhịp ghi đặt được từ 1 đến 15 phút | Quét 8 kênh + bù đầu lạnh: 900 ms | 720 ms mỗi kênh, 4 kênh ≈ 2,9 s | Nhanh hơn yêu cầu nhiều bậc; nhịp do người dùng đặt trong PicoLog 6 |
| Đủ bộ nhớ cho cả đợt khảo sát | Dữ liệu ghi thẳng xuống ổ cứng máy tính qua PicoLog 6 | Không giới hạn bởi bộ nhớ máy, nhưng máy tính phải chạy suốt đợt — cần UPS | |
| Chứng chỉ hiệu chuẩn 3 điểm, sai số ≤ ±0,5 °C mỗi điểm | Datasheet: ±(0,2% số đọc + 0,5 °C), chưa tính đầu đo | Datasheet: 0,015 °C + 0,01% số đọc, chưa tính đầu đo | Xem ngân sách sai số bên dưới |
| Tải dữ liệu về máy tính để phân tích | Xuất CSV; kênh tính toán min, max, trung bình trong PicoLog 6 | Lưu file gốc cùng hồ sơ khảo sát | |
Có một điểm phải nói thẳng: WHO còn yêu cầu phần mềm lưu trữ và phân tích tuân thủ quy định áp dụng, lấy ví dụ 21 CFR Part 11. Các tài liệu Pico chúng tôi đối chiếu không nêu tuân thủ 21 CFR Part 11. Nếu hồ sơ của bạn bắt buộc điều này, phần kiểm soát dữ liệu (quyền truy cập, sao lưu, khoá file gốc) phải nằm trong quy trình nội bộ và cần bộ phận QA đánh giá trước khi dùng.
Một khác biệt kiến trúc cũng cần cân nhắc từ đầu. Bộ ghi khảo sát kiểu “nút” độc lập được đặt thẳng vào kho, mỗi nút một điểm. Bộ ghi PicoLog là hệ nhiều kênh nối máy tính: thân máy nằm ngoài không gian khảo sát, chỉ đầu đo đi vào. TC-08 vận hành ở 0–50 °C và chỉ đạt độ chính xác công bố khi bản thân máy ở 20–30 °C; PT-104 vận hành ở 0–70 °C, độ ẩm 20–90% không ngưng tụ, cũng đạt độ chính xác ở 20–30 °C. Nghĩa là không đặt máy bên trong kho lạnh, và chiều dài dây đầu đo trở thành một tiêu chí chọn cảm biến ngang với độ chính xác.
Ngân sách sai số: thermocouple hay cảm biến nhiệt độ PT100
Ngưỡng ±0,5 °C của WHO là sai số của cả điểm đo tại mỗi điểm hiệu chuẩn — tức bộ ghi cộng đầu đo. Quy trình đấu nối và bóc tách bốn thành phần sai số đã có trong bài ghi nhiệt độ nhiều kênh bằng TC-08 và PT-104; ở đây chỉ làm một phép so: mỗi tổ hợp đứng ở đâu so với ngưỡng đó. Cách cộng dưới đây là cộng tuyệt đối theo thông số tệ nhất trong datasheet, nghĩa là bảo thủ.
| Tổ hợp tại 5 °C | Phần bộ ghi | Phần đầu đo (dung sai tại 0 °C, theo Pico) | Tổng tệ nhất | So với ±0,5 °C |
|---|---|---|---|---|
| PT-104 + PT100 1/10 DIN | 0,015 + 0,0005 ≈ 0,016 °C | ±0,03 °C | ≈ 0,05 °C | Dư rất rộng |
| PT-104 + PT100 cấp A | ≈ 0,016 °C | ±0,15 °C | ≈ 0,17 °C | Dư rộng |
| PT-104 + PT100 cấp B | ≈ 0,016 °C | ±0,3 °C | ≈ 0,32 °C | Đạt, biên hẹp hơn |
| TC-08 + thermocouple loại T | 0,01 + 0,5 = 0,51 °C | Theo cấp dung sai của đầu đo | > 0,51 °C | Vượt theo datasheet — phải hiệu chuẩn cả hệ |
Đọc bảng theo hai chiều. Với PT-104, phần sai số của bộ ghi nhỏ hơn phần của TC-08 hơn 30 lần ở 5 °C (0,016 so với 0,51 °C), nên cấp chính xác của đầu đo quyết định gần như toàn bộ kết quả. Với TC-08, riêng phần bộ ghi theo datasheet đã chạm ±0,5 °C ở dải 2–8 °C, và tăng dần theo nhiệt độ: khoảng 0,55 °C ở 25 °C, 0,62 °C ở 60 °C. Điều đó không có nghĩa TC-08 không dùng được cho mapping — nó có nghĩa con số trên datasheet không đủ để chứng minh. Cách làm đúng là hiệu chuẩn từng cặp kênh + đầu đo như một hệ tại ba điểm, áp hệ số hiệu chỉnh vào kênh trong PicoLog 6, và lưu chứng chỉ cho thấy sai số còn lại nằm trong ±0,5 °C. Pico công bố dung sai đầu đo PT100 tại 0 °C; ở nhiệt độ khác, tra chứng chỉ của chính đầu đo đang dùng.
