CN109639718B - 一种基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端实时记录实验数据的系统，所述系统包括：身份识别模块，被配置为进行身份认证，确定操作者的身份；相机模块，被配置为拍摄实验现象或者结果，同时标注操作者及操作时间，形成实验现象文件；语音识别模块，被配置为使用语音记录实验操作步骤，同时标注操作者及操作时间，形成操作步骤文件；物料表模块，被配置为以物料表形式记录物料信息，同时标注操作者及操作时间，形成物料信息文件。此外，本发明公开的基于移动终端实时记录实验数据的系统还可以包括仪器数据采集模块，被配置为采集并记录仪器的测量结果和仪器名称，同时标注操作者及操作时间，形成仪器测量结果文件。

Description

一种基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种实验数据记录的方法和系统，更具体地，涉及一种基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统。

背景技术

目前，在化学、生物类实验过程中，经常需要实时记录实验操作，实验材料的使用、实验现象、并可能需要采用拍照技术来记录实验过程，形成实验记录数据。如采用纸质记录，则存在实验记录被篡改及保存不当的风险。实验过程中需要录入的信息包括实验材料的名称(中英文)、纯度、使用量、批号、化学物质登录号(CAS号)等、，信息手工记录工作量大，容易出差错，而且这样的实验原始记录由于字迹模糊、书写潦草，无法准确辨识，导致实验原始记录信息的准确度、完整性无法保证；采用纸质记录存在可篡改，可造假的隐患；纸质记录还可能因为保存不当，造成混淆、遗失。

随着计算机技术的发展，电子化的实验记录系统也已经得到了应用，而在实际使用过程中，由于计算机在实验室的环境不容易携带，研究人员更愿意使用纸质记录实验过程，再进一步录入到电子化的报告或者记录中。手工记录+系统输入这种方式，在实验过程中很难做到实时，尤其是图片的获取、投料过程无法实时记录，同时这种操作也增加了研发人员的工作强度，研发人员有30％左右的时间是在完成实验记录以及报告的撰写。

目前缺乏一种在实验过程中实时获取电子化过程数据的手段，来提升实验数据输入的实时性和有效性，从而提升电子实验记录系统的使用便捷性、高效性和数据的真实性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统，用于提高实验记录系统数据录入的便捷性和准确性。

为了达到上述发明目的，本发明一方面，提供一种基于移动终端实时记录实验数据的方法，所述方法包括：进行身份认证，确定操作者的身份；拍摄实验现象或者结果，同时标注操作者及操作时间，形成实验现象文件；使用语音记录实验操作步骤，同时标注操作者及操作时间，形成操作步骤文件；以物料表形式记录物料信息，同时标注操作者及操作时间，形成物料信息文件。

此外，所述方法还可以包括：采集并记录仪器的测量结果和仪器名称，形成不可修改的仪器测量结果文件。

另外，所述方法还可以包括：将实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件形成具有唯一ID的实验报告数据，进行加密处理并上传到服务器。

本发明另一方面提供一种基于移动终端实时记录实验数据的系统，所述系统包括：身份识别模块，被配置为进行身份认证，确定操作者的身份；相机模块，被配置为拍摄实验现象或者结果，同时标注操作者及操作时间，形成实验现象文件；语音识别模块，被配置为使用语音记录实验操作步骤，同时标注操作者及操作时间，形成操作步骤文件；物料表模块，被配置为以物料表形式记录物料信息，同时标注操作者及操作时间，形成物料信息文件。

此外，所述系统还可以包括：仪器数据采集模块，被配置为采集并记录仪器的测量结果和仪器名称，形成不可修改的仪器测量结果文件。

另外，所述系统还可以包括：数据加密和传输模块，被配置为将实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件形成具有唯一ID的实验报告数据，进行加密处理并上传到服务器。

在本发明的基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统中，在拍摄实验现象或者结果之后，对拍摄的图片进行剪裁和标注信息。另外，实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件可以是json格式的文件。

本发明提出的基于移动终端实时记录实验数据的方法和系统具有如下优点：

1、采集的数据具有原始性、可追溯性、完整性等特点；

2、数字签名、时间戳及数据保存后的不可修改等特点，保证了实验记录不可被篡改；

3、拍照模块中具有的图像实时标注和编辑功能可以记录操作人员和操作时间信息，实时准确记录实验过程和实验现象。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的实时记录实验数据的系统的框图。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的实时记录实验数据的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来具体化本发明，并且不应当认为本发明限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。通篇中类似的参考数字指代类似的元素。

