CN110570099A - 一种实验室稳定性综合考评系统及其考评方法 - Google Patents

一种实验室稳定性综合考评系统及其考评方法 Download PDF

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Abstract

本发明数据实验室系统评估技术领域，具体涉及一种安全性更高的实验室稳定性综合考评系统及其考评方法。本发明包括：实验室主体设备稳定性评估单元；实验室安全系统稳定性评估单元；实验室连接网络稳定性评估单元和实验室综合评估单元。本发明将实验室系统分为实验室主体设备、网络系统和消防安全系统三个部分，通过对实验室设备的损失率监控、网络的系统安全性和消防安全系统的稳定性进行综合评估得到的随实验室系统权重变化的稳定性评分。该方法将多因素综合考虑在本发明系统内部，有效解决了实验室系统复杂、评估性差的问题。

Description

一种实验室稳定性综合考评系统及其考评方法
技术领域
本发明数据实验室系统评估技术领域，具体涉及一种安全性更高的实验室稳定性综合考评系统及其考评方法。
背景技术
在工科教学中，实验是教学活动中的一个必不可少的过程，很多学习科目都是以实验课程为基础的，尤其是对于一些实践性较强的学科，实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力是至关重要的，学生的大部分实践能力都是通过实验得到的。随着高等教育的不断普及，学生规模不断地扩大，并且实验系统是一个资源高度密集的系统，受到设备资金的投入、管理和维护人力成本投入、教学需求教师资源投入等方面的限制，使得实验系统短缺的状况日益加剧。同时，现代继续教育和远程教育等多种教育模式不断推出，教学的远程化、教学之间交互的同步与异步方式的并存，对实验教学提出了更高的要求。要求实验教学可以在任意地点、任意时间完成。这些与通常教学模式不同的特征，使以往的实验模式无法满足要求，必须寻求新的解决方案。
如今，在如今社会走向智能化和信息化的进程中，物联网技术占据着主导地位。为了响应我国“智慧中国”的号召，各高校也在进一步实现“智慧校园”，旨在建立信息化及智能化的智慧校园。在这种环境背景下，在很大程度上促进了教育事业的进一步发展，国家及地方都开始重视教育特别是高校的教育，办学规模越来越大。在这种发展趋势下，高校都开始重视硬件建设的实现，尤其实现建设教学实验室，设备及仪器不但数量增加了，种类也越来越多，特别注重保管精密仪器。教学实验室的规模正在扩大，怎样更好的管理及利用设备，实现科学、安全的管理，让教学实验室可以提供更好的服务，发挥相应的积极作用，这是一个亟待解决的重要问题。
在实验室系统的研究与开发过程中，如何保证系统高效、稳定、安全的运行是一个十分重要的问题，因为一个系统能否安全稳定的正常运行是衡量一个系统好坏甚至是成功与否的必要条件。系统安全稳定运行包括外界无法危害或破坏系统，系统也不对其运行环境做出破坏，也即通常所说的系统可靠性、稳定性、健壮性和兼容性。
实验室集结了实验中的大多数因素，其可靠性与实验操作形式、内部设备健康状态、保护设备等因素有关。实验室内部设备故障、安全保护不正确动作可能造成实验室或者试验系统停运，进而引起系统功率缺额造成实验中断，在严重的情况下，某些关键因素的故障可能引发实验室网络结构、数据流分布以及运行方式的改变，对整个实验室的安全稳定运行构成严重威胁。值得注意的是，考虑实验室影响的风险评估是一个多角度、多因素影响的复杂问题，并且在评估过程中存在大量的性信息，这些性因素将会使得实验室的风险评估也呈现性，如果对这些因素不加以处理而仍采用传统的稳定性评估方法，必然会导致评估结果与实际情况有所偏差，难以客观地反映实验室的风险水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实验室稳定性综合考评系统，通过从主设备稳定性、安全系统稳定性和连接网络稳定性三方面对实验室的稳定性进行综合考评，使考评结果更加准确且合理。综合考虑主设备稳定性、安全系统稳定性和连接网络稳定性对实验室风险的影响，建立合理的风险评估模型，提高风险评估的速度和精度，从而对运行人员了解电网风险水平，确保电网的安全稳定运行，具有重要意义。
本发明提供了一种实验室稳定性综合考评系统，包括：
实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
实验室安全系统稳定性评估单元：用于评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
实验室连接网络稳定性评估单元：用于评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
实验室连接网络稳定性评估单元：用于根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'。
所述获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，ζ为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
所述获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，max B为实验室安全系统稳定性评分的总分。
所述获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
获得实验室主体设备稳定性评分A'为：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性的预测值N(y，yj’)：
其中n个综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的预测损失率为yj’，j∈(1，2，3…n)，y为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的的平均损失率；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的范数损失B(y，yj’)：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的故障变异风险F(y，yj')：
