CN103745633B - 智慧型科学实验室综合平台 - Google Patents
智慧型科学实验室综合平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103745633B CN103745633B CN201310704128.1A CN201310704128A CN103745633B CN 103745633 B CN103745633 B CN 103745633B CN 201310704128 A CN201310704128 A CN 201310704128A CN 103745633 B CN103745633 B CN 103745633B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laboratory
- interface
- ethernet
- access
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011160 research Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 2
- 101000857680 Xenopus laevis Runt-related transcription factor 1 Proteins 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005267 amalgamation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
一种智慧型科学实验室综合平台，X公司在A、B两城市的实验室通过以太网接入，同时公司的Web服务器也通过以太网接入，专家个人电脑通过无线上网卡接入以太网；在A城市，通过路由器接入到以太网网络，路由器下面接入公司局域网，在公司局域网里接入数据库服务器、应用程序服务器、视频服务器和实验大楼交换机；实验大楼交换机接入各实验室的实验室客户机、若干个实验室互联驱动器、无线AP和若干个实验室应用系统控制器；在B城市，通过路由器接入到以太网，路由器下接入公司局域网，局域网中接入办公大楼交换机和实验大楼交换机，实验大楼交换机下面的接入方式和关系同A城市实验大楼的架构；办公大楼交换机下面连接有监控电脑。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能化实验室管理系统，尤其涉及一种智慧型科学实验室综合平台。
背景技术
实验是教学和科研过程中不可缺少的一环，在教学过程中，实验能够培养学生的观察和实践动手能力。在实验过程中，需要规范学生的实验过程，保证实验的正确性、可靠性及安全性，学生在学习正确知识的同时还要保证实验的安全性，在某些危险实验过程中确保实验者的人身安全。而目前中学及高校的实验室中仍然采用人工干预的方式，对学生的实验进行指导及规范，这种方式难免会存在疏忽之处，无法做到每个学生都可以以正确的过程完成实验、学习到知识，也难以避免在某些条件下由于操作的失误而导致人身及财产的损失。在科研过程中，实验过程需要很好的可控性、一致性等条件，才能保证实验验证结果的正确性。而在人工监控的过程中，会由于个人的疏忽、不同操作者水平限制等原因，无法保证实验过程的一致性，导致实验结果存在偏差。
发明内容
本发明针对不足，提供一种智慧型科学实验室综合平台，该综合平台可对传感系统及实验设备进行管理、监控和协调，能够保证实验过程的可观测行、可控性及一致性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种智慧型科学实验室综合平台，包括有X公司在A、B两城市的实验室、公司的Web服务器和专家个人电脑，其特征在于，X公司在A、B两城市的实验室通过以太网接入，同时公司的Web服务器也通过以太网接入，专家个人电脑通过无线上网卡接入以太网，这四者均通过以太网建立连接；在A城市，通过路由器接入到以太网网络，路由器下面接入公司局域网，在公司局域网里接入数据库服务器、应用程序服务器、视频服务器和实验大楼交换机；实验大楼交换机接入各实验室的实验室客户机、若干个实验室互联驱动器、无线AP和若干个实验室应用系统控制器；实验室客户机连接有一台短信报警设备；实验室互联驱动器连接有各种检测系统；无线AP下面连接有摄像机1到N和实验室互联驱动器；在实验室互联驱动器下面连接有实验室传感整合器，在实验室传感整合器下面连接有其他传感器设备；连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接有一个独立的控制系统；在B城市，通过路由器接入到以太网，路由器下接入公司局域网，局域网中接入办公大楼交换机和实验大楼交换机，实验大楼交换机下面的接入方式和关系同A城市实验大楼的架构；办公大楼交换机下面连接有监控电脑。