基于物联网SQ平台的实验室智能管理系统设计*

高海阔,魏 法

(滨州学院航空工程学院,山东 滨州 256600)

基于物联网SQ平台的实验室智能管理系统设计*

高海阔,魏 法

(滨州学院航空工程学院,山东 滨州 256600)

该项目设计了基于物联网数据库平台的实验室智能管理系统,该系统集网络传输、图像识别、数据库综合管理、人工智能等技术为一体,从实验室安全、管理、效率三大方面实现了高度智能化,在保障实验室各项任务安全、高效运行的前提下,实现了实验室无人化智能管理,消除了传统实验室人工管理固定时间、管理方式不灵活、事故发现不及时、管理步骤烦琐等固有缺点,让实验室在物联网电子监控平台下,管理运行更加安全、方便、智能,也大大节省了人力和物力.

实验室管理;物联网SQ平台;人工智能;数据库

目前,物联网热已经上升到了新的高度,嵌入式系统、数据库平台发展迅速,智能化趋势已成必然.高校应建立从实践中来、到实践中去和理论与实践紧密结合的高素质应用型人才培养模式,这对高校实践教学实验体系的设计、实验室建设、实验室管理模式和制度提出了新的任务和更高的要求.而传统实验室管理模式已经落后于时代的步伐,市场亟需一个基于物联网数据库平台的实验室智能管理系统出现.

1 实验室现状

近年来,随着高校的扩招,实验室中的人数明显增加,传统的实验室管理模式已经不再适应当前的实验室规模.一个实验室需要多名负责人,管理程序复杂,耗费人力和物力,当前,实验室现有的人员数量和管理模式已经限制了实验室应有的发展,如果仍采用传统管理实验室器件库的方式,则效率必将下降,影响学生实验的积极性.

由于实验室人员流动不确定性较大,经常会出现空调没有关闭、灯没有熄灭等情况,长期以来,实验室资源浪费严重.教育部加大了对高校的建设经费,使高校实验仪器数量、种类有了较大的增长,但实验室管理人员精力有限,不能24 h管理实验室.实验室缺少资料共享平台,每个项目都会有大量的、非常重要的经验和知识,而实验室没有共享平台.随着项目结束,只有完成该项目的成员获得了经验,没有有效的方式将项目经验共享给实验室的其他成员,长期以来,造成了实验室重要资源的流失.

2 技术基础

2.1 图像识别技术

图像识别技术是当前物联网领域和人工智能领域一门比较成熟的技术.摄像头模块可进行图像采集,由总控核心处理器进行相应图像识别、处理,判断是否有人和是否发生故障.与数据库结合,与数据库中预先存储的数据进行模式识别.模式识别在本系统中采用了图像采集检测、识别情况、提取特征、进入模式四个步骤.

2.2 数据库管理技术

数据库管理平台技术是一门智能操作和管理数据的技术.在本系统中和图像识别、ID确认、WEB技术、处理算法融合在一起.

Web与关系数据库处理模式也有不同之处,在此基础上分为了3种集成模型,即CGI、API、Fat Client,Web数据库应用时在www的基础上进行开发、动态交互,更加方便于信息的互动.

2.3 传感器技术

本系统与火焰、温度、光敏强度、空气质量等传感器相结合,作为系统采集信息的电子眼、电子嗅,是影响本系统精确采集信息的重要技术之一.成熟的通信协议技术与处理器对接,与嵌套中断相配合,优化系统算法,可以及时处理故障,且时刻与网络数据库保持数据交互,更新设备状态.

3 项目功能介绍

基于物联网SQ平台的实验室智能管理系统实现了实验室无人化高效智能管理,结合了当前物联网热、数据库时代的潮流,具体有以下功能.

3.1 检测用电安全功能

系统可智能检测电流,记录平时实验室各仪器设备的用电状况.系统根据日常用电状况,智能检测当前的用电情况.

如果发生故障,比如发生漏电、人触电、仪器短路等用电危险时,系统则能自动切断电源,发出警报声,并第一时间向实验室管理员发送提示短信,采取补救措施.

3.2 检测火灾及空气状况功能

系统通过摄像头配合火焰传感器智能观测室内,如果实验室出现火苗并有逐渐增大的趋势,系统则会发出警报声,并且向实验室管理员发出警报短信.

3.3 防盗功能

与智能识别人脸功能相对应,当室内出现没有被进门摄像头识别的陌生面孔时,系统自动向管理员发送短信,发出警报声,并记录陌生面孔.

3.4 智能识别人脸并记录功能

有人进入实验室时,摄像头智能识别面孔,如果是实验室成员,系统自动打开门,并生成实验室人员进出情况记录表,实验室管理人员随时可登录平台查看实验室人员进出记录情况,让实验室管理人员随时随地查看实验室情况,省去了手写登记的步骤.

3.5 智能管理温度及灯光强度功能

可预先对系统设定实验室温度及灯光强度,系统自动与当前室温及灯光强度对比,高于阀值时自动降低,低于阀值时自动升高.

3.6 智能断电并记录设备使用情况功能

系统检测到实验室无人时,会自动切断实验室电源,以最大限度地节约实验室用电;有人进入时,会自动打开电源.实验室人员结束实验、关闭仪器后,系统会根据使用时间、仪器功耗、实验室人员评价记录仪器使用情况,供管理员和实验人员参考.

3.7 资源技术共享功能

实验人员通过向系统输入相应元器件名,可申请实验室元器件,系统后台登记元器件使用记录,供管理人员查看.使用者可将器件使用方法、使用经验以及注意的地方导入系统,实现资源技术共享,供其他成员使用时参考借鉴,且实验室人员可将自己的项目技术和经验导入系统,供实验室开发新的项目作参考.

4 结束语

基于物联网SQ平台的实验室智能管理系统紧跟技术发展潮流,结合物联网领域、WEB动态数据库领域、人工智能领域,在安全、智能、效率三方面彻底改变了传统实验室管理模式,高效、稳定地实现了实验室智能无人化管理,但还存在以下问题:①视频传输流过多,处理器多任务运行,管理人员查看视频时可能有延迟.如果条件允许,可用更高级处理器和数据传输线,进一步消除延迟.②智能开关窗透气、开关门测试电机转速慢,易发热,后期在投入使用时应注意电机的选用.测试系统后发现,该系统能够高效运行,但在技术和硬件方面还可以进一步优化和提高,比如优化识别算法、多任务系统调度算法、数据库管理算法,以让系统更加完美,也希望本基于物联网SQ平台的实验室智能管理系统设计为相关科研工作人员提供一些参考.

[1]吴良,邹志宏,吴文华,等.智能实验室管理系统的开发与实践[J].实验室研究与探索,2012,31(05).

[2]王志萍,刘志富,王炜.传感器技术在自动化控制系统中的应用[J].科技信息,2009(17).

〔编辑:张思楠〕

TP391.44

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.121

2095-6835(2017)22-0121-02

滨州学院实验技术研究项目基金资助