var为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的风险价值；
计算综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的确权系数S(y，yj')：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的实验室主体设备稳定性评分A'：
获得实验室安全系统稳定性评分B'为：
设有M'个实验室内消防装置连接WEB端和N'个消防检测装置连接WEB端，实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端的集合分别表示为：
γ＝{1，2，3…M'}；
δ＝{1，2，3…N'}；
实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端共享M'个通信频道；
实验室安全系统的信道模型为：
ρ＝|γ|2a-δΔ；
γ为信道模型的衰落值，服从瑞利分布，γ～CN(0，1)，a表示实验室安全系统中设备的实验室内消防装置与WEB端、消防检测装置与WEB端的评价距离；Δ是网络通信损失指数；
计算WEB端的信噪比TI；
表示实验室内消防装置连接WEB端的发射功率，表示消防检测装置连接WEB端的发射功率，表示实验室内消防装置或消防检测装置连接WEB端资源的复用状态；N0表示系统噪声功率；
计算共同占用第i个频谱的WEB端的连接效率；
ei＝log2(1+TIi)；
计算实验室内消防装置和消防检测装置共同占用第i个频道的WEB端的总功耗；
Wi＝wi+Ec；
wi为连接WEB端的发送功率，Ec为每一个实验室内消防装置和消防检测装置的总电路功率；
计算获得实验室安全系统稳定性评分B'：
获得实验室连接网络稳定性评分C'为：
分别计算实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点在网络内运行的次数，设一级网络节点在出现q次，二级网络节点出现了p次，判断p与q两个值的大小，取两者比较的小值作为在网络的运行次数，同时将值赋给si，一级网络节点与二级网络节点在网络中运行次数s为：
N”为所有网络节点的总数，当一级网络节点与二级网络节点未在网络运行时，si＝0；
计算一级网络节点到二级网络节点之间的预计通信距离：
一级网络节点与对应二级网络节点在网络的通信距离取所有网络节点之间距离的平均值；
ss为一级网络节点与对应二级网络节点在网络运行的次数；
二级网络节点在网络的信息增益为：
πjt为二级网络节点在局域网jt中运行的次数；
计算一级网络节点与二级网络节点的相关度为：
实验室连接网络稳定性评分C'为；
评估实验室综合稳定性D'为：
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
可选的，实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'包括：通过实验室主体设备的电源评估子单元对实验室设备主体的电源的稳定性进行评分，得到评分A1，实验室主体设备的电源评估子单元评分依据为实验室主体设备的电源电压；
通过开关评估子单元对开关的稳定性进行评分，得到评分A2，开关评估子单元评分的依据为开关的类型、品牌及使用年限；
通过输电线评估子单元对输电线的稳定性进行评分，得到A3；输电线评估子单元评分的依据为输电线的品牌、型号及使用年限；
通过辅助计算机系统评估子单元对辅助计算机系统的稳定性进行评分，得到A3，辅助计算机系统评估子单元评分的依据为辅助计算机系统的版本、计算机各个部件的型号及各个部件的使用年限；
通过综合实验室器材评估子单元对综合实验室器材的稳定性进行评分，得到A4；综合实验室器材评估子单元评分依据为实验室器材的品牌、型号及使用年限；
其中，实验室主体设备的电源评估子单元包括：
多个电源电流电压采集装置，分别设置在实验室主体设备的电源接口处，实验室主体设备通过电源电流电压采集装置后接入实验室电网；
评估平台，分别与电源电流电压采集装置通讯连接；
电源电流电压采集装置包括：
实验室主体设备电源接口，与实验室主体设备电源接头连接，用于给实验室主体设备供电；
接头，接入实验室电网；
电流电压采集模块，与接头连接；
通讯模块，与电流电压采集模块连接；
开关控制模块，分别与电流电压采集模块和实验室主体设备电源接口连接。
可选的，开关控制模块包括：MOS开关电路、光伏供电光耦、输出电路、隔离电路、控制电路和稳压电路；
其中，MOS开关电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，其中第一MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的源极相连，第三MOS管Q3的源极和第四MOS管Q4的源极相连；第二MOS管Q2的漏极与第四MOS管的漏极相连后作为第一输入输出端；第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连后作为第二输入输出端；第一MOS管Q1的栅极、第二MOS管Q2的栅极、第三MOS管Q3的栅极和第四MOS管Q4的栅极共同连接至输出电路的输出端；第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的源极、第三MOS管Q3的源极和第四MOS管Q4的源极共同连接至隔离电路的第一输出端；光伏供电光耦的输入端的发光二极管D301的负极接地；
输出电路包括第一三极管V1和第二三极管VT2、第一电阻R1，其中，第一三极管V1的集电极连接于隔离电路的第一输出端，第二三极管VT2的集电极连接于隔离电路的第一输出端；第一三极管V1和第二三极管VT2的发射极共同连接至第一电阻R1的其中一端，第一电阻R1的另一端即为输出电路的输出端；第一三极管V1和第二三极管VT2的基极共同连接形成输出电路的驱动端，输出电路的驱动端与隔离电路的第二输出端连接；第一三极管V1和第二三极管VT2的集电极分别为输出电路的两个输入端，输出电路的输出端连接至MOS开关电路的所有MOS管的栅极；输出电路具有两个输入端，分别连接隔离电路的第一输出端和第三输出端；