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室应用系统控制器包括控制电路，控制电路包括微处理器STM32F107及其外围电路，微处理器STM32F107内部集成有同步/异步串口收发器、局域网络媒体接入控制器和以太网媒体接入控制器，同步/异步串口收发器片上接口连接有串行总线协议转换芯片SP4832，串行总线协议转换芯片SP4832上带有RS485总线接口，局域网络媒体接入控制器片上接口连接有CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230，CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230上带有CAN总线接口，以太网媒体接入控制器片上接口连接有以太网物理层控制芯片DP83848，以太网物理层控制芯片DP83848上带有以太网接口；微处理器STM32F107通过输入输出接口及SPI接口连接有液晶显示屏；微处理器STM32F107通过带有外部中断功能的GPIO连接有控制键盘；数字量接口直接与微处理器STM32F107的GPIO端口连接，模拟量接口经隔离电路后连接至微处理器STM32F107的A/D采样端，RS485总线接口和RS232总线接口经过转换后直接与微处理器STM32F107的同步/异步串口收发器相连。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室传感整合器包括单片机和多路模拟电压/电流接口、多路数字量接口、RS485总线接口、以太网接口、调试接口，该单片机包含8路A/D转换端口、2路同步/异步串口和44个IO端口，模拟电压/电流接口配置输入接口，传感器电压/电流信号经运算放大器隔离转换后接入单片机的A/D转换端口；数字量接口采用常开/常闭型开关量输入、经光耦隔离接入单片机的IO端口；RS485总线接口采用SP485专用RS232转RS485芯片、与单片机的同步/异步串口相连；以太网接口采用RJ-45接口、经单口以太网物理层芯片DP83848CVV与单片机IO端口相连；调试接口采用RS232串口接口、经保护电路后与单片机的同步/异步串口相连。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室互联驱动器包括ARM单片机控制电路、视频采集电路和网络路由器模块电路，单片机控制电路用于转发各种总线接口数据，视频采集电路用于采集视频接口数据、再经单片机转发进入IP网络；视频转接采用ONVIF标准；互联驱动器内部设有多组以太网接口，可以同时收发多个连接通路，并支持无线方式；CAN、RS485、RS232串口接口数据经过单片机采集之后再经网络路由器通过IP网络转发；互联驱动器对CAN、RS485、RS232低速端口数据拥有内部缓存机制；指示灯组用于显示互联驱动器的工作状态。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，在实验室传感整合器下面连接的所述其他传感器设备，包括温湿度检测传感器和风尘检测传感器。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接的所述控制系统包括通风控制系统、温湿度控制系统、纯水控制系统、集中供气系统、生物安全系统、洁净度控制系统和三废处理系统。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，办公大楼交换机下面连接的所述监控电脑包括第一远程监控电脑、第二远程监控电脑和本地监控电脑。
根据所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述微处理器STM32F107为ARM架构微处理器。
本发明所述智慧型科学实验室综合平台主要采用了实验室互联驱动器、实验室应用系统控制器、实验室传感整合器、综合平台开发器以及交叉封装技术，由接口及总线管理系统、实验室设备控件系统、信息采集系统及数据管理系统组成。本发明实现了实验过程的定制化、自动化，保证了实验的可控性及一致性。
附图说明
图1为本发明的系统架构示意图；
图2为本发明中实验室应用系统控制器的硬件连接示意图；
图3为本发明中实验室应用系统控制器的软件结构示意图；
图4为本发明中实验室互联驱动器的结构示意图；
图5为本发明中实验室传感整合器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，一种智慧型科学实验室综合平台，包括有X公司在A、B两城市的实验室、公司的Web服务器和专家个人电脑，其特征在于，X公司在A、B两城市的实验室通过以太网接入，同时公司的Web服务器也通过以太网接入，专家个人电脑通过无线上网卡接入以太网，这四者均通过以太网建立连接；在A城市，通过路由器接入到以太网网络，路由器下面接入公司局域网，在公司局域网里接入数据库服务器、应用程序服务器、视频服务器和实验大楼交换机；实验大楼交换机接入各实验室的实验室客户机、若干个实验室互联驱动器、无线AP和若干个实验室应用系统控制器；实验室客户机连接有一台短信报警设备；实验室互联驱动器连接有各种检测系统；无线AP下面连接有摄像机1到N和实验室互联驱动器；在实验室互联驱动器下面连接有实验室传感整合器，在实验室传感整合器下面连接有其他传感器设备；连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接有一个独立的控制系统；在B城市，通过路由器接入到以太网，路由器下接入公司局域网，局域网中接入办公大楼交换机和实验大楼交换机，实验大楼交换机下面的接入方式和关系同A城市实验大楼的架构；办公大楼交换机下面连接有监控电脑。