Chiều thứ hai là thực tế lắp đặt. Cặp nhiệt loại T của Pico có bản dây 1 m đến 10 m, cả bản đầu thép không gỉ chống nước — đủ dài để luồn từ bộ ghi đặt ngoài cửa vào tận kệ trong cùng. Đầu đo PT100 của Pico có dây 1 m hoặc 2 m. Vì PT-104 không nên nằm trong kho, đầu đo PT100 phù hợp hơn cho số ít điểm gần cửa, đầu đo tham chiếu đặt cạnh cảm biến điều khiển, hoặc tủ nhỏ. Kết hợp cả hai là cấu hình hợp lý cho đa số kho: thermocouple cho lưới điểm, PT100 cho điểm tham chiếu.
Bố trí điểm đo: lưới 5–10 m và ba tầng cao
WHO đưa ra hướng dẫn bố trí như sau, kèm lưu ý được phép áp dụng cách tiếp cận dựa trên rủi ro:
- Chiều dài và chiều rộng: đặt điểm đo theo lưới, cách nhau 5–10 m. Ở kho rất lớn, khoảng cách có thể tới 20–30 m. Lưới phải tính đến hình dạng phòng (vuông hay có hốc), mức kệ và hàng cản gió, và vị trí thực tế đặt hàng — không cần đặt điểm ở chỗ không bao giờ chứa hàng.
- Chiều cao, trần ≤ 3,6 m: mỗi vị trí lưới đặt ba điểm chồng lên nhau ở tầng thấp, giữa và cao — ví dụ sát sàn, 1,2 m và 3,0 m.
- Chiều cao, trần > 3,6 m: bố trí thành cột dọc ở đáy, giữa (nhiều mức) và đỉnh. Ví dụ kho cao 6 m: 0,3 m, 1,8 m, 3,6 m và 5,4 m. Kho kệ pallet cao tầng đặc biệt dễ phân tầng nhiệt nên phải khảo sát hết chiều cao làm việc.
Ví dụ tính số kênh cho một kho lạnh 12 m × 8 m, trần 3,5 m, một cửa, một dàn lạnh treo trần:
- Lưới: 3 hàng theo chiều 12 m × 2 hàng theo chiều 8 m = 6 vị trí, mỗi vị trí cách nhau khoảng 4 m. Dày hơn mức 5–10 m vì phòng nhỏ có cửa và dàn lạnh gây chênh cục bộ.
- Ba tầng mỗi vị trí (sàn, 1,2 m, 3,0 m): 6 × 3 = 18 điểm.
- Thêm điểm rủi ro: 1 điểm sát cửa, 1 điểm ở luồng gió ra dàn lạnh, 1 điểm nhiệt độ môi trường bên ngoài kho để đối chiếu: tổng 21 điểm.
- Với TC-08: 3 máy = 24 kênh, dư 3 kênh dự phòng. Với PT-104: 6 máy = 24 kênh. PicoLog 6 chạy tối đa 20 bộ ghi trên một máy tính, nên cả hai phương án đều nằm gọn trên một máy.
Mỗi điểm cần một mã riêng ghi trên sơ đồ mặt bằng, và kênh trong PicoLog 6 nên đặt tên đúng theo mã đó (ví dụ “A2-1,2m”). Ghi số serial của bộ ghi và số hiệu đầu đo cạnh mã điểm: WHO yêu cầu truy được từng thiết bị về chứng chỉ hiệu chuẩn của nó. Cố định đầu đo để không bị xê dịch khi xe nâng ra vào, và để đầu đo ổn định nhiệt với môi trường trước khi bắt đầu tính giờ. Đầu cặp nhiệt đo không khí nên treo cách mặt kệ, không chạm vào hộp hàng — trừ khi mục đích là đo nhiệt độ sản phẩm.
Ở phía bộ ghi, bo đấu dây PicoLog giúp đổi đầu đo tại hiện trường mà không cần hàn: PP624 là bo 1 kênh cho TC-08, PP660 là adaptor đấu vít cho PT-104.