隔离电路包括第一光耦U1和第二光耦U2以及第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，其中：第一光耦U1的输出端发射极即为该隔离电路的第一输出端，第二光耦U2的输出端集电极即为该隔离电路的第三输出端，第一光耦U1的输出端的集电极和第二光耦U2的输出端的发射极共同连接形成该隔离电路的第二输出端，第四电阻R4连接于隔离电路的第一输出端和隔离电路的第二输出端之间，第二电阻R2一端连接于第一光耦U1输入端的发光二极管的正极、另一端连接3.3V电压源，第三电阻R3一端连接于第二光耦U2输入端的发光二极管的正极、另一端连接3.3V电压源，光伏供电光耦的两个输出端之间并联有电解电容C1和稳压二极管D1；其中，第一、第三输出端分别连接于光伏供电光耦的两个输出端；
控制电路包括第五MOS管Q341、第六MOS管Q342、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，其中，第六MOS管Q342的栅极通过第六电阻R6连接于通讯模块的输出端、第六MOS管Q342的源极接地、第六MOS管Q342的漏极连接于第二光耦U2的输入端的发光二极管负极；第五MOS管Q341的栅极通过第五电阻R5接地，源极接地，漏极连接于第一光耦U1的输入端的发光二极管负极；第五MOS管Q341的栅极和第六MOS管Q342的漏极相连；第七电阻R7连接于第六MOS管Q342的栅极和源极之间；第八电阻R8一端连接于第五MOS管Q341的栅极，另一端连接至第一光耦U1输入端的发光二极管正极的第二电阻R2的第二端，同时，第二电阻R2的第二端还连接至3.3V电压；控制电路连接到隔离电路的输入端；
稳压电路包括第一二极管D321和第二二极管D322、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第九电阻R9和第十电阻R10；第三三极管VT3的集电极连接第四三极管VT4的基极；第三三极管VT3的基极连接于第四三极管VT4的发射极，第四三极管VT4的集电极连接于光伏供电光耦的输入端的发光二极管D301的正极；第一二极管D321的正极和第二二极管D322的正极共同连接于12V的供电电源，第一二极管D321的负极和第二二极管D322的负极共同连接至第三三极管VT3的发射极；第九电阻R9连接于第三三极管VT3的发射极和基极之间，第十电阻R10连接于第四三极管VT4的基极和地GND之间，稳压电路连接于供电电源和光伏供电光耦的输入端之间。
本发明还提供一种实验室稳定性综合考评方法，包括如下步骤：
所述获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，ζ为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
所述获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，maxB为实验室安全系统稳定性评分的总分。
所述获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
对综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性的预测值N(y，yj’)：
其中n个综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的预测损失率为yj’，j∈(1，2，3…n)，y为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的的平均损失率；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的范数损失B(y，yj’)：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的故障变异风险F(y，yj')：
var为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的风险价值；
计算综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的确权系数S(y，yj')：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的实验室主体设备稳定性评分A'：
评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
获得实验室安全系统稳定性评分B'为：
设有M'个实验室内消防装置连接WEB端和N'个消防检测装置连接WEB端，实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端的集合分别表示为：
γ＝{1，2，3…M'}；
δ＝{1，2，3…N'}；
实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端共享M'个通信频道；
实验室安全系统的信道模型为：
ρ＝|γ|2a-δΔ；
γ为信道模型的衰落值，服从瑞利分布，γ～CN(0，1)，a表示实验室安全系统中设备的实验室内消防装置与WEB端、消防检测装置与WEB端的评价距离；Δ是网络通信损失指数；
计算WEB端的信噪比TI；
表示实验室内消防装置连接WEB端的发射功率，表示消防检测装置连接WEB端的发射功率，表示实验室内消防装置或消防检测装置连接WEB端资源的复用状态；N0表示系统噪声功率；
计算共同占用第i个频谱的WEB端的连接效率；
ei＝log2(1+TIi)；
计算实验室内消防装置和消防检测装置共同占用第i个频道的WEB端的总功耗；
Wi＝wi+Ec；
wi为连接WEB端的发送功率，Ec为每一个实验室内消防装置和消防检测装置的总电路功率；
