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自動化物聯網讓實驗室變“智慧”

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 13:27:17 來源:中國國門時報

  寧波檢驗檢疫局近期運用信息化技術率先成功探索搭建實驗儀器設備自動化物聯網,為打造智慧型實驗室邁出了第一步。

儀器設備物聯網示意圖

  提速:聯網啟動

  初冬的下午,寧波檢驗檢疫局食品分中心實驗室裏,電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)和氣相色譜質譜儀(GC-MS)閃shan爍shuo著zhe工gong作zuo燈deng,正zheng在zai檢jian測ce中zhong。科ke技ji處chu和he實shi驗yan室shi有you關guan負fu責ze人ren忙mang碌lu著zhe把ba兩liang台tai儀yi器qi聯lian入ru到dao儀yi器qi專zhuan網wang,他ta們men要yao打da通tong數shu字zi實shi驗yan室shi業ye務wu係xi統tong與yu實shi驗yan儀yi器qi的de鏈lian路lu,架jia設she實shi驗yan儀yi器qi智zhi能neng控kong製zhi、管理服務器組團。

  “聯網啟動!”隨著聯網指令的發出,實驗員馬上從數字實驗室業務係統向ICP-MSfasongdangrideyangpinxinxijirenwumingling,bingzaiyiqizidongjinyangjiafangruduiyingdeyangye,yiqikaishianzhilingzidongjiance,shiyanyuanhuidaogongzuodiannaoqianyuanchengjiankongyiqijianceqingkuang。

  5分(fen)鍾(zhong)後(hou),隨(sui)著(zhe)第(di)一(yi)個(ge)樣(yang)液(ye)的(de)檢(jian)測(ce)完(wan)成(cheng),辦(ban)公(gong)電(dian)腦(nao)的(de)數(shu)字(zi)實(shi)驗(yan)室(shi)業(ye)務(wu)係(xi)統(tong)結(jie)果(guo)登(deng)記(ji)界(jie)麵(mian),同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)了(le)該(gai)樣(yang)品(pin)經(jing)自(zi)動(dong)計(ji)算(suan)後(hou)的(de)最(zui)終(zhong)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)。實(shi)驗(yan)員(yuan)對(dui)其(qi)審(shen)核(he)正(zheng)確(que)後(hou),便(bian)利(li)用(yong)自(zi)動(dong)擬(ni)稿(gao)功(gong)能(neng)發(fa)出(chu)了(le)一(yi)份(fen)最(zui)終(zhong)檢(jian)測(ce)報(bao)告(gao)。從(cong)發(fa)送(song)檢(jian)測(ce)指(zhi)令(ling)開(kai)始(shi)到(dao)出(chu)具(ju)報(bao)告(gao),整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)用(yong)了(le)不(bu)到(dao)7分鍾。而在之前,實驗員還要經曆打印儀器分析報告、手工錄入並計算原始記錄、電腦上進行結果登記、進行紙質和電子審核等步驟。

  手工:低效易錯

  目(mu)前(qian)的(de)實(shi)驗(yan)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa),通(tong)常(chang)需(xu)對(dui)樣(yang)品(pin)進(jin)行(xing)前(qian)處(chu)理(li),然(ran)後(hou)再(zai)按(an)照(zhao)不(bu)同(tong)的(de)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)不(bu)同(tong)的(de)實(shi)驗(yan),有(you)的(de)可(ke)能(neng)需(xu)通(tong)過(guo)化(hua)學(xue)檢(jian)驗(yan)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing),有(you)的(de)可(ke)能(neng)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)或(huo)多(duo)種(zhong)儀(yi)器(qi)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)。實(shi)驗(yan)檢(jian)測(ce)人(ren)員(yuan)往(wang)往(wang)要(yao)麵(mian)對(dui)種(zhong)類(lei)繁(fan)雜(za)的(de)儀(yi)器(qi),以(yi)及(ji)複(fu)雜(za)多(duo)變(bian)的(de)原(yuan)始(shi)數(shu)據(ju),將(jiang)這(zhe)些(xie)中(zhong)間(jian)數(shu)據(ju)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi)才(cai)能(neng)得(de)出(chu)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)數(shu)據(ju)。

  通過對檢測工作的深入調研,實驗室工作各環節工作量大致分布為:樣品前處理60%,儀器分析20%,數據分析和編製報告20%。實驗室檢測工作80%以上的檢測數據來自大型儀器設備,而分析數據、整理數據、出具報告占用的時間與儀器運行檢測時間相當。

  將jiang儀yi器qi原yuan始shi數shu據ju換huan算suan成cheng檢jian測ce報bao告gao數shu據ju的de分fen析xi過guo程cheng,仍reng需xu手shou工gong按an計ji算suan器qi,效xiao率lv不bu高gao且qie容rong易yi出chu錯cuo。這zhe種zhong手shou工gong處chu理li方fang式shi已yi經jing不bu適shi應ying新xin形xing勢shi下xia實shi驗yan室shi業ye務wu發fa展zhan的de需xu要yao。

