CN109711224A - 适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统和方法。所述系统包括标准物质容器、标准物质容器固定结构、RFID电子标签、RFID读卡器、质控设备工控机和平台数据库。RFID电子标签设置在标准物质容器上，其内写入有容器编码和标准物质ID码；平台数据库建立有与电子标签内信息对应的标准物质的各项数据信息；RFID读卡器用于读取电子标签的信息，其与质控设备工控机连接，工控机与平台数据库无线通信连接，通过电子标签内的信息从平台数据库获取标准物质信息。本发明可克服传统采用人工手动录入过程繁琐、容易输入错误以及标准物质易被调换的问题，为质控设备自动化应用提供有力的智能识别手段。

Description

适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统和方法

技术领域

本发明涉及环境在线监测远程质控技术领域，具体地说是一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统和方法。

背景技术

质控设备使用标准物质对在线监测仪器进行核查或校准，其原理是质控设备将指定的标准物质输送到在线分析仪，并读取在线分析仪测量的数据，将测量数据与标准物质的浓度值进行比对，从而对在线分析仪的工作状态及测量数据的质量进行判定。在线分析仪包括但不限于水质在线分析仪、烟气在线分析仪和VOCs在线分析仪，与之对应的标准物质类型为标准溶液或标准气体。

目前，质控设备更换标准物质需要运维人员手动将标准物质信息录入质控设备工控机，操作复杂且容易出错。并且该方式要求提前将标准物质信息告知运维人员，现有技术中，无法避免标准物质在使用前或使用中被人为调换，从而影响质控的准确性。

发明内容

本发明的目的就是提供一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统和方法，以解决传统采用人工手动录入过程繁琐、容易输入错误以及标准物质易被调换的问题，为质控设备自动化应用提供有力的智能识别手段。

本发明是这样实现的：一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，包括标准物质容器、标准物质容器固定结构、 RFID电子标签、 RFID读卡器、质控设备工控机和平台数据库。标准物质在实验室内充装到标准物质容器内并对标准物质容器进行一次性封装；在每个标准物质容器上刻印或丝印有唯一的容器编码，同时，在每个标准物质容器上对应设置有一个RFID电子标签，所述RFID电子标签内写入有加密处理过的标准物质容器编码和标准物质ID码信息。标准物质容器可被置放于质控设备上的标准物质容器固定结构上；在标准物质容器固定结构上开设有若干与标准物质容器形状相符、用于容纳标准物质容器的固定槽，在固定槽内设置有用于读取标准物质容器上RFID电子标签内信息的RFID读卡器；每一固定槽内的RFID读卡器均与质控设备工控机相接，质控设备工控机还与平台数据库无线通信连接。在平台数据库内建立有标准物质容器编码与标准物质ID码间对应关系及与之对应的标准物质的各项数据信息。质控设备工控机通过控制RFID读卡器读取相应RFID电子标签内的信息，并对所读取到的信息进行解密；质控设备工控机可根据解密后的信息从平台数据库获取相应的标准物质的所有数据信息，质控设备工控机利用所获取的这些数据信息即可实现质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。

设置在标准物质容器上的RFID电子标签内仅包含有标准物质容器编码和标准物质ID码信息，不包含标准物质的其他具体参数信息；而且，RFID电子标签内所存储的信息是经过加密后的信息。平台数据库包含标准物质的所有数据信息，包括标准物质容器编码、标准物质ID码、标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量等信息；质控设备可通过质控设备工控机自动无线连接平台数据库请求标准物质的各项数据，避免人为因素干扰，保证标准物质的唯一性和有效性。

所述标准物质容器可以是用于盛装标准液体的正四棱柱结构，此时RFID电子标签粘贴在标准物质容器的其中一个侧面；RFID读卡器设置在标准物质容器固定结构固定槽的侧壁，且RFID读卡器距固定槽底部的距离等于RFID电子标签距标准物质容器底部的距离。放置标准物质容器时，应按指定方向将标准物质容器置于固定槽内，以使RFID读卡器正对固定槽内的RFID读卡器。

所述标准物质容器也可以是用于盛装标准气体的圆柱形结构，此时标准物质容器的底部设为向内凹陷状，RFID电子标签粘贴在标准物质容器底部凹陷的中心位置；RFID读卡器设置在标准物质容器固定结构固定槽的底部中心。