除非另有定义，否则这里所使用的所有术语(包括科学和技术术语)具有与本发明所属领域的一名普通技术人员所通常理解的相同的含义。还应当明白，诸如在通用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与相关技术和本公开的上下文的其含义一致的含义，而不应当以理想化或过于形式化的意义来对其进行解释，除非这里明确地如此定义。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的实时记录实验数据的系统100的框图。本发明的实时记录实验数据的系统100可以用于记录实验现象，操作步骤以及物料信息。此外，所述系统还可以记录仪器测量数据。本发明的实时记录实验数据的系统100可以安装在移动终端中使用。

在每次实验之前，用户可以在PC终端经身份认证后登录系统，完成实验记录模板的设计，并上传到服务器端进行存储。根据设计的实验记录模板创建新的实验，每个实验具有唯一的ID，并存储到服务器中。然后，在实验过程中记录实验数据记录时，运行安装在移动终端中的实时记录实验数据的系统100，开始实验数据的记录。

参照图1，实时记录实验数据的系统100包括身份识别模块110，相机模块120，语音识别模块130和物料表模块140。此外，所述系统还可以包括仪器数据采集模块150以及数据加密和传输模块160。下面将对每个模块进行具体描述。

身份识别模块110可以用于通过账号和密码进行身份识别，确定操作者的身份。具体地，首次登录时需要注册账号，并且设置密码。每次进行实验数据的记录之前通过已注册的账号和密码登录，从而可以确定操作者的身份。

具体地，操作者在移动设备(诸如智能手机、平板电脑)上安装实时记录实验数据的系统100，操作者通过该系统进行身份认证后进行登录，并通过实验ID查看实验内容，根据实验模板中的设定进行实验数据采集。

相机模块120可以用于调用移动终端的相机功能，拍摄实验现象或者结果。具体地，在实验过程中，当需要用图片记录实验现象或者结果时，相机模块120可以直接调用拍照，点击拍照，并且进行图片的裁剪和标注，并且可以实时记录图片、操作者及操作时间。

更具体地，当需要记录实验现象时，可以操作相机模块120来调用移动终端的相机功能进行拍照，并且可以将拍摄的照片存储在移动终端中。此外，相机模块120还可以对拍摄的照片文件进行裁剪、标注文字和符号等信息，同时记录操作者、时间数据等信息，然后转换为json格式的文件。上述操作完成之后，相机模块120可以把具有标注信息的照片以及操作者、时间数据等信息的json格式文件保存在本地缓存中，并且在显示区显示，显示的内容可以包括操作者、时间数据、拍摄的已编辑标注过的图片。

另外，数据加密和传输模块160可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

语音识别模块130可以用于识别输入的语音，使用语音记录实验操作步骤。具体地，在实验过程中，当需要记录实验操作步骤时，可调用语音输入模块130实现数据的快速录入，而这个过程无需手动输入，通过语音进行输入，记录内容、操作者、时间数据均实时记录。

更具体地，当需要记录实验操作步骤时，可以操作语音输入模块130来调用手机的麦克风以语音形式输入记录内容。记录内容可以是实验的操作步骤。当然，如果需要记录其他信息，均可以通过语音识别模块130进行输入。然后，语音识别模块130可以把获取的语音文件上传服务器，由服务器将语音形式的记录内容解析为文字形式的记录内容，并且可以在编辑区中以文字形式显示记录内容。如果操作者发现转换成文字形式的记录内容与实际输入不符，可以在编辑区中对该记录内容进行修正。同时记录操作者、系统时间数据等信息，然后把记录内容以及操作者、系统时间数据等信息转换为json格式的文件。语音识别模块130可以将json格式的文件保存在本地缓存中，并且在显示区显示，显示的内容可以包括操作者、记录时间和记录内容。

另外，数据加密和传输模块160可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

物料表模块140用于形成用于记录物料信息的物料表。具体地，当在实验过程中需要记录物料信息时，可以操作物料表模块140来形成物料表。物料表模块140可以获取实验方案的物料信息(包括化学反应物料表以及实验材料)，实时形成物料表(包含物理的名称、纯度、质量、并根据分子量换算为摩尔量、批号等)，同时记录操作者及操作时间，并且转换为json格式的文件，保证数据的实时性。在实验过程中，操作者还可以将物料表以及操作者和操作时间的json格式的文件显示在显示区。

更具体地，当在实验过程中需要记录物料信息时，物料表模块140可以把物料信息输入到编辑区，并且形成标准格式的物料表(包含物理的名称、纯度、质量、并根据分子量换算为摩尔量、批号等)，物料表模块140可以根据物料的类别自动调整物料表的字段，并且转换为字符串，以xml格式存储。