在本实施例中，所述实验室应用系统控制器包括控制电路，控制电路包括微处理器STM32F107及其外围电路，微处理器STM32F107内部集成有同步/异步串口收发器、局域网络媒体接入控制器和以太网媒体接入控制器，其特征在于，同步/异步串口收发器片上接口连接有串行总线协议转换芯片SP4832，串行总线协议转换芯片SP4832上带有RS485总线接口，局域网络媒体接入控制器片上接口连接有CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230，CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230上带有CAN总线接口，以太网媒体接入控制器片上接口连接有以太网物理层控制芯片DP83848，以太网物理层控制芯片DP83848上带有以太网接口；微处理器STM32F107通过输入输出接口及SPI接口连接有液晶显示屏；微处理器STM32F107通过带有外部中断功能的GPIO连接有控制键盘；数字量接口直接与微处理器STM32F107的GPIO端口连接，模拟量接口经隔离电路后连接至微处理器STM32F107的A/D采样端，RS485总线接口和RS232总线接口经过转换后直接与微处理器STM32F107的同步/异步串口收发器相连。
在本实施例中，所述实验室传感整合器包括单片机和多路模拟电压/电流接口、多路数字量接口、RS485总线接口、以太网接口、调试接口，该单片机包含8路A/D转换端口、2路同步/异步串口和44个IO端口，其特征在于，模拟电压/电流接口配置输入接口，传感器电压/电流信号经运算放大器隔离转换后接入单片机的A/D转换端口；数字量接口采用常开/常闭型开关量输入、经光耦隔离接入单片机的IO端口；RS485总线接口采用SP485专用RS232转RS485芯片、与单片机的同步/异步串口相连；以太网接口采用RJ-45接口、经单口以太网物理层芯片DP83848CVV与单片机IO端口相连；调试接口采用RS232串口接口、经保护电路后与单片机的同步/异步串口相连。
在本实施例中，所述实验室互联驱动器包括ARM单片机控制电路、视频采集电路和网络路由器模块电路，单片机控制电路用于转发各种总线接口数据，视频采集电路用于采集视频接口数据、再经单片机转发进入IP网络；视频转接采用ONVIF标准；互联驱动器内部设有多组以太网接口，可以同时收发多个连接通路，并支持无线方式；CAN、RS485、RS232串口接口数据经过单片机采集之后再经网络路由器通过IP网络转发；互联驱动器对CAN、RS485、RS232低速端口数据拥有内部缓存机制；指示灯组用于显示互联驱动器的工作状态。
在本实施例中，在实验室传感整合器下面连接的所述其他传感器设备，包括温湿度检测传感器和风尘检测传感器。连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接的所述控制系统包括通风控制系统、温湿度控制系统、纯水控制系统、集中供气系统、生物安全系统、洁净度控制系统和三废处理系统。办公大楼交换机下面连接的所述监控电脑包括第一远程监控电脑、第二远程监控电脑和本地监控电脑。所述微处理器STM32F107为ARM架构微处理器。
本发明公开了一种采用实验室互联驱动器、实验室应用系统控制器和实验室传感整合器将任意通信协议的实验室设备融合到综合平台中进行使用、并且通过科学实验室综合平台开发器将融合到综合平台内的各种设备与实验室应用场景相结合二次开发实现对应的实验系统、最后通过交叉封装技术使得不同用户对终端对象的各种数据在不同层次可以进行检索、访问和查看的融合性实验室综合平台。该智慧型科学实验室综合平台包括主服务器、实验室综合管理软件、传感系统和实验设备。其中，主服务器上运行实验室综合管理软件，用于对整个实验室内分布的各种传感器和实验设备进行管理、监控和协调，并可以远程信息共享。传感系统用于对实验室实现远程监控，多重报警；人员出入、电力系统、消防系统等涉及公共安全的信息参数的采集；提供对实验室环境参数的严格监测和管理，如温度、湿度、酸性气体浓度、纯水水质监测、通风柜换气速度及气压差、电热板温度及开关时间的控制、实验人员识别、考勤及查询、实时视频采集。可以通过实验室信息管理软件进行远程实验操作。传感系统及实验设备通过以太网、无线局域网、zigbee、3G等多种通信手段与实验室信息管理系统进行通信，实现分布话、远程化，保证可扩展性等。
本发明是一种智能化实验室系统，是一种基于无线传感器、互联网、微控制器、数据库及网络技术来实现对实验室的智能控制管理系统。
本发明的技术要点包括实验室互联驱动器、实验室应用系统控制器、实验室传感整合器、综合平台开发器、交叉封装技术、实验室综合管理系统、传感系统和实验设备。
实验室互联驱动器是一种在智慧型实验室综合平台中用于满足各层次子系统的互联需求的硬件设备。它具有多种通信线路的连接口，可以方便的与各种终端通信设备进行连接，并可以根据应用需求灵活的配置通信带宽。互联驱动器同时提供有线和无线两种类型的接口，例如以太网口、视频接口、RS485总线接口、CAN总线接口、IEEE802.11等。互联驱动器自身还具备较大的数据缓冲区，当下层系统数据通信频率较低时，可以节省上层系统的通信流量。互联驱动器与传统交换机相比功能更强，适用性更广。
实验室应用系统控制器是一种灵活的可配置的应用系统控制硬件设备，主要用于实时监控各种子系统的运行状态，并进行数据的采集和存储。应用系统控制器可以视为某个子系统的顶层管理终端，它可以实现对子系统的程序化控制，设置和调节子系统模块的工作状态。应用系统控制器能与多种现场控制总线直接相连，并可以通过IP网络与综合平台管理软件进行数据交换。应用系统控制器可以通过手动或者自动方式控制子系统的工作模式，以满足各种应用场景的工作需求。
