实验室智能化改造-技术赋能,数据驱动,智慧管理
时间：2023-04-06
实验室是我们探索未知领域的重要场所。专业众多、环境特殊、业务流程复杂、人员水平参差，安全因素复杂，往往还伴随着一定的危险性，随着科研水平的深度发展，实验室智能化需求无疑将会得到重视和强化，以应对日益复杂的实验室环境。
基于实验室的数据安全、环境安全、人员安全、工作效率、管理服务体系和快速发展的需要，走在科技前沿的实验室，其信息化建设是大势所趋、政策导向。
目前大多数的实验室管理依然停留在人力驱动和项目驱动阶段，信息化水平较低，实验室资源缺乏统一管理，危化品/装置设备缺乏安全监管。这些问题也促使相关人士认识到实验室信息化改造的必要性和重要性。
智能化实验室运用先进的物联网、大数据分析、虚拟现实、5G和数字孪生等前沿技术，结合用户、咨询方、设计方、建设设方以及专家的综合意见，充分利用技术优势和专业人员的能力，对实验室建筑及其内部房间系统、环境系统、安防系统、能源系统、资产管理系统等专业设施做全面数据整合、同步和关联，建立，整体安全防护和智能管理。最终将实验室打造成具备高效和便捷、绿色和节能以及安全和安防特性的综合科研场所。这是智慧实验室的整体特征，也是其建设成功与否的评判标准。
智能实验室系统：
1、SMART 控电系统——智能插座、开关，联动系统；
实现基础硬件设施智能控电。将实验室内的所有用电设备集中联控，实时监控设备运行参数，可以实现手机端远程控制，自动开启，自动数据采集汇总，实现无人值守运行，智能插座和开关能够对每个用电设备的用电量等进行计量，上传至数据库，实现资源节能。
2、耗材监控跟踪——RFID 药品/试剂管制柜
基于RFID标签针对试剂、耗材建立一套涵盖购买、入库、分装、存储、领用、存量预警的全方位跟踪管理系统
3、药品重量精确控制——实验室精密仪器测量称
针对高值试剂，毒、害、危、麻试剂，实时监控存量和用量，药品使用实时记录，透过数据报表进行源头排查，实现资源节约控制
4、气体、通风安全——气体、通风安全
智能通风系统由数字化节能风机、通风管道、可调节的风口末端、分体式能量回收设备、新风处理设备、智能变风量末端、空气品质感应子系统及智能中央控制子系统等组成，系统综合性能优于传统通风系统。
智能通风系统具有保障室内空气品质，提高建筑通风安全，节能效果明显、运行管理智能化程度高等特点。
智能通风系统可以根据建筑功能和设计需要，集成相关设备及部件组成系统，实现本地和远程智能化控制管理，既满足建筑室内通风功能需求，保障通风安全，又节能降耗。系统可智能感应室内空气品质（或温度、压力等参数），自动控制主风机和支路风机转速，调节送、排风量二可选用将分体式能量回收机组、新风机组与排风机组连成环路，以乙二醇水溶液为能量回收介质，实现排风能量的回收利用。该系统特别适用于空调系统与各空间功能及空气品质要求不同、污染程度不一的建筑
实现智能与健康的双重需要。实时对室内PM2.5、PM10、CO2、HCHO、TVOC、温湿度，针对毒害危麻和挥发性进行实时检测，自动在线预警，自启空气清净化系统，高等级实验室可配置负压监控，保障工作人员身心健康。同时，空气质量数据也会上传至大系统平台，形成独立数据库，实现数据化管理。
5、危废处理——干湿式废气处理设备
废液处理系统由废液收集子系统、自动调节子系统、预处理单元自动加药功能、废液处理子系统组成，应用了新型催化活性微电解处理技术、高低电位差微电解技术、电化学催化氧化还原技术、光催化氧化反应技术等复合式消毒处理技术，形成一个完整的病理科综合废水处理系统。该系统采用PLC可编程控制系统和人机界面操作、远程监控及操作，PLC控制器设定好的程序和PH/ORP自控仪表设定的参数进行全自动运，多级自动在线监测。
针对生物废水的成分和浓度控制系统自动进行计算然后按比例进行自动投放药品更加科学化和合理化，确保处理效果，同时节省药品耗量，无须专人值守。病理科废液处理系统可有效去除病理科废水中的细菌病毒、有机溶剂和重金属离子等，经过处理后实验室综合废水可达到国家污水综合排放标准【GB8978-1996】国家污水排入城市下水道水质标准【CJ343-2010】，处理后的废水可直接排入市政污水管网或地表、河水，也可以通过再处理工艺把处理后的废水进行再利用。
6、空气质量管控——实验室空气监测与净化系统
具备实验室环境的实时监控与空气调节功能，通过人机交互功能实现了系统设置和环境参数显示的功能。系统由环境监测模块、反馈系统、人机交互模块3个主要功能模块组成，系统使用多点检测的方式，来对实验室各区域的环境参数进行检测，以提高环境采集的准确性。在采样过程中采用多个数据采集单元对不同区域的温度、湿度以及空气污染物的浓度进行检测。
反馈系统主要实现对室内空气的温度、湿度的自动调节以及对室内空气的净化处理。由于实验室环境复杂，各项参数波动较大，本系统使用自动空气调节和报警的设计来代替人工调节，使得室内空气环境的控制更加精确，也避免了频繁手动调节带来的不便。设计中，系统会依据当前实验室空气污染物浓度和温湿度环境来判断当前实验室的风险等级。并根据风险等级进行空气调节或报警处理。
人机交互模块主要用于接收用户指令，并显示当前系统和实验室环境的状态。该模块由上位机软件、按键以及 TFT 显示屏幕组成。用户通过上位机软件和按键来设置空气的温度、湿度以及空气污染物的报警浓度，同时，控制空气循环系统和空调系统的运作，并通过 TFT 屏幕显示当前实验室环境的各类参数。
7、综合服务管理——PC端实验室大系统平台
实验室管理系统（LIMS）是实验室人（人员）、机（仪器）、料（样品、材料）、法（方法、标准、质量）、环（环境）全面资源管理的实验室信息化管理系统，是一套完整的检验综合管理和产品质量监控体系，在满足日常管理要求，保证检验分析数据的严格管理和控制。它能全面优化实验室的检验管理工作，显著提升实验室的工作效率和生产力，提高质量控制水平。