所述RFID电子标签采用一次性易碎标签，粘贴于标准物质容器底部或容器侧面，具有不可更换、一撕即毁的特点。

所述RFID电子标签可以是超高频抗金属电子标签，其通过专用读写器读取或写入数据信息，可用于实现近距离不接触信息数据读写。

所述RFID电子标签也可以是NFC标签，其工作频率为13.5MHZ，可通过读卡器或智能手机识别其内所存储的标准物质标识信息。

本发明所提供的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，包括如下步骤：

a、运维人员将装有标准物质的标准物质容器放于质控设备上标准物质容器固定结构的固定槽内，并使标准物质容器上的RFID电子标签正对固定槽内的RFID读卡器；

b、质控设备工控机控制RFID读卡器读取对应固定槽内标准物质容器上RFID电子标签所存储的信息，并对所读取到的信息进行解密；

c、质控设备工控机根据解密后的数据信息，从平台数据库中获取与该解密后的数据信息对应的标准物质的所有信息；

d、质控设备工控机利用从平台数据库所获取到的数据信息更新对应固定槽内标准物质信息，实现质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。

质控设备工控机除了可实现对标准物质信息的自动识别录入工作外，还具有监控报警功能：若质控设备工控机控制RFID读卡器未能读取到标准物质容器上RFID电子标签所存储的信息，则质控设备工控机发出报警提示；若质控设备工控机读取到RFID电子标签所存储的信息并进行解密后，但根据解密的信息，未能从平台数据库中找到与该解密后的信息对应的标准物质信息，则质控设备工控机发出报警提示；若质控设备工控机从平台数据库中获取到了与解密后的信息对应的标准物质的所有信息，但在利用这些信息时，发现标准物质信息超出保质期或标准物质容器内标准物质的剩余量低于设定下限值，则质控设备工控机发出报警提示。

本发明带来的有益效果有：

本发明所提供的标准物质信息自动识别录入系统和方法，通过RFID电子标签为质控设备所需的每一个标准物质建立唯一“身份标识”，与该身份匹配的详细数据保存在平台数据库。该系统通过自动化的方式实现了质控设备设置或更换标准物质的操作，简化了运维人员的工作流程和工作强度；由于不需要手动输入信息，直接避免了输入错误的情况；在标准物质使用过程中，质控设备会实时读取RFID电子标签向平台数据库核对标准物质信息，从而有效规避了标准物质被调换或信息被篡改的风险。实际应用中没有RFID电子标签的标准物质容器在质控设备中无法被识别，有RFID电子标签但从平台数据库找不到标准物质信息的，或者标准物质超出保值期的都会被作为无效的质控标准物质。本发明所提供的智能识别手段，保证了质控设备工作所需标准物质的有效性，提高了质控系统的智能化程度和应用效果。

附图说明

图1是本发明提供的标准物质容器为标液瓶时的系统示意图。

图2是本发明提供的标准物质容器为标气瓶时的系统示意图。

图3是本发明的方法流程图。

图中：1、标准物质容器；2、标准物质容器固定结构；3、RFID电子标签；4、RFID读卡器；5、质控设备工控机；6、平台数据库；7、质控功能模块；8、在线分析仪。

具体实施方式

实施例1，适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统。

本发明所提供的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，可用于各种环境在线监测的远程质控设备。如图1和图2所示，标准物质信息自动识别录入系统主要包括标准物质容器1、标准物质容器固定结构2、 RFID电子标签3、 RFID读卡器4、质控设备工控机5和平台数据库6。

具体的，每个标准物质容器1上刻印或丝印有唯一的容器编码，并且每个标准物质容器1对应设置有一个RFID电子标签3，RFID电子标签3设置在标准物质容器1上特定的位置。RFID电子标签3采用一次性易碎标签，粘贴于标准物质容器1底部或侧面。RFID电子标签3一旦被破坏便不能修复，具有不可更换、一撕即毁的特点。RFID电子标签3可以为超高频抗金属电子标签或NFC标签。

在实验室或专用生产车间将标准物质充装到标准物质容器1内并对标准物质容器1进行封装，封装完成后使用具有NFC功能的智能手机（且智能手机内装有特定的加密软件以及相应的APP应用程序）或RFID专用读写设备向标准物质容器1上的RFID电子标签3写入经过加密处理过的唯一容器编码和代表标准物质的唯一身份ID码信息。向RFID电子标签3写入的唯一容器编码即是标准物质容器1上刻印或丝印的唯一容器编码，而且，标准物质容器1上刻印或丝印的唯一容器编码与向RFID电子标签3写入的代表标准物质唯一身份的ID码信息是一一对应的。写入到RFID电子标签3上的经过加密后的容器编码以及ID码构成RFID电子标签3的标识信息。将标准物质容器1封装好并向RFID电子标签3写入标识信息的同时，在平台数据库6建立该标准物质的数据信息，该标准物质的数据信息包括标准物质的各项信息，具体包括标准物质容器编码、标准物质ID码、标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量等信息。至此，装在标准物质容器1内的标准物质（在流转和使用过程中常被称为“标准样品”），具备在质控设备上使用的基本条件。