计算获得实验室安全系统稳定性评分B'：
评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
分别计算实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点在网络内运行的次数，设一级网络节点在出现q次，二级网络节点出现了p次，判断p与q两个值的大小，取两者比较的小值作为在网络的运行次数，同时将值赋给si，一级网络节点与二级网络节点在网络中运行次数s为：
N”为所有网络节点的总数，当一级网络节点与二级网络节点未在网络运行时，si＝0；
计算一级网络节点到二级网络节点之间的预计通信距离：
一级网络节点与对应二级网络节点在网络的通信距离取所有网络节点之间距离的平均值；
ss为一级网络节点与对应二级网络节点在网络运行的次数；
二级网络节点在网络的信息增益为：
πjt为二级网络节点在局域网jt中运行的次数；
计算一级网络节点与二级网络节点的相关度为：
实验室连接网络稳定性评分C'为；
根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'；
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
本发明的有益效果在于：
本发明将实验室系统分为实验室主体设备、网络系统和消防安全系统三个部分，通过对实验室设备的损失率监控、网络的系统安全性和消防安全系统的稳定性进行综合评估得到的随实验室系统权重变化的稳定性评分。该方法将多因素综合考虑在本发明系统内部，有效解决了实验室系统复杂、评估性差的问题。
附图说明
图1为本发明实验室稳定性综合考评系统示意图；
图2为本发明实验室稳定性综合考评方法示意图；
图3为本发明系统中开关控制模块的电路图。
图中：
30、MOS开关电路；31、光伏供电光耦；32、输出电路；33、隔离电路；34、控制电路；35、稳压电路；311、第一输入输出端；312、第二输入输出端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，实验室主体设备摘要集结各种实验器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源等电气设备，起到了构建实验室主体的作用。从物联网实验室的角度分析，实验室主体设备可看作由室内部分和室外部分两部分组成。室内部分主要是指实验室内部实验器材及辅助计算机系统的主机等组成。实验室主体设备作为互联网实验室中的关键环节，其实验室内部实验器材连接形式应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。当实验室内实验器材发生故障时，可能会改实验室内网络连接的连通性，从而影响实验室彼此之间的连接方式，进一步对实验室系统潮流造成一定影响。当然，不同连接形式的实验室对故障的适应能力有所不同，主连接形式可靠性越高，其适应能力越强，则实验室在运行时发生故障的可能性越小，导致的故障范围越小，对实验室系统风险造成的影响也越小。反之，实验室内连接形式可靠性越低，实验室内元件故障的可能性会越大，对实验室风险的影响也越大。室外部分是指辅助计算机系统中的其他的、输电线、开关和电源。实验室通过室内部分和室外部分实现与其他实验室的相互连接，因此，实验室的严重故障最终均以室内部分或室外部分断连的形式表现出来。
实施例1
一种实验室稳定性综合考评系统，包括：
实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
实验室安全系统稳定性评估单元：用于评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
实验室连接网络稳定性评估单元：用于评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
实验室综合评估单元：用于根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'。
通过从主设备稳定性、安全系统稳定性和连接网络稳定性三方面对实验室的稳定性进行综合考评，使考评结果更加准确且合理。
所述获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，ζ为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
所述获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
所述数值化后的值为将原来不是用数值表示的值利用数值来表示，例如通风程度可能为通风能力很强、强、一般、较差、很差则可以用数值5、4、3、2、1分别来表示。
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，maxB为实验室安全系统稳定性评分的总分。
所述获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
利用上述技术，可以明确的得到实验室主体设备稳定性评分A'，实验室安全系统稳定性评分B',实验室连接网络稳定性评分C'，且在获得评分时都根据实验室能够实时自动检测到的数据自动进行评分，从而使得所述评分不需要人为的进行干预，大幅度减少计算量，从而能做到智能评判得分，同时在计算实验室连接网络稳定性评分C'时，公式中的1.96为95％的置信区间对应的正态值，从而使丢包值为一个正态分布时所述稳定性更强。
获得实验室主体设备稳定性评分A'为：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性的预测值N(y，yj’)：
其中n个综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的预测损失率为yj’，j∈(1，2，3…n)，y为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的的平均损失率；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的范数损失B(y，yj’)：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的故障变异风险F(y，yj')：
