基于物聯網SQ平臺的實驗室智能管理系統設計*

高海闊,魏 法

(濱州學院航空工程學院,山東 濱州 256600)

基于物聯網SQ平臺的實驗室智能管理系統設計*

高海闊,魏 法

(濱州學院航空工程學院,山東 濱州 256600)

該項目設計了基于物聯網數據庫平臺的實驗室智能管理系統,該系統集網絡傳輸、圖像識別、數據庫綜合管理、人工智能等技術為一體,從實驗室安全、管理、效率三大方面實現了高度智能化,在保障實驗室各項任務安全、高效運行的前提下,實現了實驗室無人化智能管理,消除了傳統實驗室人工管理固定時間、管理方式不靈活、事故發現不及時、管理步驟煩瑣等固有缺點,讓實驗室在物聯網電子監控平臺下,管理運行更加安全、方便、智能,也大大節省了人力和物力.

實驗室管理;物聯網SQ平臺;人工智能;數據庫

目前,物聯網熱已經上升到了新的高度,嵌入式系統、數據庫平臺發展迅速,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合的高素質應用型人才培養模式,這對高校實踐教學實驗體系的設計、實驗室建設、實驗室管理模式和制度提出了新的任務和更高的要求.而傳統實驗室管理模式已經落后于時代的步伐,市場亟需一個基于物聯網數據庫平臺的實驗室智能管理系統出現.

1 實驗室現狀

近年來,隨著高校的擴招,實驗室中的人數明顯增加,傳統的實驗室管理模式已經不再適應當前的實驗室規模.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,實驗室現有的人員數量和管理模式已經限制了實驗室應有的發展,如果仍采用傳統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,經常會出現空調沒有關閉、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經費,使高校實驗儀器數量、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、非常重要的經驗和知識,而實驗室沒有共享平臺.隨著項目結束,只有完成該項目的成員獲得了經驗,沒有有效的方式將項目經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 技術基礎

2.1 圖像識別技術

圖像識別技術是當前物聯網領域和人工智能領域一門比較成熟的技術.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生故障.與數據庫結合,與數據庫中預先存儲的數據進行模式識別.模式識別在本系統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 數據庫管理技術

數據庫管理平臺技術是一門智能操作和管理數據的技術.在本系統中和圖像識別、ID確認、WEB技術、處理算法融合在一起.

Web與關系數據庫處理模式也有不同之處,在此基礎上分為了3種集成模型,即CGI、API、Fat Client,Web數據庫應用時在www的基礎上進行開發、動態交互,更加方便于信息的互動.

2.3 傳感器技術

本系統與火焰、溫度、光敏強度、空氣質量等傳感器相結合,作為系統采集信息的電子眼、電子嗅,是影響本系統精確采集信息的重要技術之一.成熟的通信協議技術與處理器對接,與嵌套中斷相配合,優化系統算法,可以及時處理故障,且時刻與網絡數據庫保持數據交互,更新設備狀態.

3 項目功能介紹

基于物聯網SQ平臺的實驗室智能管理系統實現了實驗室無人化高效智能管理,結合了當前物聯網熱、數據庫時代的潮流,具體有以下功能.

3.1 檢測用電安全功能

系統可智能檢測電流,記錄平時實驗室各儀器設備的用電狀況.系統根據日常用電狀況,智能檢測當前的用電情況.

如果發生故障,比如發生漏電、人觸電、儀器短路等用電危險時,系統則能自動切斷電源,發出警報聲,并第一時間向實驗室管理員發送提示短信,采取補救措施.

3.2 檢測火災及空氣狀況功能

系統通過攝像頭配合火焰傳感器智能觀測室內,如果實驗室出現火苗并有逐漸增大的趨勢,系統則會發出警報聲,并且向實驗室管理員發出警報短信.

3.3 防盜功能

與智能識別人臉功能相對應,當室內出現沒有被進門攝像頭識別的陌生面孔時,系統自動向管理員發送短信,發出警報聲,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

可預先對系統設定實驗室溫度及燈光強度,系統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 智能斷電并記錄設備使用情況功能

系統檢測到實驗室無人時,會自動切斷實驗室電源,以最大限度地節約實驗室用電;有人進入時,會自動打開電源.實驗室人員結束實驗、關閉儀器后,系統會根據使用時間、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 資源技術共享功能

實驗人員通過向系統輸入相應元器件名,可申請實驗室元器件,系統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、使用經驗以及注意的地方導入系統,實現資源技術共享,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和經驗導入系統,供實驗室開發新的項目作參考.

4 結束語

基于物聯網SQ平臺的實驗室智能管理系統緊跟技術發展潮流,結合物聯網領域、WEB動態數據庫領域、人工智能領域,在安全、智能、效率三方面徹底改變了傳統實驗室管理模式,高效、穩定地實現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據傳輸線,進一步消除延遲.②智能開關窗透氣、開關門測試電機轉速慢,易發熱,后期在投入使用時應注意電機的選用.測試系統后發現,該系統能夠高效運行,但在技術和硬件方面還可以進一步優化和提高,比如優化識別算法、多任務系統調度算法、數據庫管理算法,以讓系統更加完美,也希望本基于物聯網SQ平臺的實驗室智能管理系統設計為相關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的開發與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(05).

[2]王志萍,劉志富,王煒.傳感器技術在自動化控制系統中的應用[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

濱州學院實驗技術研究項目基金資助