实验室传感整合器是一种用于将各种类型的传感器信号数据转接为通用的现场总线数据的硬件设备。市场上的传感器种类繁多，既有采用模拟量输出的、又有采用数字量输出的。传感整合器可以将各类传感器输出信号转化为内部的数字量，再通过统一的现场总线接口传输至外部。传感整合器传输采用统一协议，既可单独寻址，亦可广播寻址。传感整合器提供多通道模式，可以同时转接多路传感器信号。传感整合器可以简化科学实验室综合平台的布线结构，使传感器的布置位置更为灵活。
综合平台开发器是一种可自定义、可灵活配置、可重复使用的组件开发技术，结合具体实验室应用场景进行定制化实验室系统开发。开发器主要通过平台集成IDE技术以及XAML技术来生成和存储各类组件，包括界面控件、功能组件、图库、设备的平台及立体图、实验室界面等。用户通过平台的集成IDE，结合具体的各实验室应用场景可以进行定制化的开发或配置。用户可以在集成IDE中配置平台中已经存在的组件及其他图库，也可以根据具体需要由开发器开发出新的定制化的组件及图库等，且可重复使用。用户可以开发和配置实验室功能组件、设备2D/3D图、界面控件等，并将组件与设备数据相关联，结合具体实验室应用场景进行定制化实验室系统开发。
交叉封装技术是一种大型平台下将众多分散或杂居的终端对象以多层次的结构按照物理位置和功能抽象进行由上而下或由下而上、由内到外或由外到内的交叉封装技术，方便用户对终端对象的各种数据在不同层次进行检索、访问以及查看。可以定义各类实验楼的标识及位置信息、实验楼内各实验室的标识及位置信息、实验室内各实验设备的标识和位置信息、各实验设备的标识、位置信息、功能信息。通过物理位置对实验设备的数据进行由上而下或由下而上的顺序进行封装，同时按照功能信息对各实验设备及数据进行由内到外或由外到内的封装。这两种封装同时作用于同一台或多台设备则所生了物理位置或功能信息的交叉封装。用户需要对指定的数据进行检索、访问以及查看时，可以通过交叉封装的布局关系网络方便快速地找到指定的数据。
在本发明中，整个平台由服务器、客户机及相关网络设备和数据连接器将各类实验设备、传感器、控制器等和电脑终端连接在一起，传感系统及实验设备的网络架构可以自定义搭建，既可以是星型结构、树型结构、总线型结构、分布式结构，也可以是混合结构等其他任意想要搭建的结构，根据实际情况，只需要做配置就可以快速地搭建。
服务器安装于监控机房，负责收集和整合各实验室客户端的数据，并向客户端提供相关服务信息和数据存储和处理。客户机安装于各实验室，用于收集数据和控件该实验室设备，并将数据上传给服务器，完成和服务器的数据处理和管理等其他操作。
传感系统及实验设备可以采用以太网、无线局域网、zigbee、3G、串行链路等多种通信方式与服务器组成管理系统。
实验室综合管理系统同时具有本地管理及远程管理功能，既可以在实验室内部局域网中对传感系统及实验设备进行管理、监控和协调，也可以通过互联网在任意地点对传感系统及实验设备进行管理、监控和协调。
实验室综合管理系统可以作为服务器运行，也可以作为客户端运行，还可以既作为服务器又作为客户端运行，支持多样的方式扩展，连接不受限制。另外，终端可以请求向服务器请求远程监控，以便查看远程服务器的运行情况。
实验室综合管理系统具有信息管理功能，服务器可以管理和存放文档、图表、视频及日志，客户终端可以查看和下载服务器上的文件及实时、历史数据和曲线等信息。
该智慧型科学实验室综合平台具有多重报警功能，可以通过短信或用户界面等方式进行设备状态异常报警，当实验设备运行状态异常或者传感系统检测到任何环境检测指标异常时，可以通过短信报警或者用户界面报警，将具体异常报告给用户。
该智慧型科学实验室综合平台具有实验定制及过程控制功能，可以以规定格式导入用户定义的实验流程，通过对实验设备的自动化操作实现实验过程，并通过传感系统监控实验过程及实验结果，将检测的实验过程及实验结果以文件、图表等形式存储，实现实验操作、实验过程及实验结果检测、存储等功能，实现全自动化的实验过程控制。
该智慧型科学实验室综合平台开发了LIMS(LaboratoryInformationManagementSystem，实验室信息管理系统)开放协议，支持各种LIMS系统及设备的通信。
在本发明中，接口及总线管理系统实现了实验室与实验室之间以及实验楼与实验楼之间的远程管理、设备与终端的数据通信管理、Web的显示及管理、可配置数据驱动以及外部软件接口。
远程管理采用两种模式:C/S模式和B/S模式，可以同时配置这两种方式。C/S模式通过SOCKET及RemoteService实现。客户端通过服务器的IP和ID号连接到远程服务器，通过用户来识别其权限，可查看远程实验室的情况，并进行相互消息通信。B/S模式通过账号登录WEB，在WEB中可以对数据进行浏览、查看图表以及上传和下载实验室相关文档。
系统中整合了通用的可配置的数据驱动，可以兼容当前多种通信方式的设备：各类串行、以太网、无线局域网、3G网络、GPRS、无线蓝牙、射频红外、PCI/PCI-E等。通过数据驱动配置即可连接到系统。
系统中定义了统一的与LIMS进入数据通信的协议和相应的接口和开发库，通过Socket(套接字)和RemoteServices(远程服务)这两种方式与各LIMS系统建立连接。各LIMS系统可以从实验室信息管理系统中获取需要的数据和存放指定的数据。同时系统中与对各类专家系统以及其它需要进行数据查询的系统提供了接口。