var为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的风险价值；
计算综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的确权系数S(y，yj')：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的实验室主体设备稳定性评分A'：
本发明将实验室器材等主体设备通过故障率或损失率的计算得到了稳定性评分，该方法由于引入了故障变异风险和范数损失的概念使实验室器材稳定性计算得到了更精确的计算。
获得实验室安全系统稳定性评分B'为：
设有M'个实验室内消防装置连接WEB端和N'个消防检测装置连接WEB端，实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端的集合分别表示为：
γ＝{1，2，3…M'}；
δ＝{1，2，3…N'}；
实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端共享M'个通信频道；
实验室安全系统的信道模型为：
ρ＝|γ|2a-δΔ；
γ为信道模型的衰落值，服从瑞利分布，γ～CN(0，1)，a表示实验室安全系统中设备的实验室内消防装置与WEB端、消防检测装置与WEB端的评价距离；Δ是网络通信损失指数；
计算WEB端的信噪比TI；
表示实验室内消防装置连接WEB端的发射功率，表示消防检测装置连接WEB端的发射功率，表示实验室内消防装置或消防检测装置连接WEB端资源的复用状态；N0表示系统噪声功率；
计算共同占用第i个频谱的WEB端的连接效率；
ei＝log2(1+TIi)；
计算实验室内消防装置和消防检测装置共同占用第i个频道的WEB端的总功耗；
Wi＝wi+Ec；
wi为连接WEB端的发送功率，Ec为每一个实验室内消防装置和消防检测装置的总电路功率；
计算获得实验室安全系统稳定性评分B'：
本发明将实验室安全系统与网络连接成整体核算实验室系统安全体系的评估分，避免了对类似消防设施的逐一打分从而影响了对整体稳定性客观评价。
获得实验室连接网络稳定性评分C'为：
分别计算实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点在网络内运行的次数，设一级网络节点在出现q次，二级网络节点出现了p次，判断p与q两个值的大小，取两者比较的小值作为在网络的运行次数，同时将值赋给si，一级网络节点与二级网络节点在网络中运行次数s为：
N”为所有网络节点的总数，当一级网络节点与二级网络节点未在网络运行时，si＝0；
计算一级网络节点到二级网络节点之间的预计通信距离：
一级网络节点与对应二级网络节点在网络的通信距离取所有网络节点之间距离的平均值；
ss为一级网络节点与对应二级网络节点在网络运行的次数；
二级网络节点在网络的信息增益为：
πjt为二级网络节点在局域网jt中运行的次数；
计算一级网络节点与二级网络节点的相关度为：
实验室连接网络稳定性评分C'为；
评估实验室综合稳定性D'为：
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
本发明创造性的提出将网络通道的稳定性进行评估从而作为实验室设备和消防安全设备的辅助评估参数，进一步提高了系统考评的精确度。
为实验室主体设备稳定性评估单元提供参数依据；在一个实施例中，实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'包括：
通过实验室主体设备的电源评估子单元对实验室设备主体的电源的稳定性进行评分，得到评分A1，实验室主体设备的电源评估子单元评分依据为实验室主体设备的电源电压；
通过开关评估子单元对开关的稳定性进行评分，得到评分A2，开关评估子单元评分的依据为开关的类型、品牌及使用年限；
通过输电线评估子单元对输电线的稳定性进行评分，得到A3；输电线评估子单元评分的依据为输电线的品牌、型号及使用年限；
通过辅助计算机系统评估子单元对辅助计算机系统的稳定性进行评分，得到A3，辅助计算机系统评估子单元评分的依据为辅助计算机系统的版本、计算机各个部件的型号及各个部件的使用年限；
通过综合实验室器材评估子单元对综合实验室器材的稳定性进行评分，得到A4；综合实验室器材评估子单元评分依据为实验室器材的品牌、型号及使用年限；
其中，实验室主体设备的电源评估子单元包括：
多个电源电流电压采集装置，分别设置在实验室主体设备的电源接口处，实验室主体设备通过电源电流电压采集装置后接入实验室电网；
评估平台，分别与电源电流电压采集装置通讯连接；
电源电流电压采集装置包括：
实验室主体设备电源接口，与实验室主体设备电源接头连接，用于给实验室主体设备供电；
接头，接入实验室电网；
电流电压采集模块，与接头连接；
通讯模块，与电流电压采集模块连接；
开关控制模块，分别与电流电压采集模块和实验室主体设备电源接口连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
电流电压采集模块采集实验室主体设备电源的电流电压信息，通过通讯模块发送到评估平台上；评估平台通过电流电压信息对实验室设备主体的电流电压的稳定性进行评估，以电流电压的稳定性评分作为实验室主体设备稳定性评分A'。
通过实验室主体设备的电源评估子单元对实验室设备主体的电源的稳定性进行评分，得到评分A1，通过开关评估子单元对开关的稳定性进行评分，得到评分A2，开关评估子单元评分的主要依据为开关的类型、品牌及使用年限；通过输电线评估子单元对输电线的稳定性进行评分，得到A3；输电线评估子单元评分的主要依据为输电线的品牌、型号及使用年限；通过辅助计算机系统评估子单元对辅助计算机系统的稳定性进行评分，得到A3，辅助计算机系统评估子单元评分的主要依据为辅助计算机系统的版本、计算机各个部件的型号及各个部件的使用年限；通过综合实验室器材评估子单元对综合实验室器材的稳定性进行评分，得到A4；综合实验室器材评估子单元评分依据为实验室器材的品牌、型号及使用年限。实验室主体设备稳定性评分A'为A1、A2、A3和A4之和。