  同時,實驗室儀器種類繁雜,原始數據存儲安全性不高。以寧波檢驗檢疫局為例,現有實驗室儀器設備原值近3億元,專業範圍寬、儀器種類多,僅色譜、質譜和光譜類大型儀器設備就有110餘台。儀器檢測數據分布於每台儀器配套的工作站電腦上,從數據安全性、可ke靠kao性xing和he可ke追zhui溯su性xing等deng方fang麵mian考kao慮lv,數shu據ju分fen散san保bao存cun弊bi端duan很hen大da。更geng無wu法fa實shi時shi掌zhang握wo實shi驗yan室shi儀yi器qi設she備bei應ying用yong情qing況kuang。目mu前qian,設she備bei應ying用yong情qing況kuang依yi靠kao實shi驗yan人ren員yuan檢jian測ce後hou的de手shou工gong登deng記ji,既ji給gei實shi驗yan室shi增zeng加jia了le工gong作zuo量liang,也ye不bu利li用yong管guan理li部bu門men掌zhang握wo設she備bei實shi時shi使shi用yong情qing況kuang,對dui科ke學xue合he理li地di裝zhuang備bei實shi驗yan室shi也ye有you一yi定ding的de影ying響xiang。

  難題:急待求解

  ruheyouxiaodizhengheyuguanli,tigaoshiyanshidezhunquexingyuxiaoneng,changqiyilaidoushishiyanshixiangdachengdemubiao。ningbojianyanjianyijuyitansuodajianshiyanyiqizidonghuawuliwangweitupokou,pojiezheyichangqikunraoshiyanshigongzuodenanti。yiningbojianyanjianyijishuzhongxinshipinfenzhongxinweili,2011年全年產生數據近10萬條。以往這些樣品需要人工抄錄、計算、填寫、登記、費時費力,差錯風險高。實驗儀器設備物聯網搭建後,經初步測算,能提高30%至40%degongzuoxiaolv,kedadajiefangjishurenyuandeshengchanli,youxiaobaozhengjiancegongzuozhiliang,yerangjishurenyuanyougengduodejinglitoushenyukeyansikaohegongguanzhong,tuidongkeyangongzuojinyibufazhan。

  實驗儀器設備物聯網是實驗儀器設備的互聯網。它將實驗室裏的氣相液相色譜儀、質譜、光譜儀乃至如天平、溫濕度計等實驗儀器設備、環境監控設備通過現代網絡技術、射頻識別技術(RFID)、傳感技術融入網絡,形成一個智能化、數字化、自動化的儀器網絡,為實驗室檢測、監jian控kong提ti供gong充chong滿man智zhi慧hui的de物wu聯lian平ping台tai。它ta能neng讓rang實shi驗yan員yuan通tong過guo辦ban公gong電dian腦nao發fa送song檢jian測ce指zhi令ling,能neng讓rang實shi驗yan員yuan坐zuo在zai辦ban公gong室shi接jie收shou檢jian測ce數shu據ju,能neng讓rang實shi驗yan室shi通tong過guo網wang絡luo監jian控kong儀yi器qi設she備bei和he環huan境jing狀zhuang態tai,能neng讓rang儀yi器qi原yuan始shi數shu據ju得de到dao集ji中zhong管guan理li。

  數據:互通共享

  探(tan)索(suo)搭(da)建(jian)實(shi)驗(yan)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)物(wu)聯(lian)網(wang)平(ping)台(tai),一(yi)是(shi)可(ke)對(dui)檢(jian)測(ce)工(gong)作(zuo)有(you)效(xiao)掌(zhang)控(kong),能(neng)掌(zhang)握(wo)檢(jian)測(ce)工(gong)作(zuo)的(de)全(quan)過(guo)程(cheng),實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)實(shi)驗(yan)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)的(de)狀(zhuang)態(tai)和(he)實(shi)驗(yan)環(huan)境(jing)情(qing)況(kuang),避(bi)免(mian)了(le)實(shi)驗(yan)室(shi)檢(jian)測(ce)、管理的盲點。二是可提高效率減少差錯,其自動在線實時雙向數據采集功能實現了檢測工作數字化、自動化、guifanhua,rangshiyanyuanbaituoledaliangfansuozhongfuxinggongzuo,jianshaolechacuo,tigaolejiancexiaolv。sanshikeyouxiaohuisu,yiqishebeiwulianwangxingchengleyiqiyuanshishujuyitihuaguanli,bianyushiyanshujuhuisu,jieyuechengben,baozhengzhiliang。

  信息化技術在實驗室的深入運用固然有利於提高檢測工作質量、增加效能,但也需要將信息化技術運用好,儀器設備自動化物理網的搭建須讓一線檢測人員真正感受到好用、易用、願意用,也需要加強與其他信息係統的互聯互通建設,將檢測數據共享共用,發揮最大效益,避免成為信息孤島。

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