实验室设备控件系统完成对实验室各类设备进行控制，对设备执行相关的操作控制。该系统可以由如下部分组成：通风控件、温湿度控件、生物安全、洁净室、食品检测、疾控室等。
信息采集系统主要负责对各类传感器数据的采集和处理，包括对视频、人员信息、设备信息、物品信息、环境参数、实验过程和日志输入等信息的采集。采集到的数据通过接口及总线上传到客户端，再由客户端处理后上传回服务器。
数据管理系统主要由数据库及相关的数据处理模块组成，针对整个平台的数据进行存储、分析、维护、备份以及相关的图表、报表生成。数据库支持常用的Access以及SQLServer，可以新建众多的计划任务，在指定时间或特别时间或周期性对数据库进行维护和备份。同时，也可以指定维护、备份和条件。整个数据库的管理系统将自动完成。
通信功能包括与设备通信、服务器客户端通信。
该综合平台能够异常报警，平台中设置了专用的报警功能，可以设置报警的级别、方式等。可以在软件中提示，可以通过文件、图片、声音、短信等方式告之指定的用户组。报警日志记录了系统的所有异常，便于查询。
用户可以自定义软件的界面和功能。用户只需要按照软件使用方式进行相应的配置就可以生成与其需求要对应的界面。同时配置可以重复利用。系统通过了丰富的图形库可以制作出精美的实验室界面，同时也提供了功能众多的控件库，完成系统的各个功能。整个界面由文字输入区、图片展示、动画、视频、实时和历史曲线、图表、文档等其他常用界面组成，它们之间通过指定的操作相关联，从而完成整个系统的众多功能。
在本发明中，实验室互联驱动器连接有各种检测系统，如强电流检测系统。远程监控电脑用于监控A城市的实验室情况，本地监控电脑用于监控B城市本地实验大楼的情况。实验室互联驱动器包括ARM单片机控制电路、视频采集电路和网络路由器模块电路，单片机控制电路用于转发各种总线接口数据，视频采集电路用于采集视频接口数据、再经单片机转发进入IP网络；视频转接采用ONVIF标准。互联驱动器内部设有多组以太网接口，可以同时收发多个连接通路，并支持无线方式。CAN、RS485、RS232串口等接口数据经过单片机采集之后再经网络路由器通过IP网络转发；互联驱动器对CAN、RS485、RS232等低速端口数据拥有内部缓存机制，指示灯组用于显示互联驱动器的工作状态。
Claims (8)
1.一种智慧型科学实验室综合平台，包括有X公司在A、B两城市的实验室、公司的Web服务器和专家个人电脑，其特征在于，X公司在A、B两城市的实验室通过以太网接入，同时公司的Web服务器也通过以太网接入，专家个人电脑通过无线上网卡接入以太网，这四者均通过以太网建立连接；在A城市，通过路由器接入到以太网网络，路由器下面接入公司局域网，在公司局域网里接入数据库服务器、应用程序服务器、视频服务器和实验大楼交换机；实验大楼交换机接入各实验室的实验室客户机、若干个实验室互联驱动器、无线AP和若干个实验室应用系统控制器；实验室客户机连接有一台短信报警设备；实验室互联驱动器连接有各种检测系统；无线AP下面连接有摄像机1到N和实验室互联驱动器；在实验室互联驱动器下面连接有实验室传感整合器，在实验室传感整合器下面连接有其他传感器设备；连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接有一个独立的控制系统；在B城市，通过路由器接入到以太网，路由器下接入公司局域网，局域网中接入办公大楼交换机和实验大楼交换机，实验大楼交换机下面的接入方式和关系同A城市实验大楼的架构；办公大楼交换机下面连接有监控电脑。
2.根据权利要求1所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室应用系统控制器包括控制电路，控制电路包括微处理器STM32F107及其外围电路，微处理器STM32F107内部集成有同步/异步串口收发器、局域网络媒体接入控制器和以太网媒体接入控制器，同步/异步串口收发器片上接口连接有串行总线协议转换芯片SP4832，串行总线协议转换芯片SP4832上带有RS485总线接口，局域网络媒体接入控制器片上接口连接有CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230，CAN总线物理层控制芯片SN65VHD230上带有CAN总线接口，以太网媒体接入控制器片上接口连接有以太网物理层控制芯片DP83848，以太网物理层控制芯片DP83848上带有以太网接口；微处理器STM32F107通过输入输出接口及SPI接口连接有液晶显示屏；微处理器STM32F107通过带有外部中断功能的GPIO连接有控制键盘；数字量接口直接与微处理器STM32F107的GPIO端口连接，模拟量接口经隔离电路后连接至微处理器STM32F107的A/D采样端，RS485总线接口和RS232总线接口经过转换后直接与微处理器STM32F107的同步/异步串口收发器相连。
3.根据权利要求1所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室传感整合器包括单片机和多路模拟电压/电流接口、多路数字量接口、RS485总线接口、以太网接口、调试接口，该单片机包含8路A/D转换端口、2路同步/异步串口和44个IO端口，模拟电压/电流接口配置输入接口，传感器电压/电流信号经运算放大器隔离转换后接入单片机的A/D转换端口；数字量接口采用常开/常闭型开关量输入、经光耦隔离接入单片机的IO端口；RS485总线接口采用SP485专用RS232转RS485芯片、与单片机的同步/异步串口相连；以太网接口采用RJ-45接口、经单口以太网物理层芯片DP83848CVV与单片机IO端口相连；调试接口采用RS232串口接口、经保护电路后与单片机的同步/异步串口相连。
