CN101692094A - 一种物质分析方法和仪器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物质分析方法和仪器系统，前端设备对被检测物质进行采样，取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象；前端设备将物理化学数据、曲线或者图象进行数字化并压缩；前端设备将数字化的物理化学数据、曲线或者图象通过网络传输给网络中心服务器；网络中心服务器对数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果；然后网络中心服务器将分析结果通过网络传输给前端设备；前端设备显示或者发表分析结果。采用本发明的技术方案，能够提高物质分析仪器的分析处理水平和能力，降低每台物质分析仪器的成本，而且分析仪器的操作极为简单。
Description
技术领域
本发明涉及物质检测技术领域，尤其涉及一种物质分析方法和仪器系统。
背景技术
目前关于物质检测常用的方法很多，比如：拉曼光谱仪、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪等分析仪器。一般常有台式仪器、小型仪、便携式、掌上型、检测平台或者手持式鉴定系统等形式。
随着技术的发展，过去的许多高端分析仪器正朝着智能化、简单化、便携化、通用化方向发展。目前对高端仪器设备的要求是高精度、高技术、检测方便快捷、设备价格低廉、操作简单，无需专业知识和技术，使高端检测仪器成为通用工具。
由于要求的提高，目前的分析仪器越来越多地包含了大量的软硬件，在分析仪器里使用的计算机、专业数据库、智能分析管理软件越来越复杂，这使高端分析仪器的成本居高不下，极大地限制了高端分析仪器的使用普及。
就目前中国的状况，乃至世界的状况，所有这些设备都是单机的，也即，这些设备使用不同的方法和传感器独立完成采集被测样品的数据、曲线或者图象，并将其数字化，然后进行显示或者自行分析。
由于这些仪器是单机的，集成各种功能为一体，比如：采样、数字化、存储、显示、分析等为一体，有些仪器还带有少量数据库。这样它们的价格往往昂贵、操作复杂，对操作者的技术和学术要求很高，但它们的处理能力和处理速度却很有限，所附带的数据库也有限。
以其中的拉曼设备为例。
拉曼设备是利用拉曼(Raman)效应检测物质成分是一种有效的物理方法。物质受到光的照射后，发生光的散射现象，散射光的频谱与激发光频谱之差，取决于物质分子振动能级的改变，所以它表征的是物质的特征。各种物质都有它们特定的拉曼光谱，是这种物质的指纹，是识别它们身份的特征。
拉曼光谱仪/拉曼显微镜的作用是获得被检测物质的数字化拉曼光谱，它发出单一频率的激光，照射在事前准备好的待检测物质的样品上，并接收该物质被激发的散射光，通过光栅得到它的拉曼光谱，再由照相的ccd获得该物质的数字化拉曼光谱，将获得的拉曼光谱显示，并存储在设备中，然后进行分析，以确定物质成分，或者传输给其他设备或电脑做分析，有些设备是使用肉眼观察拉曼光谱。
将已知物质的拉曼光谱数字化，然后存储在磁介质中，构成拉曼光谱库/Raman标准谱库，其中存储了成千上万种物质的指纹——也即它们的拉曼光谱。
目前市面和研发机构生产或研发各种各样的拉曼设备，包括拉曼光谱仪器、拉曼显微镜、便携式激光拉曼光谱、共聚焦显微拉曼光谱仪系统、掌上型激光拉曼光谱仪、小型拉曼光谱仪、可视化显微拉曼检测平台、手持式未知化学品鉴定系统等。所有这些拉曼设备都是单机的，也即该设备独立完成采集被测样品的拉曼光谱，或者显示，或者自行分析。操作者用仪器检测被测样品，并根据仪器的分析和显示作出鉴定结果。一般对使用者的专业水平要求很高。这样的设备很贵，在美国比较便宜的便携式拉曼设备大约要6000-10000美元。国产经济实用型液相色谱仪价格大约在48000元，经济实用型气相色谱仪价格在18000元/16000元。而且这些仪器必须受过专业训练的技术人员才可使用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种物质分析方法和仪器系统，能够提高物质分析仪器的分析处理水平和能力，降低每台物质分析仪器的成本，而且分析仪器的操作极为简单。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种物质分析方法，包括以下步骤：
A、前端设备对被检测物质进行采样，取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象；
B、前端设备将所述物理化学数据、曲线或者图象进行数字化，并压缩；
C、前端设备将所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象通过网络传输给网络中心服务器；
D、网络中心服务器对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果；
E、网络中心服务器将所述分析结果通过网络传输给前端设备；
F、前端设备显示或者发表所述分析结果。
步骤D中，网络中心服务器根据数据库预先存储的分析数据，对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果。
定期或者实时更新数据库预先存储的分析数据。
所述网络是互联网或者是通信网络。
前端设备是拉曼光谱仪、拉曼显微镜、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪。
一种物质分析仪器系统，包括前端设备和网络中心服务器，前端设备与网络中心服务器之间通过网络传输数据，前端设备用于对被检测物质进行采样、取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象、进行数字化后传输给网络中心服务器、接收网络中心服务器发来的分析结果并加以显示或者发表；网络中心服务器包括智能化分析装置，用于对数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析、获得分析结果并传输给前端设备。
还包括数据库，所述数据库与网络中心服务器连接，用于存储分析数据，并提供给网络中心服务器对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析。
所述网络是互联网或者是通信网络。
所述前端设备和所述网络中心服务器都包括通信装置，用于所述前端设备和所述网络中心服务器数据传输。
前端设备是拉曼光谱仪、拉曼显微镜、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪。