在标准样品流转和使用过程中，管理人员可通过带NFC功能的智能手机或专用RFID读取设备，识别标准样品对应的RFID电子标签信息，并通过手机上专用的APP或工控机或计算机从平台数据库6获取该标准物质的详细数据。

本发明在实施时，按照质控设备类型的不同，质控用标准物质可分为标准液体和标准气体两类，对应的标准物质容器1分别为标液瓶和标气瓶两种形式，因此对应有两种不同的实施方案。

当标准物质容器为标液瓶时：

如图1所示，标液瓶形式的标准物质容器1为正四棱柱结构（这里所说的正四棱柱结构是指不包含瓶口在内的瓶身结构），RFID电子标签3粘贴于标准物质容器1的其中一个侧面，且RFID电子标签3的设置高度以及设置位置应为预先设定好的。标准物质容器固定结构2设置在质控设备上，标准物质容器固定结构2是具有多个方形固定槽的结构部件，即本实施例中固定槽的横截面为方形结构，即固定槽形状与标准物质容器1的形状一致，固定槽的高度小于标准物质容器1的高度，固定槽横截面的边长略大于标准物质容器1横截面的边长，这样使得标准物质容器1能够放入固定槽内且实现了对标准物质容器1的固定。在每一个固定槽的内侧侧壁上安装有一个RFID读卡器4，可以通过在固定槽的内侧侧壁上开槽，将RFID读卡器4嵌置于对应的槽内。RFID读卡器4距固定槽底部的距离应等于RFID电子标签3距标准物质容器1底部的距离，这样，当将标准物质容器1置于固定槽内后，可使标准物质容器1侧面的RFID电子标签3正好与RFID读卡器4相对，进而可由RFID读卡器4对RFID电子标签3的标识信息进行读取。本实施例中RFID读卡器4安装在固定槽的侧壁，是为了避免固定槽意外积存液体时损坏RFID读卡器4或影响读取效果。

每一固定槽内的RFID读卡器4均与质控设备工控机5相连接。质控设备工控机5连同质控功能模块7均属于质控设备的一部分。在质控设备工控机5内安装有相应的质控软件，质控设备工控机5可通过其内的质控软件控制RFID读卡器4实时读取对应固定槽内标准物质容器1上RFID电子标签3的标识信息。当标准物质容器1按指定方向放置在标准物质容器固定结构2的固定槽中时，RFID电子标签3正好与RFID读卡器4相对，此时质控设备工控机5的质控软件通过RFID读卡器4读取到RFID电子标签3中的数据，数据经软件解密后得到标准物质容器编码和标准物质ID码，然后质控设备工控机5从平台数据库6获取与该标准物质容器编码和标准物质ID码对应的标准物质数据，即：质控设备工控机5从平台数据库6获取标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量等数据信息，质控软件自动使用这些数据信息更新软件中的质控标准物质信息，完成质控设备对标准物质信息的自动识别录入功能。在以上质控设备获取标准物质信息过程中，只需运维人员将标准物质容器1按指定方向放入标准物质容器固定结构2的固定槽中，其它过程不需要人工参与，由标准物质信息自动识别录入系统自动完成。

当标准物质容器为标气瓶时：

如图2所示，标气瓶形式的标准物质容器1为圆柱形结构（这里所说的圆柱形结构是指不包含瓶口在内的瓶身结构），圆柱形结构的底部设为向内凹陷状，RFID电子标签3粘贴于标准物质容器1底部凹陷的中心位置。标准物质容器固定结构2设置在质控设备上，标准物质容器固定结构2是具有多个圆形固定槽的结构部件，即本实施例中固定槽的横截面为圆形结构，且固定槽的高度小于标准物质容器1的高度，固定槽横截面的半径略大于标准物质容器1横截面的半径，圆柱形标准物质容器1可放入固定槽内并定位。本实施例在每个固定槽的底部中心安装有RFID读卡器4，可以保证标准物质容器1放入固定槽后，无论标准物质容器1的旋转角度如何，RFID电子标签3都能正对RFID读卡器4。可以在固定槽的底部中心开槽，将RFID读卡器4嵌置在相应的槽内。

