高海闊,魏 法

(濱州學院航空工程學院,山東 濱州 256600)

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺的實驗室智能管理系統(tǒng)設(shè)計*

高海闊,魏 法

(濱州學院航空工程學院,山東 濱州 256600)

該項目設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫平臺的實驗室智能管理系統(tǒng),該系統(tǒng)集網(wǎng)絡(luò)傳輸、圖像識別、數(shù)據(jù)庫綜合管理、人工智能等技術(shù)為一體,從實驗室安全、管理、效率三大方面實現(xiàn)了高度智能化,在保障實驗室各項任務安全、高效運行的前提下,實現(xiàn)了實驗室無人化智能管理,消除了傳統(tǒng)實驗室人工管理固定時間、管理方式不靈活、事故發(fā)現(xiàn)不及時、管理步驟煩瑣等固有缺點,讓實驗室在物聯(lián)網(wǎng)電子監(jiān)控平臺下,管理運行更加安全、方便、智能,也大大節(jié)省了人力和物力.

實驗室管理;物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺;人工智能;數(shù)據(jù)庫

目前,物聯(lián)網(wǎng)熱已經(jīng)上升到了新的高度,嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺發(fā)展迅速,智能化趨勢已成必然.高校應建立從實踐中來、到實踐中去和理論與實踐緊密結(jié)合的高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)模式,這對高校實踐教學實驗體系的設(shè)計、實驗室建設(shè)、實驗室管理模式和制度提出了新的任務和更高的要求.而傳統(tǒng)實驗室管理模式已經(jīng)落后于時代的步伐,市場亟需一個基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫平臺的實驗室智能管理系統(tǒng)出現(xiàn).

1 實驗室現(xiàn)狀

近年來,隨著高校的擴招,實驗室中的人數(shù)明顯增加,傳統(tǒng)的實驗室管理模式已經(jīng)不再適應當前的實驗室規(guī)模.一個實驗室需要多名負責人,管理程序復雜,耗費人力和物力,當前,實驗室現(xiàn)有的人員數(shù)量和管理模式已經(jīng)限制了實驗室應有的發(fā)展,如果仍采用傳統(tǒng)管理實驗室器件庫的方式,則效率必將下降,影響學生實驗的積極性.

由于實驗室人員流動不確定性較大,經(jīng)常會出現(xiàn)空調(diào)沒有關(guān)閉、燈沒有熄滅等情況,長期以來,實驗室資源浪費嚴重.教育部加大了對高校的建設(shè)經(jīng)費,使高校實驗儀器數(shù)量、種類有了較大的增長,但實驗室管理人員精力有限,不能24 h管理實驗室.實驗室缺少資料共享平臺,每個項目都會有大量的、非常重要的經(jīng)驗和知識,而實驗室沒有共享平臺.隨著項目結(jié)束,只有完成該項目的成員獲得了經(jīng)驗,沒有有效的方式將項目經(jīng)驗共享給實驗室的其他成員,長期以來,造成了實驗室重要資源的流失.

2 技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 圖像識別技術(shù)

圖像識別技術(shù)是當前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域一門比較成熟的技術(shù).攝像頭模塊可進行圖像采集,由總控核心處理器進行相應圖像識別、處理,判斷是否有人和是否發(fā)生故障.與數(shù)據(jù)庫結(jié)合,與數(shù)據(jù)庫中預先存儲的數(shù)據(jù)進行模式識別.模式識別在本系統(tǒng)中采用了圖像采集檢測、識別情況、提取特征、進入模式四個步驟.

2.2 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫管理平臺技術(shù)是一門智能操作和管理數(shù)據(jù)的技術(shù).在本系統(tǒng)中和圖像識別、ID確認、WEB技術(shù)、處理算法融合在一起.

Web與關(guān)系數(shù)據(jù)庫處理模式也有不同之處,在此基礎(chǔ)上分為了3種集成模型,即CGI、API、Fat Client,Web數(shù)據(jù)庫應用時在www的基礎(chǔ)上進行開發(fā)、動態(tài)交互,更加方便于信息的互動.

2.3 傳感器技術(shù)

本系統(tǒng)與火焰、溫度、光敏強度、空氣質(zhì)量等傳感器相結(jié)合,作為系統(tǒng)采集信息的電子眼、電子嗅,是影響本系統(tǒng)精確采集信息的重要技術(shù)之一.成熟的通信協(xié)議技術(shù)與處理器對接,與嵌套中斷相配合,優(yōu)化系統(tǒng)算法,可以及時處理故障,且時刻與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫保持數(shù)據(jù)交互,更新設(shè)備狀態(tài).