采用了本发明的技术方案，将每台分析仪器的后端分析处理功能最大限度地剥离，多台前端设备共享网络中心服务器的分析处理能力，网络中心服务器可以提供计算机智能分析、自动接收数据、自动分析、自动生成分析报告、自动将报告发送给现场，这一切均是在不需要人参与的情况下几秒钟时间内就可完成的。这使高端分析仪器可以作为各种实时检测、监测的使用工具使用。数据库可以方便地进行实时的最新分析数据更新，确保分析数据的准确。而且极大地降低了每台分析仪器的成本，使高端分析仪器可以广泛使用，一般可以预计降到原来售价的10％。同时可以加入各种智能和专业软件，使得前端设备操作简单，结果的显示和报表也轻而易举，不再需要具有较高技术水平的专业技术人员来操作使用。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中物质分析仪器系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式中物质分析仪器系统的结构示意图。如图1所示，该物质分析仪器系统包括多个前端设备1、网络中心服务器3和数据库4，前端设备包括通信装置11，网络中心服务器包括智能化分析装置32和通信装置31，前端设备的通信装置与网络中心服务器的通信装置之间通过通信网络传输数据，网络中心服务器和数据库进行连接。
其中前端设备可以是任何一种分析仪器，包括前端设备是拉曼光谱仪、拉曼显微镜、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪，通信网络可以是GSM网络，也可以是3G网络，当然也可以采用互联网传输数据。
数据库预先存储了分析数据，比如拉曼光谱库/Raman标准谱库，将已知物质的拉曼光谱数字化，然后存储在磁介质中，构成拉曼光谱库，其中存储了成千上万种物质的拉曼光谱。数据库预先存储的这些分析数据还可以定期或者实时更新。
前端设备对被检测物质进行采样，取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象，并将物理化学数据、曲线或者图象进行数字化。比如拉曼光谱仪可以发出单一频率的激光，照射在事前准备好的待检测物质的样品上，并接收该物质被激发的散射光，通过光栅得到它的拉曼光谱，再由照相的ccd获得该物质的数字化拉曼光谱，并将获得的拉曼光谱显示，存储在前端设备中。
前端设备将数字化的物理化学数据、曲线或者图象压缩后，通过网络传输给网络中心服务器。
网络中心服务器收到数字化的物理化学数据、曲线或者图象后，智能化分析装置根据数据库预先存储的分析数据，对数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果。比如网络中心服务器收到被检测物质的拉曼光谱后，将此拉曼光谱与数据库的拉曼光谱库中的已知物质光谱做比对，即可检测出被检测样品的物质成分。
网络中心服务器在将分析结果通过网络传输给前端设备，前端设备显示或者发表分析结果。
网络中心服务器的智能化分析装置包括了各种管理系统、人工智能系统、搜索和匹配系统、各种分析软件、各种专业软件、专业和特定服务软件、数据库管理、客户管理和图形软件，等等。从而拥有了强大的软硬件处理能力，能够提供计算机智能分析、自动接收数据、自动分析、自动生成分析报告、自动将报告发送给现场。使得高端分析仪器可以作为各种实时检测、监测的使用工具使用，如利用拉曼光谱仪进行食品安全行政执法检测，或者做城市空气监测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种物质分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、前端设备对被检测物质进行采样，取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象；
B、前端设备将所述物理化学数据、曲线或者图象进行数字化，并压缩；
C、前端设备将所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象通过网络传输给网络中心服务器；
D、网络中心服务器对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果；
E、网络中心服务器将所述分析结果通过网络传输给前端设备；
F、前端设备显示或者发表所述分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种物质分析方法，其特征在于，步骤D中，网络中心服务器根据数据库预先存储的分析数据，对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析，获得分析结果。
3.根据权利要求2所述的一种物质分析方法，其特征在于，定期或者实时更新数据库预先存储的分析数据。
4.根据权利要求1所述的一种物质分析方法，其特征在于，所述网络是互联网或者是通信网络。
5.根据权利要求1所述的一种物质分析方法，其特征在于，前端设备是拉曼光谱仪、拉曼显微镜、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪。
6.一种物质分析仪器系统，其特征在于，包括前端设备和网络中心服务器，前端设备与网络中心服务器之间通过网络传输数据，前端设备用于对被检测物质进行采样、取得被检测物质的物理化学数据、曲线或者图象、进行数字化后传输给网络中心服务器、接收网络中心服务器发来的分析结果并加以显示或者发表；网络中心服务器包括智能化分析装置，用于对数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析、获得分析结果并传输给前端设备。
7.根据权利要求6所述的一种物质分析仪器系统，其特征在于，还包括数据库，所述数据库与网络中心服务器连接，用于存储分析数据，并提供给网络中心服务器对所述数字化的物理化学数据、曲线或者图象进行分析。
8.根据权利要求6所述的一种物质分析仪器系统，其特征在于，所述网络是互联网或者是通信网络。
9.根据权利要求8所述的一种物质分析仪器系统，其特征在于，所述前端设备和所述网络中心服务器都包括通信装置，用于所述前端设备和所述网络中心服务器数据传输。
10.根据权利要求6所述的一种物质分析仪器系统，其特征在于，前端设备是拉曼光谱仪、拉曼显微镜、气相色谱仪、便携式气相色谱仪、气质联用系统、液相色谱仪系统、液相色谱系统、傅立叶红外光谱仪、显微红外光谱仪、近红外光谱仪、激光粒度仪、比表面测定仪或者色差仪。
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