固定槽内的RFID读卡器4与质控设备工控机5相接。在质控设备工控机5内安装有质控软件，质控软件通过RFID读卡器4实时读取电子标签数据，当标准物质容器1放置到标准物质容器固定结构2的固定槽中时，质控设备工控机5的质控软件通过RFID读卡器4读取到RFID电子标签3中的数据，数据经软件解密后得到标准物质容器编码和标准物质ID码，然后质控设备工控机5从平台数据库6获取符合该容器编码和标准物质ID码且与之对应的标准物质数据，包括标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量等，质控软件自动使用这些数据更新软件中的质控标准物质信息，完成质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。在以上质控设备获取标准物质信息过程中，只需运维人员将标准物质容器1放入标准物质容器固定结构2的固定槽中，其它过程不需要人工参与，也不需要运维人员知晓标准物质信息，由标准物质信息自动识别录入系统自动完成。

本发明中，虽然刻印或丝印在标准物质容器1上的容器编码为显性信息，不排除标准物质容器1被伪造的可能性，但标准物质容器1上RFID电子标签3内的标识信息是经过特殊加密处理过的，因此无法制作复制RFID电子标签3；并且RFID电子标签3为一次性易碎标签，尝试拆除会导致标签损坏，所以无法将标签从一个容器移贴到另一个容器。平台数据库6内建立有每个标准物质容器编码和标准物质ID码的对应关系，因此能够保证标准物质容器和RFID电子标签不被更换，即可保证标准物质的唯一性。

质控设备工作时，质控功能模块7可将标准物质容器1内的标准物质输送至在线分析仪8进行分析，质控功能模块7在输送标准物质时，标准物质容器1仍然处于标准物质容器固定结构2的固定槽内，质控功能模块7能够获知输送了多少标准物质。质控功能模块7与质控设备工控机5相接，质控设备工控机5根据质控功能模块7输送了多少标准物质，再结合从平台数据库6处获得的标准物质容器1内标准物质的充装量，即可得出标准物质容器1内标准物质现在的剩余量。一旦标准物质剩余量低于设定阈值时，质控设备工控机5中的质控软件会进行报警提示。同时，质控设备工控机5通过RFID读卡器4实时检测标准样品的在位情况和是否有效；如果使用中的标准样品被取出标准物质容器固定结构2的固定槽，会导致质控设备工控机5读取不到标准样品信息，质控软件进行报警提示；对使用中的标准样品进行了替换，如果质控设备工控机5从平台数据库6找不到标准物质信息，或者可以找到标准物质信息但超出保质期的，均会被作为无效的质控标准物质，由质控软件进行报警提示。

本发明通过以上技术手段保证了标准样品的唯一性和有效性，并实现了在标准样品更换时自动判断和更新质控设备的质控标准样品数据，提高了质控系统的智能化程度和应用效果。

实施例2，适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法。

如图3所示，本发明所提供的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，包括如下步骤：

首先，由运维人员将装有标准物质的标准物质容器放于质控设备上标准物质容器固定结构的固定槽内。

在标准物质容器上刻印或丝印有唯一的容器编码，同时在标准物质容器上还设置有一个RFID电子标签，RFID电子标签是一次性易碎标签。在RFID电子标签内存储有经过加密处理过的唯一容器编码和代表标准物质的唯一身份ID码信息，RFID电子标签内存储的唯一容器编码即是标准物质容器上刻印或丝印的唯一容器编码。在平台数据库里面建有该标准物质对应的所有信息，包括标准物质容器编码、标准物质ID码、标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量等信息，因此，通过RFID电子标签内所存储的信息，可以在平台数据库里查找到标准物质对应的所有信息。

标准物质容器固定结构设置在质控设备上，在标准物质容器固定结构的固定槽内设有RFID读卡器，当将标准物质容器置于标准物质容器固定结构的固定槽内时，应保证标准物质容器上的RFID电子标签可正对固定槽内的RFID读卡器，以便于通过RFID读卡器读取RFID电子标签上所存储的信息。

标准物质容器内的标准物质可以为气体，也可以为液体。标准物质的形态不同，所对应的标准物质容器的形状也不同，对于标准物质容器内盛装气体、液体的两种不同形式，具体可参见实施例1中所述，相应的，RFID读卡器在标准物质容器固定结构固定槽内的设置位置也有所不同。

其次，质控设备工控机控制RFID读卡器读取对应固定槽内标准物质容器上RFID电子标签所存储的信息，并对所读取到的信息进行解密；之后根据解密后的数据信息，从平台数据库中查找到与该解密后的数据信息对应的标准物质的所有信息；质控设备工控机利用这些查找到的数据信息更新对应固定槽内标准物质信息，实现质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。