在一个实施例中，开关控制模块包括：MOS开关电路30、光伏供电光耦31、输出电路32、隔离电路33、控制电路34和稳压电路35；
其中，MOS开关电路30包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，其中第一MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的源极相连，第三MOS管Q3的源极和第四MOS管Q4的源极相连；第二MOS管Q2的漏极与第四MOS管的漏极相连后作为第一输入输出端311；第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连后作为第二输入输出端312；第一MOS管Q1的栅极、第二MOS管Q2的栅极、第三MOS管Q3的栅极和第四MOS管Q4的栅极共同连接至输出电路32的输出端；第一MOS管Q1的源极、第二MOS管Q2的源极、第三MOS管Q3的源极和第四MOS管Q4的源极共同连接至隔离电路33的第一输出端；光伏供电光耦31的输入端的发光二极管D301的负极接地；
输出电路32包括第一三极管V1和第二三极管VT2、第一电阻R1，其中，第一三极管V1的集电极连接于隔离电路33的第一输出端，第二三极管VT2的集电极连接于隔离电路33的第一输出端；第一三极管V1和第二三极管VT2的发射极共同连接至第一电阻R1的其中一端，第一电阻R1的另一端即为输出电路32的输出端；第一三极管V1和第二三极管VT2的基极共同连接形成输出电路32的驱动端，输出电路32的驱动端与隔离电路33的第二输出端连接；第一三极管V1和第二三极管VT2的集电极分别为输出电路32的两个输入端，输出电路32的输出端连接至MOS开关电路31的所有MOS管的栅极；输出电路32具有两个输入端，分别连接隔离电路33的第一输出端和第三输出端；
隔离电路33包括第一光耦U1和第二光耦U2以及第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，其中：第一光耦U1的输出端发射极即为该隔离电路33的第一输出端，第二光耦U2的输出端集电极即为该隔离电路33的第三输出端，第一光耦U1的输出端的集电极和第二光耦U2的输出端的发射极共同连接形成该隔离电路33的第二输出端，第四电阻R4连接于隔离电路33的第一输出端和隔离电路33的第二输出端之间，第二电阻R2一端连接于第一光耦U1输入端的发光二极管的正极、另一端连接3.3V电压源，第三电阻R3一端连接于第二光耦U2输入端的发光二极管的正极、另一端连接3.3V电压源，光伏供电光耦31的两个输出端之间并联有电解电容C1和稳压二极管D1；其中，第一、第三输出端分别连接于光伏供电光耦31的两个输出端；
控制电路34包括第五MOS管Q341、第六MOS管Q342、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，其中，第六MOS管Q342的栅极通过第六电阻R6连接于通讯模块的输出端、第六MOS管Q342的源极接地、第六MOS管Q342的漏极连接于第二光耦U2的输入端的发光二极管负极；第五MOS管Q341的栅极通过第五电阻R5接地，源极接地，漏极连接于第一光耦U1的输入端的发光二极管负极；第五MOS管Q341的栅极和第六MOS管Q342的漏极相连；第七电阻R7连接于第六MOS管Q342的栅极和源极之间；第八电阻R8一端连接于第五MOS管Q341的栅极，另一端连接至第一光耦U1输入端的发光二极管正极的第二电阻R2的第二端，同时，第二电阻R2的第二端还连接至3.3V电压；控制电路34连接到隔离电路33的输入端；
稳压电路35包括第一二极管D321和第二二极管D322、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第九电阻R9和第十电阻R10；第三三极管VT3的集电极连接第四三极管VT4的基极；第三三极管VT3的基极连接于第四三极管VT4的发射极，第四三极管VT4的集电极连接于光伏供电光耦31的输入端的发光二极管D301的正极；第一二极管D321的正极和第二二极管D322的正极共同连接于12V的供电电源，第一二极管D321的负极和第二二极管D322的负极共同连接至第三三极管VT3的发射极；第九电阻R9连接于第三三极管VT3的发射极和基极之间，第十电阻R10连接于第四三极管VT4的基极和地GND之间，稳压电路35连接于供电电源和光伏供电光耦31的输入端之间。
上述技术方案的工作原理及有益效果
输出电路32在隔离电路33的输出的作用下形成二次输出，产生控制MOS开关电路30的MOS管导通或截止的开关信号，以使MOS开关电路30的所有MOS管在开关信号的作用下导通或截止。在光伏供电光耦31、隔离电路33、控制电路34以及输出电路32的相互配合工作下，能够使得整个开关电路的高压部分和低压部分全部隔离，高低压之间都是光信号传输，没有电气连接，有效地保护了控制电路免受储能模块强电信号的干扰；另外，能够达到快速驱动MOS开关单元的MOS导通/截止的效果，最大限度降低开关时延和开关器件发热。
本发明还提供一种实验室稳定性综合考评方法，包括如下步骤：
所述获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，ζ为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
所述获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，maxB为实验室安全系统稳定性评分的总分。
所述获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
对综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性的预测值N(y，yj’)：
