"工欲善其事，必先利其器"

智慧實驗室（Smart Laboratory）是基于分布式協(xié)同集中式統(tǒng)籌規(guī)劃的思想，以實驗室為基礎(chǔ)，結(jié)合信息技術(shù)、機(jī)器視覺、模式識別等人工智能技術(shù)共同協(xié)作，打造一個集業(yè)務(wù)系統(tǒng)、中臺管理、智能預(yù)測的三位一體式智慧實驗室生態(tài)圈。

隨著實驗規(guī)模擴(kuò)大，實驗室諸多阻礙越來越明顯，如實驗室管理合規(guī)風(fēng)險、實驗室人員工作穩(wěn)定性和發(fā)展路徑不明、數(shù)據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)化管理和處理，以及大量人力重復(fù)性勞動帶來的流程不可控、效率低等問題。

另外，依據(jù)以上痛點，智慧實驗室有以下幾個優(yōu)勢：

第一是：面向未來的智慧實驗室是一個以大數(shù)據(jù)為驅(qū)動的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)需要構(gòu)建對實驗室建筑及其內(nèi)部房間系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、資產(chǎn)系統(tǒng)等精密儀器專業(yè)設(shè)施做全面數(shù)據(jù)整合、同步和關(guān)聯(lián)，建立整體安全防護(hù)和智慧化管控。

第二是：實驗室管理從過去的粗放式管理走向更加精細(xì)化的治理，從實驗室的在線門禁安全準(zhǔn)入、大型儀器共享的輕松預(yù)約、試劑耗材的安全、快捷、購置與領(lǐng)用、實驗室智能環(huán)控、廢水廢液的安全回收處理、儀器設(shè)備的精準(zhǔn)計量維保、維修到科研成果的轉(zhuǎn)化，乃至績效考核等每一個環(huán)節(jié)都能夠可追溯性。

第三是：基于不同應(yīng)用層級的用戶，提供具有交互性的操作，流程更加容易理解、容易掌握、容易操作，從不同用戶的日常工作的實際需要出發(fā)，結(jié)合實驗室應(yīng)用的多變性特征，以及實驗室所包含的信息量大的特點，將多方面的需求有效融合，既保障用戶使用的方便、快捷習(xí)慣，又保障數(shù)據(jù)的全面性，界面清晰明了，簡單操作，對各項數(shù)據(jù)的填寫以及查詢更加方便。

第四是：以服務(wù)為核心，體現(xiàn)在科技的創(chuàng)新能力與科技服務(wù)人類上，它更加關(guān)注人類在科技發(fā)展上的新高度，科研技術(shù)整體的推動提升能力，在實驗室各類設(shè)備的成果轉(zhuǎn)化的效能的大幅度提升，科技讓人類生活更美好。

總體來說，智慧實驗室信息化管理建設(shè)體系應(yīng)包括智慧感知體系、智慧決策、智慧運營、智慧科研服務(wù)等四大核心應(yīng)用場景。

智慧實驗室建設(shè)核心目標(biāo)

物聯(lián)化：基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取。以各類溫濕度傳感器、智能門禁、智能考勤設(shè)備、用電設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、計算機(jī)等所獲取的實驗室溫濕度、光線、能耗、使用率和故障率等各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

互聯(lián)化：隨著校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷完善，基于互聯(lián)網(wǎng)的無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)感知節(jié)點的實時互聯(lián)，是智慧實驗室實現(xiàn)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

智慧化：智慧的核心是數(shù)據(jù)。智能化的大數(shù)據(jù)分析平臺，對采集收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整合分析得出決策建議，實現(xiàn)智慧實驗室的智能管理和流暢應(yīng)用，智能應(yīng)用的建設(shè)也是智慧實驗室建設(shè)的頂端核心內(nèi)容。

智慧型實驗室的管理制度

通過現(xiàn)有的技術(shù)對實驗室進(jìn)行改造后可以實現(xiàn)對實驗室全天候智能化的管理，但是隨之而來的是制度方面的建設(shè)，通過制度的建設(shè)可以來進(jìn)一步地對實驗室進(jìn)行更好的建設(shè)。

現(xiàn)在通過對期刊論文的檢索發(fā)現(xiàn)，大部分智慧型實驗室的建設(shè)都是基于技術(shù)方面進(jìn)行探討，從技術(shù)的角度來對實驗室進(jìn)行構(gòu)建，但是光有技術(shù)建設(shè)還是不夠，要從管理的角度來考慮建設(shè)智慧型實驗室，不但要使用技術(shù)手段來提升實驗室的管理水平，還要從制度建設(shè)方面著手。從兩方面來實現(xiàn)智慧型實驗室建設(shè)。

例如：對建立相關(guān)的安全監(jiān)管制度來匹配智能實驗室中的智能安全管理，制度是作為技術(shù)的補(bǔ)充，起到對技術(shù)的約束和促進(jìn)作用。這樣就可以使得技術(shù)與制度相結(jié)合，使智慧實驗室和實驗室管理人員相融合，將高校智慧型實驗室建設(shè)的更好，讓智慧化管理融入到高校實驗室建設(shè)的各個方面。（圖1）