在另一实现方式中，物料表模块140中可以预先存储物料清单，物料清单中可以记录有所有实验的物料信息。物料表模块140还可以根据物料的改变更新物料清单。物料表模块140可以从物料清单中选择物料信息输入到编辑区中，以形成物料表，并且转换为字符串，以xml格式存储。

在实验过程中，物料表模块140可以将xml格式存储的物料表以及操作者和操作时间等信息转换为json格式的文件，并且将json格式的文件显示在显示区。

另外，数据加密和传输模块160可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

仪器数据采集模块150用于采集仪器的测量结果并记录。具体地，当在实验过程中需要用到仪器操作时，需要记录仪器操作数据，首先调用移动终端的摄像头对准仪器的二维码进行扫描，和此设备建立连接，通过预设的解析规则获取仪器名称、仪器产生的原始数据。避免手工录入，保证数据的实时、有效性。

更具体地，如果在实验过程中使用仪器，则仪器数据采集模块150通过调用移动终端的摄像头，获取仪器的二维码图像，该二维码图像数据经过解析后还原为仪器的唯一编号，仪器数据采集模块150通过此唯一编号与服务器中的仪器连接数据库进行通信，在数据库中匹配仪器信息，获取数据解析规则并建立和仪器的通信。通过与仪器之间的通信实时获取仪器的测量结果，并按照解析规则把仪器输出的信号解析为可识别的测量结果。把从仪器获取的数据转换为json格式的文件，保存在本地缓存中。

服务器中的仪器连接数据库把科学仪器按照领域进行了分类，建立了仪器基本信息，包括名称、厂商、技术指标、类型等内容。该数据库中同时保存在了这种类型仪器产生的原始数据，数据类型包括pdf格式、文本格式、excel格式、csv格式、json格式和xml格式。在这个数据库中可以配置解析这类型数据的规则库，一种类型的仪器解析规则有多种可以供使用时选择。在使用这个数据库时，可以通过选择仪器类型和扫描具体一台仪器标记出的唯一的二维码，来接通仪器，选择解析规则之后得到要从仪器获取的数据，整个过程系统不能手动修改仪器数据，保证数据的真实和有效。

如果在实验过程中使用多个仪器，则仪器数据采集模块150通过同样的处理获取下一个仪器的测量结果、仪器名称、操作者、操作时间数据，并转换为json格式的文件，保存在本地缓存中，直到获取所有使用的仪器的数据。

在完成所有数据获取后，数据加密和传输模块160可以把所有json格式的文件经加密后上传到服务器的数据库中。保存后的数据不可修改。

数据加密和传输模块160可以用于对相机模块120，语音识别模块130，物料表模块140和仪器数据采集模块150获得的数据文件进行加密并且传输到服务器。本文所使用的服务器可以是各种类型的服务器，诸如本地服务器或者云服务器。

当通过相机模块120以图片形式记录的实验现象，通过语音识别模块130使用语音记录的操作步骤，通过物料表模块140形成的物料表形式的物料信息以及通过仪器数据采集模块150采集的仪器测量结果中的一个或多个已经记录完成时，所有信息被录入预先设置的实验记录模板，形成具有唯一ID的实验报告数据，同时数据加密和传输模块160可以对实验报告数据进行加密并且上传到服务器的数据库中，保存后的数据不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

由于移动智能设备的便携性，并具有多种输入设备(摄像头、麦克风、触摸屏以及无线网络优势)，可真正解决实验室数据记录的快捷性、实时性、真实性、可追溯性和完整性。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的实时记录实验数据的方法的流程图。

附图中示出的和/或本文描述的逻辑流程并不一定需要所显示的具体次序或顺序的次序才能获得想要的结果。其它实现方式也可以在权利要求的范围之内。

在每次实验之前，用户可以在PC终端经身份认证后登录系统，完成实验记录模板的设计，并上传到服务器端进行存储。根据设计的实验记录模板创建新的实验，每个实验具有唯一的ID，并存储到服务器中。然后，当在实验过程中需要记录实验数据时，可以采用本发明的实时记录实验数据的方法。

本发明的实验数据实时记录方法包括如下步骤：

在步骤S201，通过账号和密码进行身份认证，确定操作者的身份。具体地，首次登陆时，需要注册账号并且设置密码。每次进行实验数据的记录之前通过已注册的账号和密码登录，从而可以确定操作者的身份。