其中n个综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的预测损失率为yj’，j∈(1，2，3…n)，y为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的的平均损失率；
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的范数损失B(y，yj’)：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的故障变异风险F(y，yj')：
var为综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的风险价值；
计算综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的确权系数S(y，yj')：
评估综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的实验室主体设备稳定性评分A'：
评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
获得实验室安全系统稳定性评分B'为：
设有M'个实验室内消防装置连接WEB端和N'个消防检测装置连接WEB端，实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端的集合分别表示为：
γ＝{1，2，3…M'}；
δ＝{1，2，3…N'}；
实验室内消防装置连接WEB端和消防检测装置连接WEB端共享M'个通信频道；
实验室安全系统的信道模型为：
ρ＝|γ|2a-δΔ；
γ为信道模型的衰落值，服从瑞利分布，γ～CN(0，1)，a表示实验室安全系统中设备的实验室内消防装置与WEB端、消防检测装置与WEB端的评价距离；Δ是网络通信损失指数；
计算WEB端的信噪比TI；
表示实验室内消防装置连接WEB端的发射功率，表示消防检测装置连接WEB端的发射功率，表示实验室内消防装置或消防检测装置连接WEB端资源的复用状态；N0表示系统噪声功率；
计算共同占用第i个频谱的WEB端的连接效率；
ei＝log2(1+TIi)；
计算实验室内消防装置和消防检测装置共同占用第i个频道的WEB端的总功耗；
Wi＝wi+Ec；
wi为连接WEB端的发送功率，Ec为每一个实验室内消防装置和消防检测装置的总电路功率；
计算获得实验室安全系统稳定性评分B'：
评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
分别计算实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点在网络内运行的次数，设一级网络节点在出现q次，二级网络节点出现了p次，判断p与q两个值的大小，取两者比较的小值作为在网络的运行次数，同时将值赋给si，一级网络节点与二级网络节点在网络中运行次数s为：
N”为所有网络节点的总数，当一级网络节点与二级网络节点未在网络运行时，si＝0；
计算一级网络节点到二级网络节点之间的预计通信距离：
一级网络节点与对应二级网络节点在网络的通信距离取所有网络节点之间距离的平均值；
ss为一级网络节点与对应二级网络节点在网络运行的次数；
二级网络节点在网络的信息增益为：
πjt为二级网络节点在局域网jt中运行的次数；
计算一级网络节点与二级网络节点的相关度为：
实验室连接网络稳定性评分C'为；
根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'；
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
本发明方法将实验室分为实验室主体设备、网络系统和消防安全系统三个部分，通过对实验室设备的损失率监控、网络的系统安全性和消防安全系统的稳定性进行综合评估得到的随实验室系统权重变化的稳定性评分。该方法将多因素综合考虑在本发明系统内部，有效解决了实验室系统复杂、评估性差的问题。
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)

1.一种实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，包括：
实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
实验室安全系统稳定性评估单元：用于评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
实验室连接网络稳定性评估单元：用于评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
实验室综合评估单元：用于根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'。
2.根据权利要求1所述的一种实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，所述获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
3.根据权利要求1所述的一种实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，所述获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，maxB为实验室安全系统稳定性评分的总分。
4.根据权利要求1所述的一种实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，所述获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