Thời lượng và điều kiện khảo sát
WHO không đặt giới hạn thời gian cứng, nhưng đưa ra mức điển hình:
| Loại không gian | Thời lượng điển hình | Điều kiện cần lưu ý |
|---|---|---|
| Kho thường, kho nhiệt độ môi trường | Tối thiểu 7 ngày liên tục, gồm 5 ngày làm việc và 2 ngày cuối tuần | Nếu chịu ảnh hưởng mùa: ít nhất hai đợt, mùa nóng nhất và mùa lạnh nhất |
| Kho lạnh, kho đông | 24 đến 72 giờ, hoặc lâu hơn nếu có lý do | Thường không cần khảo sát hai mùa |
| Kho có hai cụm lạnh dự phòng | Đủ dài để ghi từng cụm chạy riêng, thời gian tương đương nhau | Phân bố nhiệt có thể khác tuỳ cụm đang chạy |
Nhịp ghi đặt giống nhau cho mọi bộ ghi, thường từ 1 đến 15 phút, và cùng thời điểm bắt đầu — nếu không, dữ liệu tải về không ghép được theo thời gian. Với PicoLog 6, mọi bộ ghi trên cùng một máy tính đã chạy chung một phiên ghi, nên điều kiện cùng thời điểm bắt đầu được đáp ứng sẵn.
Nếu đợt khảo sát có đánh giá mở cửa, phải ghi rõ trong phương pháp tần suất và thời lượng mở cửa, cùng tiêu chí chấp nhận. Theo WHO, nhiệt độ phải nằm trong giới hạn, ngoại trừ tối đa 30 phút sau khi mở cửa. Ghi lại giờ mở cửa để đối chiếu với đồ thị — một kênh điện áp ghi tín hiệu công tắc cửa làm việc này tự động. WHO cũng nêu khảo sát có thể làm khi kho trống (ví dụ trong giai đoạn thẩm định vận hành kho mới) hoặc khi đã chứa hàng (sau khi sửa đổi kho); hai trạng thái cho hai biên dạng khác nhau và nên được ghi rõ trong đề cương.
Lò sấy và tủ sấy: cùng phương pháp, khác dải nhiệt
Hướng dẫn của WHO viết cho khu bảo quản dược phẩm, nhưng logic lưới điểm, thời lượng và điểm nóng/lạnh áp dụng tương tự cho tủ sấy, lò sấy, buồng thử nhiệt — với tiêu chí chấp nhận lấy từ quy trình nội bộ hoặc tiêu chuẩn ngành của bạn. Khác biệt nằm ở dải nhiệt và ngân sách sai số:
- Ở 180 °C, phần sai số của TC-08 theo datasheet là 0,36 + 0,5 = 0,86 °C; của PT-104 là 0,015 + 0,018 ≈ 0,033 °C. Nếu dung sai tủ là ±2 °C, cả hai đều dùng được; nếu ±0,5 °C, phải chọn PT100 hoặc hiệu chuẩn hệ cặp nhiệt.
- Trên vài trăm độ, cặp nhiệt loại K là lựa chọn tự nhiên: dải −270 đến 1370 °C trên TC-08, và cặp nhiệt điện loại K Pico có bản chịu nhiệt cao cách điện sợi thuỷ tinh, bản đầu đo không khí 4,5 mm.
- Bộ ghi đặt xa thân tủ: TC-08 cần 20–30 °C để đạt độ chính xác công bố, và nóc tủ sấy không phải chỗ đó.
Đọc kết quả: điểm nóng, điểm lạnh và vị trí cảm biến giám sát
Sau khi tải và gộp dữ liệu, WHO đề nghị tách bốn đại lượng:
- Nhiệt độ cực tiểu và cực đại trong toàn không gian suốt đợt — một hoặc cả hai có thể nằm ngoài tiêu chí chấp nhận.
- Điểm lạnh: nơi ghi nhận nhiệt độ thấp nhất nhưng vẫn trong giới hạn. Ví dụ của WHO: phòng 15–25 °C có điểm lạnh trong khoảng 15,0–17,5 °C.
- Điểm nóng: nơi cao nhất nhưng vẫn trong giới hạn, ví dụ 23,0–25,0 °C trong cùng phòng đó.
- Giá trị trung bình từng điểm: giúp xác nhận đâu là điểm nóng, điểm lạnh thật, thay vì chỉ nhìn một giá trị đỉnh nhất thời.