（圖片：悟空wukong公眾號）

智慧型實驗室的構(gòu)建

智慧型實驗室項目建成后，實驗室將全天開放，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺，除了滿足相關(guān)實驗課程之外，還能滿足全校教師及學(xué)生教學(xué)科研活動對場地、設(shè)備的需求，充分實現(xiàn)校內(nèi)共享共用。

對實驗室的建設(shè)主要是分成三部分建設(shè)工程：

·首先是網(wǎng)絡(luò)及實驗室設(shè)備智能化改造；

·其次是建設(shè)智慧實驗室管理平臺，通過平臺的建設(shè)連接網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層；

·最后是在平臺上各種具體功能應(yīng)用的開發(fā)，包括智能排課系統(tǒng)、智能安全監(jiān)控體系、智能電力系統(tǒng)、虛擬云桌面等。

1、基礎(chǔ)設(shè)施層的建設(shè)

主要是對網(wǎng)絡(luò)層的改造，網(wǎng)絡(luò)性能可保證大量網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能順暢運行，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，從而提高用戶的上網(wǎng)體驗。

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性能不僅要滿足當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)需求，也要能完全滿足未來幾年網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能的要求。有規(guī)模的業(yè)務(wù)中心、數(shù)據(jù)中心會逐步建立，會有多臺服務(wù)器、智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高性能接入。

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因此，整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用三層架構(gòu)，核心層、匯聚層和接入層，以及綜合布線改造。

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通過對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層的重新改造，建立一個可以提供多維網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)體系層，為智慧實驗室的信息傳輸構(gòu)建渠道。使得分布在不同地方的實驗資源、信息資源以及信息化系統(tǒng)可以連接在一起，實現(xiàn)資源共享。

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另外就是對設(shè)備的改造，這個是屬于智慧實驗室中的感知改造，把分布在不同地方的設(shè)備通過RFID標(biāo)簽設(shè)備進(jìn)行管理，對這些設(shè)備的位置信息和性能狀態(tài)可以實時的反饋到智慧管理系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備的位置進(jìn)行變更或者移動的時候，可以通過系統(tǒng)快速的獲知，這樣既保障了設(shè)備的安全也使設(shè)備的管理更加方便快捷，設(shè)備資源的共享率會大大提高。

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2、平臺應(yīng)用層的構(gòu)建

平臺主要分成兩大模塊：

一個是虛擬仿真教學(xué)平臺，通過把常用的虛擬仿真課程集合在一起，形成一個網(wǎng)上虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，同學(xué)可以通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行課程上的一些仿真實驗，幫助同學(xué)加深對理論的掌握，例如：網(wǎng)上財務(wù)審計、物流仿真實驗等。

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另一大模塊就是管理平臺，把課程安排、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理融為一體的綜合性智慧管理系統(tǒng)，主要功能就是實現(xiàn)智能排課系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能電力系統(tǒng)等一系列的功能應(yīng)用。

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3、具體應(yīng)用功能的開發(fā)

通過統(tǒng)一的管理平臺把相應(yīng)的功能集中在一起，逐步開發(fā)相應(yīng)的功能模塊，首先建立智能電力模塊，在重新構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)層的時候也對電路進(jìn)行智能化改造，對實驗室的電路、防雷系統(tǒng)、冗余電路系統(tǒng)等實現(xiàn)智能化管理，保障實驗室的電力供應(yīng)。

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其次就是安全保障功能的開發(fā)，包括對環(huán)境的檢測，實現(xiàn)對溫度的智能化管理，通過智能門禁和監(jiān)控系統(tǒng)，對非授權(quán)的人員進(jìn)行檢測，如果非授權(quán)人員在非工作時間進(jìn)入實驗室則進(jìn)行報警處理；其次是智能化開放預(yù)約系統(tǒng)，通過網(wǎng)上預(yù)約，然后進(jìn)行身份授權(quán)，學(xué)生可以自由的使用實驗室的空余計算機(jī)進(jìn)行試驗，提高計算機(jī)的使用率。

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除此之外還提供移動管理功能給實驗室管理人員進(jìn)行使用，保障在任何時候都可以對實驗室進(jìn)行實時的監(jiān)控，遠(yuǎn)程管理。

小鹿看點

智慧型實驗室建設(shè)是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬應(yīng)用技術(shù)環(huán)境下提出的，如何建設(shè)智慧實驗室是一個比較新的領(lǐng)域，文章提出對智慧型實驗室建設(shè)的一些見解，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有更多的內(nèi)容可以對實驗室建設(shè)進(jìn)行，未來智慧型實驗室的建設(shè)是在不斷的完善和發(fā)展的，甚至可能實現(xiàn)三維立體虛擬實驗室等...

讓我們一起期待！

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