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探究智能实验室仪器设备标准化现状及实施
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摘要：仪器设备在分析检测实验室运行中发挥着重要的作用，不断提高仪器设备标准化有着重要意义。现基于提高智能实验室仪器设备提升分析检测水平和效率的目的，围绕此课题做了简单的论述。首先，阐述了课题研究的意义。其次，分析了智能实验室仪器设备标准化现状。最后，总结了仪器设备标准化的实施。
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从当前的分析检测行业发展情况来说，智能实验室的管理实践中，借助人工智能的技术发展，使得仪器设备管理优化，不断提高仪器设备使用效率，推动实验室标准化发展以及运行。引入现代化技术手段，提高仪器设备标准化，有助于增强实验室的智能化，切实提升实验室价值与效率的发挥。
1、研究智能实验室仪器设备标准化工作的现实意义
从技术经济活动开展与社会发展的角度来说，实验室占据着重要地位，发挥积极的作用，能够为社会提供较为准确和可靠的检测数据以及检测结果。传统的实验室采取人工操作方式，通过纸质文件的形式，完成试验记录到形成报告，涉及到样品接收、取样、移转、保存、处理，各种试剂，耗材，测试标准方法，仪器设备的正确选用、定期矫正、维护保养等多个方面。此类方式虽然能够满足目前的工作需求，但逐渐暴露出效率低下和保存管理不便等缺陷，难以适应实验室的发展。目前来说，实验室已经发展到智能化实验室水平，集成应用了无线网络技术、各类试验仪器设备以及感应设备等，促使智能化水平不断提高，朝向数字化方向演变。智能实验室在样品管理、仪器设备使用、信息处理方面，有着突出的优势，体现在样品的处理流程、仪器设备的科学利用、活动数据信息的收集与储存等方面。其中，仪器设备智能化起到重要作用。操作人员将采集的样品按照规定放入仪器设备，仪器设备按照设定的操作参数与规范，开展样品试验，记录相关数据信息收集，并且和相关联试验设备通信沟通，同时向上级管理信息进行信息传输，若试验产生异常，则自动预警提示。基于此，智能实验室仪器设备的重要性尤为突出，加大仪器设备智能标准化管理，保障智能实验室有效运行，有着现实意义。
2、智能实验室仪器设备的标准化现状
2.1管理要求不断提高
基于科学技术快速发展推动，以及检测样品和检测项目的不断增加，智能实验室引入的仪器设备更加多样化和智能化，使得实验室管理工作越来越复杂艰巨，对实验室工作的标准化以及效率性，有着更高的要求，这对智能实验室建设带来了新挑战。从实验室方面来说，如何提高质量管理水平，减少操作风险隐患，保障高效稳定运行，有着重要的意义。基于此背景，要增强仪器设备管理的科学化、规范化以及标准化，减少操作人员与物资浪费。加大对各个节点流程的管控力度，保证检验结果的精准性，为需求者提供高质量可靠数据。
2.2管理水平落后
基于不断增加的试验管理需求，采取传统的人工管理方式以及人工预约方式，已经不再适用，计算机技术的日益成熟，给各行业领域智能化发展，提供了重要推动力量，使得实验室智能化管理出现。实验室智能化不仅为一种理念和趋势，也是一门技术，能够使得实验室形成全新现代化管理模式，转变实验室工作方式。从管理的层面分析，智能化水平不断提高。依托各类智能化管理软件与系统平台，切实保障仪器设备管理规范化和信息化，促使管理水平和服务水平得到提高，推动实验室智能化和现代化发展。从当前智能实验室仪器设备管理实践，以及不同仪器设备商产品标准不同，尚未达到此水平，还需要加大标准化和规范化以及信息化建设，进而跟随实验室智能化发展[1]。
3、智能实验室仪器设备标准化的工作实践
3.1数据接口规范
从智能实验室系统运行实践来说，数据信息在各类设备之间进行传输，要设置统一的接口，既包括硬件，也包括软件。目前来说，检测设备之间的硬件连接，按照速度和阶段划分，主要包括以下类型：（1）点对点连接方案，包括RS232与RS485。（2）总线网络方案，包括CAN和PROFIBUS等。（3）有线以太网方案与无线网络WIFI方案。（4)GPRS和3G以及4G等。不同的厂商结合设备使用场景和使用成本等，采取不同的连接方式。若采取强制手段，统一硬件接口方式，不太现实，实验室也担心测试数据的网络流失，同时会造成资源浪费。目前来说，由设备制造商结合实际情况来确定接口形式，符合当前的发展状态。