Mục đích của việc tìm điểm nóng và điểm lạnh là xác định chỗ đặt cảm biến giám sát cố định. Từ đây, đợt khảo sát nối sang hệ giám sát nhiệt độ QA/QC chạy hằng ngày. Lưu ý điểm nóng, điểm lạnh có thể khác hẳn giữa mùa hè và mùa đông, nên kho chịu ảnh hưởng mùa cần đặt cảm biến giám sát theo kết quả cả hai đợt. Những vị trí lệch ra ngoài giới hạn — thường sát dàn lạnh, luồng gió lạnh hoặc nguồn nhiệt — được ghi thành vùng cấm chứa hàng.
PicoLog 6 có kênh tính toán với hàm min, max và trung bình. Một kênh “max − min” của tất cả điểm cùng tầng cho ngay độ phân tầng nhiệt theo thời gian; xuất CSV để lập bảng tổng hợp theo mẫu báo cáo của đề cương.
Hiệu chuẩn trước khi đo, không phải sau khi có kết quả
WHO yêu cầu mọi bộ ghi dùng trong khảo sát có hiệu chuẩn 3 điểm còn hiệu lực (trong năm hiện hành), sai số không quá ±0,5 °C tại mỗi điểm, và hiệu chuẩn lại hằng năm nếu thiết bị được thiết kế để hiệu chuẩn lại. Ba điểm nên chọn bao quanh dải sử dụng: một điểm dưới đầu thấp, một ở giữa, một trên đầu cao. Với kho 2–8 °C, ba điểm có thể là 0 °C, 5 °C và 10 °C; với kho 15–25 °C là khoảng 10, 20 và 30 °C.
Pico khuyến nghị hiệu chuẩn lại PT-104 hằng năm và có chứng chỉ hiệu chuẩn cho bộ ghi RTD (mã CC006). Với hệ cặp nhiệt, hiệu chuẩn cả kênh + đầu đo như đã nói ở trên. Techmaster cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn thiết bị đo lường để lập chứng chỉ trước đợt khảo sát. Khi số điểm vượt vài chục và cần nhiều loại tín hiệu trong một khung máy, hệ thu thập dữ liệu để bàn là hướng khác — xem so sánh hệ thống thu thập dữ liệu Keysight DAQ970A.
Cấu hình đề xuất cho ba bài toán khảo sát
| Bài toán | Bộ ghi | Đầu đo | Lý do |
|---|---|---|---|
| Kho lạnh 2–8 °C, phòng vừa | TC-08 cho lưới điểm + 1 PT-104 cho điểm tham chiếu | Cặp nhiệt loại T dây 5–10 m; PT100 cấp A đo không khí đáp ứng nhanh (SE017) | Dây dài luồn qua cửa; điểm PT100 kiểm chéo hệ cặp nhiệt đã hiệu chuẩn |
| Tủ bảo quản, tủ ấm nhỏ, dung sai chặt | PT-104 đặt cạnh tủ | PT100 1/10 DIN (SE012, dây 2 m) | Ngân sách sai số ≈ 0,05 °C, dư rộng trước ±0,5 °C |
| Tủ sấy, lò sấy, buồng thử | TC-08 đặt xa thân tủ | Cặp nhiệt loại K đầu đo không khí hoặc bản chịu nhiệt cao | Dải nhiệt cao, dây mảnh luồn qua khe cửa |
Nếu còn đang cân nhắc giữa các dòng PicoLog khác (điện áp, dòng điện), bắt đầu từ bài chọn bộ ghi dữ liệu PicoLog.
Các model và phụ kiện cho data logger nhiệt độ
| Sản phẩm | Vai trò trong đợt khảo sát |
|---|---|
| Pico TC-08 | 8 kênh cặp nhiệt B, E, J, K, N, R, S, T; tối đa 20 máy = 160 kênh trên một PC; cấp nguồn USB |
| Pico PT-104 | 4 kênh PT100/PT1000, 2/3/4 dây; USB hoặc Ethernet PoE (Ethernet trong PicoLog 6 chỉ trên Windows) |
| Cặp nhiệt điện loại T Pico | 13 mã, dây 1–10 m, có bản đầu thép không gỉ chống nước — cho kho lạnh, kho đông |
| Cặp nhiệt điện loại K Pico | 14 mã, đầu trần, đo không khí, cắm sâu, dán bề mặt, chịu nhiệt cao — cho tủ sấy, lò |
| Cảm biến PT100 Pico | 9 mã, cấp A và 1/10 DIN, dây 1–2 m — cho điểm tham chiếu và tủ nhỏ |
| Bo đấu dây PicoLog | PP624 cho TC-08, PP660 cho PT-104 — đổi đầu đo tại hiện trường không cần hàn |
Toàn bộ thiết bị và phụ kiện ghi nhiệt độ khác nằm trong danh mục thiết bị Pico Technology do Techmaster phân phối.