具体地，操作者进行身份认证后登录，并通过实验ID查看实验内容，根据实验模板中的设定进行实验数据采集。

在步骤S202，拍摄实验现象或者结果，并且可以对拍摄的图片进行裁剪和标注，实时记录图片、操作者及操作时间。

具体地，当需要记录实验现象时，可以对实验现象进行拍摄，并且可以将拍摄的照片进行存储。此外，还可以对拍摄的照片文件进行裁剪、标注文字和符号等信息，同时记录操作者、时间数据等信息，然后转换为json格式的文件。上述操作完成之后，可以保存具有标注信息的照片以及操作者、时间数据等信息的json格式文件，并且可以显示给操作者，显示的内容可以包括操作者、时间数据、拍摄的已编辑标注过的图片。

可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

在步骤S203，使用语音记录实验操作步骤。具体地，在实验过程中，当需要记录实验操作步骤时，可以通过语音实现数据的快速录入，而这个过程无需手动输入，通过语音进行输入实验操作步骤，同时记录操作者、时间数据等。

更具体地，当需要记录实验操作步骤时，以语音形式输入记录内容，该记录内容即是实验操作步骤。然后，可以把获取的语音文件上传服务器，由服务器将语音形式的记录内容解析为文字形式的记录内容，并且可以在编辑区中以文字形式显示记录内容。如果操作者发现转换成文字形式的记录内容与实际输入不符，可以在编辑区中对该记录内容进行修正。同时记录操作者、系统时间数据等信息，然后把记录内容以及操作者、系统时间数据等信息转换为json格式的文件。可以将json格式的文件进行存储，并且显示给操作者。

可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

步骤S204，以物料表形式记录物料信息。具体地，当在实验过程中需要记录物料信息时，可以获取实验方案的物料信息(包括化学反应物料表以及实验材料)，实时形成物料表(包含物理的名称、纯度、质量、并根据分子量换算为摩尔量、批号等)，同时记录操作者及操作时间，并且转换为json格式的文件，保证数据的实时性。在实验过程中，操作者可以将具有创建的物料表以及操作者和操作时间的json格式的文件显示在显示区。

更具体地，当在实验过程中需要记录物料信息时，可以把物料信息输入到编辑区，并且形成标准格式的物料表(包含物理的名称、纯度、质量、并根据分子量换算为摩尔量、批号等)，此外，可以根据物料的类别自动调整物料表的字段，并且转换为字符串，以xml格式存储。

在另一实现方式中，可以预先存储物料清单，物料清单中可以记录有所有实验的物料信息。此外，可以根据物料的改变更新物料清单。在存在预先存储的物料清单的情况下，可以从物料清单中选择物料信息输入到编辑区中，以形成物料表，并且转换为字符串，以xml格式存储。

在实验过程中，可以将xml格式存储的物料表以及操作者和操作时间等信息转换为json格式的文件，并且将json格式的文件显示在显示区。

此外，如果用户还希望记录仪器的测量结果，所述方法还可以进行下述步骤。

在步骤S205，采集并记录仪器的测量结果。具体地，当在实验过程中需要用到仪器操作时，需要记录仪器的测量结果，首先对准仪器的二维码进行扫描，和此设备建立连接，通过预设的解析规则获取仪器名称、仪器产生的原始数据。避免手工录入，保证数据的实时、有效性。

更具体地，如果在实验过程中使用仪器，则可以获取仪器的二维码图像，该二维码图像数据经过解析后还原为仪器的唯一编号，通过此唯一编号与服务器中的仪器连接数据库进行通信，在数据库中匹配仪器信息，获取数据解析规则并建立和仪器的通信。通过与仪器之间的通信实时获取仪器的测量结果，并按照解析规则把仪器输出的信号解析为可识别的测量结果。把测量结果、仪器名称、操作者、操作时间数据转换为json格式的文件进行保存。

如果在实验过程中使用多个仪器，则通过同样的处理获取下一个仪器的测量结果、仪器名称，并转换为json格式的文件，并进行操作，直到获取所有使用的仪器的数据。

可以将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据经上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

在步骤S206，所有信息被录入预先设置的实验记录模板，形成具有唯一ID的实验报告数据。

具体地，当以图片形式记录的实验现象，通过语音记录的实验操作步骤，物料表形式记录的物料信息以及采集的仪器测量结果中的一个或多个已经记录完成时，所有信息被录入预先设置的实验记录模板，形成具有唯一ID的实验报告数据，同时可以对实验报告数据进行加密并传输到服务器的数据库中，保存后的数据不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看。

