基于移動互聯的智慧采樣技術集成和應用

蔣智偉　應方　許燕冰　周佳騁

摘要：隨著互聯網的發展，移動互聯（物聯網）作為新一代信息技術逐漸融入并影響著人們的工作和生活。在環境監測領域，智慧實驗室系統（lims+）以其智能化、人性化以及安全可靠等優勢廣泛吸引著大眾的關注。智慧系統重點研究云服務、傳感器、無線通信、應用設計等技術，將儀器信息傳輸（物聯網技術）與lims進行深度融合，為環境監測機構基于業務管理與質量控制提供專業解決方案。

關鍵詞：移動互聯;信息管理;儀器直連;人機交互

中圖分類號：X830.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）09-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.037

Intelligent sampling technology integration and application based on mobile internet

Jiang Zhiwei 1，Ying Fang 1，Xu Yanbing1，Zhou Jiacheng2

（1.Hangzhou Environmental Monitoring Center Station，Hangzhou Zhejiang 310000，China;

2.Zhejiang Qiushi Environmental Monitoring Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310000，China）

Abstract：With the development of the Internet，mobile Internet （Internet of things）， as a new generation of information technology， is gradually integrated into and affects peoples work and life.In the field of environmental monitoring， intelligent laboratory system （lims+） has attracted public attention for its advantages of intelligence， humanization，safety and reliability.Smart system focuses on cloud services， sensors， wireless communication， application design and other technologies， and deeply integrates instrument information transmission （Internet of things technology） with lims to provide professional solutions for environmental monitoring organizations based on business management and quality control.

Key words：Mobile Internet;Information management;Direct connection of instruments;The human-computer interaction

物聯網指物物相連的互聯網，它是新一代“信息化”的重要產物。現階段國家對國內發展物聯網的方向目標給予了明確指示，未來將物聯網發展上升至國家戰略層面。在環境監測領域，國家在《關于深化環境監測改革提高環境監測數據質量的意見》中第十九條提出“加強大數據、人工智能、衛星遙感等高新技術在環境監測和質量管理中的應用，通過對環境監測活動全程監控，實現對異常數據的智能識別、自動報警。”

1 系統概述

智慧系統是基于移動互聯模式下為監測機構線下業務量身打造的一站式專業解決方案。它從業務流程、資源管理、質量控制、內部管理等方面出發，為環境監測機構日常運行、管理保駕護航。智慧系統解決傳統監測方式存在的弊端：（1）傳統監測作業效率低、成本高。傳統的手工模式下很多環節都存在重復作業的情況，比如儀器測試數據出來后，仍需手工填入采樣單;在報告編制環節，報告員仍需手工采集之前采樣廢氣參數、實驗室的結果數據，手工計算，效率非常低下。當儀器測試數據量大的情況下，數據的傳遞存在二次謄抄的隱患，容易出錯。而移動互聯監測模式核心優勢為提高效率與準確率，當監測行為實施時，儀器產生數據通過有線或無線方式傳輸至軟件系統，自動填寫原始記錄、修約直至生成最后監測報告，省去了填寫原始記錄工作量;同時，儀器直連能從根本上解決二次謄抄問題，點對點的數據傳輸杜絕數據出錯、缺失，提高數據準確率。

（2）傳統監測信息傳遞慢且不對稱、內部管理成本高。現有的信息化傳遞模式，當監測信息發生變更，信息會同步更新上下游部門，信息傳遞實時準確，并留下修改日志，加快內部業務流程速度;同時內部管理由人工管理模式上升到可視化管理，業務流程可以查詢，預警，部門業務績效管理，工作量統計等，極大地減輕了內部管理成本。

2 系統結構框架

為滿足一般環境監測機構管理需要，從數據結構劃分，智慧系統主要分為以下層次。

2.1 數據采集層

（1）使用系統的RS232U、藍牙模塊、連接自動煙塵采樣儀、COD儀、智能煙氣采樣儀等具有RS232輸出或藍牙輸出接口的儀器。

（2）使用系統的 DCU，連接具有工作站軟件的分析儀器，如愛華新款噪聲儀，安捷倫、熱電、島津等實驗室儀器。

2.2 數據層

本業務管理系統采用MS SQL2008數據庫。系統數據庫及后臺存放在機構私有云。

2.3 應用層

指系統主體，應用該系統實現各種類型的業務管理、資源管理、質量保證，并給機構管理層和內部用戶提供業務信息查詢平臺。

3 功能模塊

智慧系統分為數據采集、業務流程管理、資源管理、綜合管理等模塊。

3.1 數據采集

儀器數據的自動采集是監測流程自動化的關鍵內容。目前在原理上已經覆蓋外場作業的自動煙塵采樣儀、煙氣測試儀等10多種測量儀器;實驗室方面，已覆蓋原子吸收、色譜、光譜、質譜等不同原理20多種測量儀器。基于完整的數據采集方案：本文以以下2種方案為主要研究方向。

3.1.1 方案 1

對于自帶工作站軟件的儀器，智慧系統通過工作站特定目錄導入結果數據。

機構分析人員可以將結果或儀器工作站的測試報告保存成PDF 格式的文件，系統自動將文件直接保存到特定目錄。智慧系統可以自動的采集PDF文件，并對該文件進行智能的處理和分析，讀取報告中的樣品編號、結果等重要信息，自動填寫分析單原始記錄。智慧系統支持圖譜文件的上傳和保存。

3.1.2 方案 2

對于沒有工作站但有RS232串口輸出的儀器，我們將通過安裝了智慧系統的PC機直接連接儀器的RS232接口，通過智慧系統中預置的控件進行數據采集。

對于有USB串口輸出、藍牙模塊的儀器，實現方式與 RS232 串口連接方式類似。

3.2 業務管理

業務管理模塊共有檢測委托-檢測采樣-檢測分析-檢測報告4個主要環節，實現對現有檢測業務流程的全面管理。

3.2.1 監測委托

監測委托主要記錄客戶信息和項目信息，客戶信息主要包括委托單位，受測單位基本信息;項目信息包含項目名稱、負責人、監測因子、檢測方法、測點、頻次、評價標準等內容，以上內容登記完畢后，自動生成項目委托單。

3.2.2 實驗分析

監測分析對所接入樣品進行定量分析，監測分析會記錄實驗環節的結果數據和過程信息，相關數據會進入報告環節，同時信息的更改會同步更新委托、采樣及報告環節。

3.2.3 出具報告

智慧系統根據線下實際需求靈活的出具單類別報告或綜合報告。系統支持多模板樣式，不同報告模板滿足不同應用場景的需求。數據信息自動計算修約，滿足國家標準要求。

4 結語

智慧系統的研究與應用引發了環境監測領域的行業思考，傳統人工作業模式已經跟不上快節奏的業務需求和質量保證，環境監測領域也向高度智能化，信息集約化方向發展。從多家監測機構的應用結果表明，智慧系統從完整性、貼合性、便捷性、溯源性已滿足監測機構日常實際需求，可作為成熟的應用工具。此外，基于對環境、污染源數據的完整收集、分析及建模，能為生態環境局立項、環評、審批、跟蹤、執法等行政管理部門提供深度技術服務，同時也能為城市大腦智慧服務提供數據支撐。

參考文獻

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收稿日期：2020-07-12

作者簡介：蔣智偉（1985-），男，漢族，本科學歷，主任助理，研究方向為制定完善智慧系統工作方案，繪制智慧系統原型，制定數據庫編碼規范，制定硬件接口與傳輸規范。