质控设备工控机与各标准物质容器固定结构固定槽内的RFID读卡器均相接，质控设备工控机能够实时控制所有RFID读卡器读取对应固定槽内RFID电子标签上所存储的信息。若固定槽内没有放置标准物质容器，或者所放置的标准物质容器的位置不对以至于RFID读卡器识别不到RFID电子标签，那么质控设备工控机会发出报警显示对应的固定槽内未读取到任何信息。若因人为原因将某一固定槽内标准物质进行了替换，质控设备工控机通过RFID读卡器读取RFID电子标签内的信息并进行解密，但是解密后未从平台数据库找到与之对应的数据信息，则质控设备工控机同样会发出报警提示。若质控设备工控机从平台数据库找到相应的数据信息后，发现标准物质信息已超出保质期或标准物质容器内标准物质的剩余量低于设定下限值，则质控设备工控机同样会发出报警提示。

本实施例在对标准物质信息自动识别录入方法进行描述时，相关相似之处可参见实施例1中所述，有些地方不再进行赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，在标准物质容器上刻印或丝印有容器编码，同时，在标准物质容器上还设置有RFID电子标签，所述RFID电子标签内存储有加密后的容器编码和标准物质ID码信息；标准物质容器可被置放于质控设备上的标准物质容器固定结构上；在所述标准物质容器固定结构上开设有若干与标准物质容器形状相符、用于容纳所述标准物质容器的固定槽，在所述固定槽内设置有用于读取标准物质容器上RFID电子标签内信息的RFID读卡器；每一固定槽内的RFID读卡器均与质控设备工控机相接，所述质控设备工控机用于控制所述RFID读卡器读取相应RFID电子标签内的信息，并对所读取到的信息进行解密；所述质控设备工控机还与平台数据库相接，在所述平台数据库内存储有与每一RFID读卡器上信息对应的标准物质信息；所述质控设备工控机可根据解密后的信息从所述平台数据库提取相应的标准物质信息，从而可实现质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。

2.根据权利要求1所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，所述标准物质容器是用于盛装标准液体的正四棱柱结构，所述RFID电子标签粘贴在所述标准物质容器的其中一个侧面；所述RFID读卡器设置在标准物质容器固定结构固定槽的侧壁，且所述RFID读卡器距固定槽底部的距离等于RFID电子标签距标准物质容器底部的距离。

3.根据权利要求1所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，所述标准物质容器是用于盛装标准气体的圆柱形结构，所述标准物质容器的底部设为向内凹陷状，所述RFID电子标签粘贴在所述标准物质容器底部凹陷的中心位置；所述RFID读卡器设置在标准物质容器固定结构固定槽的底部中心。

4.根据权利要求1所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，所述RFID电子标签为一次性易碎标签。

5.根据权利要求1所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，所述RFID电子标签为超高频抗金属电子标签或NFC标签。

6.根据权利要求1所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入系统，其特征是，所述标准物质信息包括标准物质容器编码、标准物质ID码、标准物质类型、参数、浓度值、生产厂家、生产时间、保质期、充装单位和充装量。

7.一种适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，其特征是，包括如下步骤：

a、运维人员将装有标准物质的标准物质容器放于质控设备上标准物质容器固定结构的固定槽内，并使标准物质容器上的RFID电子标签正对固定槽内的RFID读卡器；

b、质控设备工控机控制RFID读卡器读取对应固定槽内标准物质容器上RFID电子标签所存储的信息，并对所读取到的信息进行解密；

c、质控设备工控机根据解密后的数据信息，从平台数据库中获取与该解密后的数据信息对应的标准物质的所有信息；

d、质控设备工控机利用从平台数据库所获取到的数据信息更新对应固定槽内标准物质信息，实现质控设备对标准物质信息的自动识别录入工作。

8.根据权利要求7所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，其特征是，步骤d中质控设备工控机利用从平台数据库所获取到的数据信息更新对应固定槽内标准物质信息，若标准物质信息超出保质期或标准物质容器内标准物质的剩余量低于设定下限值，则质控设备工控机发出报警提示。

9.根据权利要求7所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，其特征是，步骤b中，若质控设备工控机控制RFID读卡器未能读取到标准物质容器上RFID电子标签所存储的信息，则质控设备工控机发出报警提示。

10.根据权利要求7所述的适用于质控设备的标准物质信息自动识别录入方法，其特征是，步骤c中，若质控设备工控机根据解密后的数据信息，从平台数据库中未能获取到与该解密后的数据信息对应的标准物质信息，则质控设备工控机发出报警提示。