步骤S202至步骤S205不需要一定按照此顺序进行，可以根据实验需求调整记录顺序。

通过本发明的实时记录实验数据的系统可以实时采集多种实验数据，解决了手动输入实验数据、实验材料和实验现象等难题，有效提高实验室信息化系统数据录入的便捷性和准确性。

化学及生物实验室的实验记录需要记录实验现象，操作步骤，物料信息以及测量设备测试的数据，而实验过程中需要经常在不同实验室进行转换，采用pc端的电子实验记录很难做到实时的实验过程数据采集。采用纸质记录首先不能保证数据的完整性和可辨识性，也无法避免数据的篡改，保证数据的真实性，而且手工记录工作量大，效率低下。本发明通过利用移动终端(诸如智能手机或移动平板)，利用无线网络技术、拍照及照片标注功能、语音录入功能、物料表功能以及仪器数据连接功能，可实时、高效、准确完成实验过程数据的采集和记录存储功能。通过身份认证系统和实时记录系统时间，保证数据记录的完整性和有效性。上传数据不可修改，保证了实时数据采集的真实性和可追溯性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于移动终端实时记录实验数据的方法，所述方法包括：

进行身份认证，确定操作者的身份；

拍摄实验现象或者结果，同时标注操作者及操作时间，形成实验现象文件；

使用语音记录实验操作步骤，同时标注操作者及操作时间，形成操作步骤文件；以语音形式输入记录内容，该记录内容即是实验操作步骤，把获取的语音文件上传服务器，由服务器将语音形式的记录内容解析为文字形式的记录内容，并且可以在编辑区中以文字形式显示记录内容，如果操作者发现转换成文字形式的记录内容与实际输入不符，可以在编辑区中对该记录内容进行修正；同时记录操作者、系统时间数据信息，然后把记录内容以及操作者、系统时间数据信息转换为json格式的文件，可以将json格式文件进行存储，并且显示给操作者；将json格式的文件经加密后上传服务器数据库，所有数据上传后不可修改，后续可以随时调用原始数据进行查看；以及

以物料表形式记录物料信息，同时标注操作者及操作时间，形成物料信息文件，可以预先存储物料清单，物料清单中可以记录有所有实验的物料信息，此外，可以根据物料的改变更新物料清单，在存在预先存储的物料清单的情况下，可以从物料清单中选择物料信息输入到编辑区中，以形成物料表，并且转换为字符串，以xml格式存储；

采集并记录仪器的测量结果，当在实验过程中需要记录仪器的测量结果，首先对准仪器的二维码进行扫描，和此设备建立连接，通过预设的解析规则获取仪器名称、仪器产生的原始数据；

将实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件形成具有唯一ID的实验报告数据，进行加密处理并上传到服务器。

2.根据权利要求1所述的基于移动终端实时记录实验数据的方法，其特征在于，所述方法还包括：采集并记录仪器的测量结果和仪器名称，形成不可修改的仪器测量结果文件。

3.根据权利要求1所述的基于移动终端实时记录实验数据的方法，其特征在于，实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件是json格式的文件。

4.根据权利要求1所述的基于移动终端实时记录实验数据的方法，其特征在于，拍摄实验现象或者结果之后，对拍摄的图片进行剪裁和标注信息。

5.一种基于移动终端实时记录实验数据的系统，所述系统包括：

身份识别模块，被配置为进行身份认证，确定操作者的身份；

相机模块，被配置为拍摄实验现象或者结果，同时标注操作者及操作时间，形成实验现象文件；

语音识别模块，被配置为使用语音记录实验操作步骤，同时标注操作者及操作时间，形成操作步骤文件；语音识别模块可以把获取的语音文件上传服务器，由服务器将语音形式的记录内容解析为文字形式的记录内容，并且可以在编辑区中以文字形式显示记录内容，如果操作者发现转换成文字形式的记录内容与实际输入不符，可以在编辑区中对该记录内容进行修正，同时记录操作者、系统时间数据信息，然后把记录内容以及操作者、系统时间数据信息转换为json格式的文件，语音识别模块可以将json格式的文件保存在本地缓存中，并且在显示区显示，显示的内容可以包括操作者、记录时间和记录内容；以及

物料表模块，被配置为以物料表形式记录物料信息，同时标注操作者及操作时间，形成物料信息文件；

数据加密和传输模块，被配置为将实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件形成具有唯一ID的实验报告数据，进行加密处理并上传到服务器；

仪器数据采集模块，被配置为采集并记录仪器的测量结果和仪器名称，形成不可修改的仪器测量结果文件。

6.根据权利要求5所述的基于移动终端实时记录实验数据的系统，其特征在于，实验现象文件、操作步骤文件、物料信息文件和仪器测量结果文件是json格式的文件。

7.根据权利要求5所述的基于移动终端实时记录实验数据的系统，其特征在于，相机模块在拍摄实验现象或者结果之后，对拍摄的图片进行剪裁和标注信息。

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