4.根据权利要求1所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述实验室互联驱动器包括ARM单片机控制电路、视频采集电路和网络路由器模块电路，单片机控制电路用于转发各种总线接口数据，视频采集电路用于采集视频接口数据、再经单片机转发进入IP网络；视频转接采用ONVIF标准；互联驱动器内部设有多组以太网接口，可以同时收发多个连接通路，并支持无线方式；CAN、RS485、RS232串口接口数据经过单片机采集之后再经网络路由器通过IP网络转发；互联驱动器对CAN、RS485、RS232低速端口数据拥有内部缓存机制；指示灯组用于显示互联驱动器的工作状态。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，在实验室传感整合器下面连接的所述其他传感器设备，包括温湿度检测传感器和风尘检测传感器。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，连接到实验大楼交换机的每一个实验室应用系统控制器下面分别连接的所述控制系统包括通风控制系统、温湿度控制系统、纯水控制系统、集中供气系统、生物安全系统、洁净度控制系统和三废处理系统。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，办公大楼交换机下面连接的所述监控电脑包括第一远程监控电脑、第二远程监控电脑和本地监控电脑。
8.根据权利要求2所述的智慧型科学实验室综合平台，其特征在于，所述微处理器STM32F107为ARM架构微处理器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310704128.1A CN103745633B (zh) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | 智慧型科学实验室综合平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310704128.1A CN103745633B (zh) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | 智慧型科学实验室综合平台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103745633A CN103745633A (zh) | 2014-04-23 |
| CN103745633B true CN103745633B (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=50502646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310704128.1A Active CN103745633B (zh) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | 智慧型科学实验室综合平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103745633B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105185177A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-23 | 智慧天下（武汉）网络技术有限公司 | 一种应用于电类专业群实验教学的通用智能管理平台 |
| CN105259821A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-01-20 | 吕志超 | 智能化危害气体排出系统 |
| CN105334830A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-02-17 | 吕志超 | 通讯控制功能集成系统 |
| CN105607567A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-05-25 | 北京大唐兴业国际控制技术有限公司 | 一种集成化展馆多媒体展项监控系统 |
| CN106447244A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 安恒环境科技（北京）股份有限公司 | 一种水质实验室信息管理系统(lims) |
| CN107886793A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-04-06 | 西北工业大学 | 一种理论、实验和创新训练有机集成的课群网络教学系统 |
| CN109064816A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-12-21 | 杭州电子科技大学 | 一种面向虚拟现实混合实验室的教育通讯平台 |