对于软件系统，实验数据的处理以及电子数据交换，主要是利用数据库功能，要求保证数据的精准性和可靠性，同时数据要具有可控制性以及校验性。智能实验室仪器设备标准化模式下，数据的提供者以及使用者，必须对数据的含义以及表达，有着深刻且一致的理解，进而保障数据能够正确并且恰当使用，有效解释数据。若想达成此类共识，要定义数据的各类特征或数据属性。一般来说，数据特征被称作为元数据[2]。数据即定义以及描述其他数据的数据。对智能实验室仪器设备构建元数据注册系统元模型，能够助力注册者进行维护，维护各类注册系统的唯一性，同时可以使得系统工具以及信息注册系统按照数据的属性类别、类型、定义等，进行数据的存储、数据的操纵、元数据的交换。
举例，高低温箱按照GBT18391.2-2008标准相关规定，可以划分为多个元数据子集。这其中具体描述基本设备信息元数据的部分要素如下：（1）数据类型定义为字符串型；（2）值域定义为自由文本；（3）备注为必填选项。运行时设备和上层系统之间，需要通过访问数据接口服务，最终实现数据交换[3]。
3.2通讯总线
遵循的通信协议，具体为双方实体完成通信或者服务所需要遵循的相关规则以及约定。由通信信道与设备等组成的多个不同地理位置的数据通信系统，必须可以实现协同工作，同时要能够进行信息交换以及资源共享，这需要设置共同的语言[4]。从当前电器智能化网络构建的情况分析，多采取现场总线技术，搭建现场设备基础网络，经过TCP/IP协议转换，搭建具有大范围以及丰富功能的以工业以太网为核心的中上层局域网。为了满足多样化需求以及获得市场地位，当前已经拥有超过40种总线协议。于2003年发布的IEC61158现场总线标准，明确规定了10类现场总线，比如Type1TS61158现场总线等。各类总线在不同设备中，均有所应用，但是应用程度差异。实际应用中，带有通讯接口的产品，需要经过现场总线测试以及认证才可以进入，企业若想同时进入各类现场展现具有不现实性。
为了保证总线协议之间的兼容，多采取以下方式：（1）采取分层技术，突破现场总线技术壁垒。遵循此标准的电器，采取直接或者利用适配器的方式，接入相应的网络。（2）采用混合总线系统，也就是按照实际需求集成各类现场总线技术的分散控制系统。（3）遵循《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通讯协议》，基于提高通信效率，以及优化系统结构的目标，全国上下积极探索将智能电器和以太网直接进行连接的探索[5]。
3.3智能运行异常安全报警及处理
仪器设备智能运行处于无人值守状态，故障发生时若没有自动安全报警及处理装置，会发生事故，要求仪器设备具有自动检测异常和异常处理功能。
例如，管线接头脱落，利用压力探测或漏液探测的故障状态，及时发出报警信息及停止机器运转。
4、结束语
综上所述，基于实验室智能化发展的背景，若想提高实验室运行的效率，提高仪器设备管理水平，要注重标准化建设。文中结合当前智能实验室仪器设备标准化建设实践，围绕通讯总线、接口及自动故障报警等内容，做了简单的论述，提出了标准化实现的策略。
参考文献:
[1]彭雪,薛友林.高校实验室仪器设备科学管理办法的探讨[J].教育教学论坛,2020(11):20-21.
[2]何丽丽,魏琪琦,姚武冰.浅谈地方性院校实验室仪器设备管理[J].山东化工,2020,49(01):232-233.
[3]薛占金,程芳琴.高校实验室仪器设备的科学化管理研究[J].高校实验室科学技术,2019(04):62-64.
[4]刘春娇,陈红.浅谈检验检测实验室仪器设备档案管理[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(12):20+23.
[5]沈佳,蒋婷婷,菅肖霞.基于贪心算法的无人值守实验室仪器预约仿真[J].计算机仿真,2019,36(12):163-167.
陈克彦.关于智能实验室仪器设备标准化工作的一些思考[J].科技创新与应用,2020(19):188-189.
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2020-06-10我要评论
期刊名称：大众科学
期刊人气：1465
主管单位：当代贵州期刊传媒集团
主办单位：当代贵州期刊传媒集团
出版地方：贵州
专业分类：科学
国际刊号：1002-6908
国内刊号：52-1049/N
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创刊时间：1980年
发行周期：月刊
期刊开本：16开
见刊时间：4-6个月
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2020-06-20
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