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自動化物聯(lián)網(wǎng)讓實驗室變“智慧”

http://m.sharifulalam.com 2012-02-07 11:19 來源:中國國門時報

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

儀器設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)示意圖

  提速:聯(lián)網(wǎng)啟動

  初冬的下午,寧波檢驗檢疫局食品分中心實驗室里,電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)和氣相色譜質(zhì)譜儀(GC-MS)閃爍著工作燈,正在檢測中。科技處和實驗室有關(guān)負(fù)責(zé)人忙碌著把兩臺儀器聯(lián)入到儀器專網(wǎng),他們要打通數(shù)字實驗室業(yè)務(wù)系統(tǒng)與實驗儀器的鏈路,架設(shè)實驗儀器智能控制、管理服務(wù)器組團(tuán)。

  “聯(lián)網(wǎng)啟動!”隨著聯(lián)網(wǎng)指令的發(fā)出,實驗員馬上從數(shù)字實驗室業(yè)務(wù)系統(tǒng)向ICP-MS發(fā)送當(dāng)日的樣品信息及任務(wù)命令,并在儀器自動進(jìn)樣架放入對應(yīng)的樣液,儀器開始按指令自動檢測,實驗員回到工作電腦前遠(yuǎn)程監(jiān)控儀器檢測情況。

  5分鐘后,隨著第一個樣液的檢測完成,辦公電腦的數(shù)字實驗室業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)果登記界面,同時出現(xiàn)了該樣品經(jīng)自動計算后的最終檢測結(jié)果。實驗員對其審核正確后,便利用自動擬稿功能發(fā)出了一份最終檢測報告。從發(fā)送檢測指令開始到出具報告,整個過程用了不到7分鐘。而在之前,實驗員還要經(jīng)歷打印儀器分析報告、手工錄入并計算原始記錄、電腦上進(jìn)行結(jié)果登記、進(jìn)行紙質(zhì)和電子審核等步驟。

  手工:低效易錯

  目前的實驗分析方法,通常需對樣品進(jìn)行前處理,然后再按照不同的檢測方法進(jìn)行不同的實驗,有的可能需通過化學(xué)檢驗方法進(jìn)行,有的可能采用一種或多種儀器進(jìn)行分析。實驗檢測人員往往要面對種類繁雜的儀器,以及復(fù)雜多變的原始數(shù)據(jù),將這些中間數(shù)據(jù)通過計算公式才能得出檢測結(jié)果數(shù)據(jù)。

  通過對檢測工作的深入調(diào)研,實驗室工作各環(huán)節(jié)工作量大致分布為:樣品前處理60%,儀器分析20%,數(shù)據(jù)分析和編制報告20%。實驗室檢測工作80%以上的檢測數(shù)據(jù)來自大型儀器設(shè)備,而分析數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、出具報告占用的時間與儀器運行檢測時間相當(dāng)。

  將儀器原始數(shù)據(jù)換算成檢測報告數(shù)據(jù)的分析過程,仍需手工按計算器,效率不高且容易出錯。這種手工處理方式已經(jīng)不適應(yīng)新形勢下實驗室業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。

  同時,實驗室儀器種類繁雜,原始數(shù)據(jù)存儲安全性不高。以寧波檢驗檢疫局為例,現(xiàn)有實驗室儀器設(shè)備原值近3億元,專業(yè)范圍寬、儀器種類多,僅色譜、質(zhì)譜和光譜類大型儀器設(shè)備就有110余臺。儀器檢測數(shù)據(jù)分布于每臺儀器配套的工作站電腦上,從數(shù)據(jù)安全性、可靠性和可追溯性等方面考慮,數(shù)據(jù)分散保存弊端很大。更無法實時掌握實驗室儀器設(shè)備應(yīng)用情況。目前,設(shè)備應(yīng)用情況依靠實驗人員檢測后的手工登記,既給實驗室增加了工作量,也不利用管理部門掌握設(shè)備實時使用情況,對科學(xué)合理地裝備實驗室也有一定的影響。

  難題:急待求解

  如何有效地整合與管理,提高實驗室的準(zhǔn)確性與效能,長期以來都是實驗室想達(dá)成的目標(biāo)。寧波檢驗檢疫局以探索搭建實驗儀器自動化物理網(wǎng)為突破口,破解這一長期困擾實驗室工作的難題。以寧波檢驗檢疫技術(shù)中心食品分中心為例,2011年全年產(chǎn)生數(shù)據(jù)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(fēng)險高。實驗儀器設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)搭建后,經(jīng)初步測算,能提高30%至40%的工作效率,可大大解放技術(shù)人員的生產(chǎn)力,有效保證檢測工作質(zhì)量,也讓技術(shù)人員有更多的精力投身于科研思考和攻關(guān)中,推動科研工作進(jìn)一步發(fā)展。

  實驗儀器設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)是實驗儀器設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)。它將實驗室里的氣相液相色譜儀、質(zhì)譜、光譜儀乃至如天平、溫濕度計等實驗儀器設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控設(shè)備通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)(RFID)、傳感技術(shù)融入網(wǎng)絡(luò),形成一個智能化、數(shù)字化、自動化的儀器網(wǎng)絡(luò),為實驗室檢測、監(jiān)控提供充滿智慧的物聯(lián)平臺。它能讓實驗員通過辦公電腦發(fā)送檢測指令,能讓實驗員坐在辦公室接收檢測數(shù)據(jù),能讓實驗室通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控儀器設(shè)備和環(huán)境狀態(tài),能讓儀器原始數(shù)據(jù)得到集中管理。

  數(shù)據(jù):互通共享

  探索搭建實驗儀器設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺,一是可對檢測工作有效掌控,能掌握檢測工作的全過程,實時監(jiān)控實驗儀器設(shè)備的狀態(tài)和實驗環(huán)境情況,避免了實驗室檢測、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(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)了檢測工作數(shù)字化、自動化、規(guī)范化,讓實驗員擺脫了大量繁瑣重復(fù)性工作,減少了差錯,提高了檢測效率。三是可有效回溯,儀器設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)形成了儀器原始數(shù)據(jù)一體化管理,便于實驗數(shù)據(jù)回溯,節(jié)約成本,保證質(zhì)量。

  信息化技術(shù)在實驗室的深入運用固然有利于提高檢測工作質(zhì)量、增加效能,但也需要將信息化技術(shù)運用好,儀器設(shè)備自動化物理網(wǎng)的搭建須讓一線檢測人員真正感受到好用、易用、愿意用,也需要加強與其他信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通建設(shè),將檢測數(shù)據(jù)共享共用,發(fā)揮最大效益,避免成為信息孤島。

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