5.根据权利要求1所述的实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，所述实验室主体设备稳定性评估单元：用于综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'包括：通过实验室主体设备的电源评估子单元对实验室设备主体的电源的稳定性进行评分，得到评分A1，实验室主体设备的电源评估子单元评分依据为实验室主体设备的电源电压；
通过开关评估子单元对开关的稳定性进行评分，得到评分A2，开关评估子单元评分的依据为开关的类型、品牌及使用年限；
通过输电线评估子单元对输电线的稳定性进行评分，得到A3；输电线评估子单元评分的依据为输电线的品牌、型号及使用年限；
通过辅助计算机系统评估子单元对辅助计算机系统的稳定性进行评分，得到A3，辅助计算机系统评估子单元评分的依据为辅助计算机系统的版本、计算机各个部件的型号及各个部件的使用年限；
通过综合实验室器材评估子单元对综合实验室器材的稳定性进行评分，得到A4；综合实验室器材评估子单元评分依据为实验室器材的品牌、型号及使用年限；
其中，所述实验室主体设备的电源评估子单元包括：
多个电源电流电压采集装置，分别设置在实验室主体设备的电源接口处，实验室主体设备通过所述电源电流电压采集装置后接入实验室电网；
评估平台，分别与所述电源电流电压采集装置通讯连接；
所述电源电流电压采集装置包括：
实验室主体设备电源接口，与所述实验室主体设备电源接头连接，用于给实验室主体设备供电；
接头，接入实验室电网；
电流电压采集模块，与所述接头连接；
通讯模块，与所述电流电压采集模块连接；
开关控制模块，分别与所述电流电压采集模块和实验室主体设备电源接口连接。
6.根据权利要求1所述的一种实验室稳定性综合考评系统，其特征在于，所述的评估实验室综合稳定性D'为：
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
7.一种实验室稳定性综合考评方法，其特征在于，包括如下步骤：
对综合实验室器材、辅助计算机系统、输电线、开关和电源的稳定性对实验室主体设备的稳定性进行评估，获得实验室主体设备稳定性评分A'；
评估实验室内消防装置、消防检测装置的稳定性，获得实验室安全系统稳定性评分B'；
评估实验室内物联网连接的稳定性，获得实验室连接网络稳定性评分C'；
根据评分A'、B'、C'及其权重评估实验室综合稳定性D'；
σ为实验室主体设备在实验室的权重值，τ为实验室安全系统在实验室的权重值，为实验室连接网络在实验室的权重值。
8.根据权利要求7所述的一种实验室稳定性综合考评方法，其特征在于，所述的获得实验室主体设备稳定性评分A'执行以下步骤：
获取所述实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率，计算所述实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
其中，V为实验室器材工作的额定电压，I为实验室器材工作的额定电流，P为实验室器材工作的额定功率，Vc为实验室器材工作时的工作电压，Ic为实验室器材工作时的工作电流，Pc为实验室器材工作时的工作功率，ε为实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率；
评估实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值：
其中，F(n,ε)为实验室的器材的工作电压、工作电流、工作功率的稳定性的综合值，εi为实验室的第i个器材工作电压、工作电流、工作功率的综合波动率，n为实验室所含有的器材的总数，为预设的实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的标准波动率；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的k范数损失G(n,ε)：
其中，k为预设值；
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的故障变异系数SD(n,ε)：
评估实验室器材的工作电压、工作电流、工作功率的实验室主体设备稳定性评分A'：
9.根据权利要求7所述的一种实验室稳定性综合考评方法，其特征在于，所述的获得实验室安全系统稳定性评分B'执行以下步骤：
在获取所述稳定性评分时，首先获取所述实验室的温度、二氧化碳浓度、湿度、烟雾浓度、通风程度的指标的值，形成指标向量X，其中通风程度的指标的值为数值化后的值；
首先计算所述得实验室安全系统稳定性第一评分；
其中，ρ1为实验室安全系统稳定性第一评分，Xi为指标向量X的第i个值，Xbi为预设的标准指标向量Xb的第i个值为，i＝1、2、3、4、5，X1为所述实验室的温度，Xb1为预设的实验室的标准温度，X2为所述实验室的二氧化碳浓度，Xb2为预设的实验室的标准二氧化碳浓度，X3为所述实验室的湿度，Xb3为预设的实验室的标准湿度，X4为所述实验室的烟雾浓度，Xb4为预设的实验室的标准烟雾浓度，X5为所述实验室的通风程度数值化后的值，Xb5为预设的实验室的标准通风程度数值化后的值；
其次计算所述得实验室安全系统稳定性第二评分；
ρ2为实验室安全系统稳定性第二评分，为向量X和向量Xb的内积，||X||为指标向量X的模长，||Xb||预设的标准指标向量Xb的模长；
最后，计算实验室安全系统稳定性评分B'
B′＝|ρ1*ρ2|max B
其中，max B为实验室安全系统稳定性评分的总分。
10.根据权利要求7所述的一种实验室稳定性综合考评方法，其特征在于，所述的获得实验室连接网络稳定性评分C'执行以下步骤：
连续获取N次实验室连接网络的一级网络节点与二级网络节点的丢包，并将每次获得的一级网络节点与二级网络节点的丢包的较大值作为丢包值；
计算丢包值的波动值：
其中，K为计算得到的波动值的向量，S为丢包值的向量，Sj为获得的第j次的丢包值，j＝1、2、3…N；
计算波动向量的i次偏差矩li；
Kj为向量K的第j个值；
计算丢包检验值L；
其中，l3为3次偏差矩，即当i＝3时的li，l2为2次偏差矩；
计算实验室连接网络稳定性评分C'；
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