| CN109812933B (zh) * | 2019-01-28 | 2020-09-11 | 北京国马斯尔福实验室设备有限责任公司 | 实验室智能化控制系统 |
| CN109935138A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-06-25 | 安徽理工大学 | 新型多功能测控一体化教学实验平台 |
| CN110083133A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-02 | 北京恒世利德科技有限公司 | 一种智能安全实验室控制系统 |
| CN110233786A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-09-13 | 安徽金鑫实验设备科技有限公司 | 一种基于实验室的操作安全调节中控系统 |
| CN111524429B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-09-21 | 安徽晶宸未来科技有限公司 | 一种电力系统通信及规约实验的系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804948A (zh) * | 2005-12-14 | 2006-07-19 | 北京交通大学 | 一种基于网络的远程电子电路实验方法及系统 |
| CN101540120A (zh) * | 2007-07-26 | 2009-09-23 | 浙江天煌科技实业有限公司 | 基于网络的实验接线自动诊断系统和方法 |
| CN201345169Y (zh) * | 2008-12-17 | 2009-11-11 | 沈阳师范大学 | 网络实验教学系统 |
| CN202632571U (zh) * | 2012-05-30 | 2012-12-26 | 黑龙江工程学院 | 实验室局域网监控管理系统 |
-
2013
- 2013-12-19 CN CN201310704128.1A patent/CN103745633B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804948A (zh) * | 2005-12-14 | 2006-07-19 | 北京交通大学 | 一种基于网络的远程电子电路实验方法及系统 |
| CN101540120A (zh) * | 2007-07-26 | 2009-09-23 | 浙江天煌科技实业有限公司 | 基于网络的实验接线自动诊断系统和方法 |
| CN201345169Y (zh) * | 2008-12-17 | 2009-11-11 | 沈阳师范大学 | 网络实验教学系统 |
| CN202632571U (zh) * | 2012-05-30 | 2012-12-26 | 黑龙江工程学院 | 实验室局域网监控管理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103745633A (zh) | 2014-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103745633B (zh) | 智慧型科学实验室综合平台 | |
| CN105824303B (zh) | 一种基于物联网的分布式智能仪表控制系统及其方法 | |
| CN104142629B (zh) | 用于对工业机器环境进行虚拟化的系统和方法 | |
| CN204361787U (zh) | 一种变电站智能辅助监控系统 | |
| CN102436610B (zh) | 一种基于射频识别的数据中心智能管理系统和方法 | |
| CN110740546B (zh) | 一种基于智能物联网的夜晚照明感知系统 | |
| CN107547280A (zh) | 一种物联网智能建筑系统架构 | |
| CN107548475A (zh) | 自适应跨设备控制和操纵系统及其对应的方法 | |
| WO2013163202A1 (en) | Smart building unified managed solutions | |
| CN103123485A (zh) | 一种智能数据采集和控制终端及带有其的物联网系统 | |
| CN103312772A (zh) | 一种应用于物联网的数据采集系统及相应的装置 | |
| CN104423954A (zh) | 一种kemcs控制系统软件 | |
| KR20220122923A (ko) | 스마트 공장의 데이터 취합 및 모니터링 시스템 | |
| CN202486829U (zh) | 一种基于射频识别的数据中心智能管理系统 | |
| CN102809948B (zh) | 用于块实例化的系统和方法 | |
| CN104637265A (zh) | 调度自动化多级一体化智能值班报警系统 | |
| CN110689957A (zh) | 医院环境设施智慧运维管理平台 | |
| CN103676849A (zh) | 集散控制系统及方法 | |
| CN112272236A (zh) | 一种基于bim的巡检系统及方法 | |
| CN103984323A (zh) | 一种集成化可配置工业信息监测分析控制系统 | |
| CN115423645A (zh) | 一种水电厂人机安全智能管理系统和方法 | |