3 項目功能介紹

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺的實驗室智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)了實驗室無人化高效智能管理,結(jié)合了當前物聯(lián)網(wǎng)熱、數(shù)據(jù)庫時代的潮流,具體有以下功能.

3.1 檢測用電安全功能

系統(tǒng)可智能檢測電流,記錄平時實驗室各儀器設(shè)備的用電狀況.系統(tǒng)根據(jù)日常用電狀況,智能檢測當前的用電情況.

如果發(fā)生故障,比如發(fā)生漏電、人觸電、儀器短路等用電危險時,系統(tǒng)則能自動切斷電源,發(fā)出警報聲,并第一時間向?qū)嶒炇夜芾韱T發(fā)送提示短信,采取補救措施.

3.2 檢測火災及空氣狀況功能

系統(tǒng)通過攝像頭配合火焰?zhèn)鞲衅髦悄苡^測室內(nèi),如果實驗室出現(xiàn)火苗并有逐漸增大的趨勢,系統(tǒng)則會發(fā)出警報聲,并且向?qū)嶒炇夜芾韱T發(fā)出警報短信.

3.3 防盜功能

與智能識別人臉功能相對應,當室內(nèi)出現(xiàn)沒有被進門攝像頭識別的陌生面孔時,系統(tǒng)自動向管理員發(fā)送短信,發(fā)出警報聲,并記錄陌生面孔.

3.4 智能識別人臉并記錄功能

有人進入實驗室時,攝像頭智能識別面孔,如果是實驗室成員,系統(tǒng)自動打開門,并生成實驗室人員進出情況記錄表,實驗室管理人員隨時可登錄平臺查看實驗室人員進出記錄情況,讓實驗室管理人員隨時隨地查看實驗室情況,省去了手寫登記的步驟.

3.5 智能管理溫度及燈光強度功能

可預先對系統(tǒng)設(shè)定實驗室溫度及燈光強度,系統(tǒng)自動與當前室溫及燈光強度對比,高于閥值時自動降低,低于閥值時自動升高.

3.6 智能斷電并記錄設(shè)備使用情況功能

系統(tǒng)檢測到實驗室無人時,會自動切斷實驗室電源,以最大限度地節(jié)約實驗室用電;有人進入時,會自動打開電源.實驗室人員結(jié)束實驗、關(guān)閉儀器后,系統(tǒng)會根據(jù)使用時間、儀器功耗、實驗室人員評價記錄儀器使用情況,供管理員和實驗人員參考.

3.7 資源技術(shù)共享功能

實驗人員通過向系統(tǒng)輸入相應元器件名,可申請實驗室元器件,系統(tǒng)后臺登記元器件使用記錄,供管理人員查看.使用者可將器件使用方法、使用經(jīng)驗以及注意的地方導入系統(tǒng),實現(xiàn)資源技術(shù)共享,供其他成員使用時參考借鑒,且實驗室人員可將自己的項目技術(shù)和經(jīng)驗導入系統(tǒng),供實驗室開發(fā)新的項目作參考.

4 結(jié)束語

基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺的實驗室智能管理系統(tǒng)緊跟技術(shù)發(fā)展潮流,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、WEB動態(tài)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域,在安全、智能、效率三方面徹底改變了傳統(tǒng)實驗室管理模式,高效、穩(wěn)定地實現(xiàn)了實驗室智能無人化管理,但還存在以下問題:①視頻傳輸流過多,處理器多任務運行,管理人員查看視頻時可能有延遲.如果條件允許,可用更高級處理器和數(shù)據(jù)傳輸線,進一步消除延遲.②智能開關(guān)窗透氣、開關(guān)門測試電機轉(zhuǎn)速慢,易發(fā)熱,后期在投入使用時應注意電機的選用.測試系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)能夠高效運行,但在技術(shù)和硬件方面還可以進一步優(yōu)化和提高,比如優(yōu)化識別算法、多任務系統(tǒng)調(diào)度算法、數(shù)據(jù)庫管理算法,以讓系統(tǒng)更加完美,也希望本基于物聯(lián)網(wǎng)SQ平臺的實驗室智能管理系統(tǒng)設(shè)計為相關(guān)科研工作人員提供一些參考.

[1]吳良,鄒志宏,吳文華,等.智能實驗室管理系統(tǒng)的開發(fā)與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(05).

[2]王志萍,劉志富,王煒.傳感器技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)中的應用[J].科技信息,2009(17).

〔編輯:張思楠〕

TP391.44

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.121

2095-6835(2017)22-0121-02

濱州學院實驗技術(shù)研究項目基金資助