| CN114972657A (zh) | 一种基于三维模型的智慧机房管理系统及方法 | |
| KR20220122922A (ko) | Ai기반 데이터 로거 시스템 | |
| US20170343980A1 (en) | Edge Analytics Control Devices and Methods | |
| CN210743605U (zh) | 医院环境设施智慧运维管理平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Wuchang Wuluo road 430070 Hubei city of Wuhan province No. 717 jawfen International Building room 1910-1911 Patentee after: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: Wuchang Wuluo road 430070 Hubei city of Wuhan province No. 717 jawfen International Building room 1910-1911 Patentee before: Wuhan Kebei Technology Co.,Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intelligent type science laboratory integrated platform Effective date of registration: 20180629 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Ezhou SME credit Company limited by guarantee Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2018420000031 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190819 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Ezhou SME credit Company limited by guarantee Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2018420000031 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intelligent type science laboratory integrated platform Effective date of registration: 20190827 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Ezhou SME credit Company limited by guarantee Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2019420000006 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intelligent type science laboratory integrated platform Effective date of registration: 20190827 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Ezhou SME credit Company limited by guarantee Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2019420000006 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230418 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Ezhou SME credit Company limited by guarantee Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2019420000006 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Intelligent Science Laboratory Comprehensive Platform Effective date of registration: 20230420 Granted publication date: 20151230 Pledgee: Bank of China Limited Ezhou branch Pledgor: WUHAN KEBEI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023420000168 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |