CN111738673A - 一种实验数据采集管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种实验数据采集管理系统，包括实验原始数据存储模块、实验数据采集移动客户端和实验数据管理服务端；实验原始数据存储模块和实验数据采集移动客户端分别通过网络与实验数据管理服务端通信；实验原始数据存储模块用于存储由各仪器设备产生的实验原始数据，该模块通过局域网或互联网与各仪器设备的计算机相连，实验原始数据存储模块通过局域网或互联网与实验数据管理服务端相连，实验数据管理服务端能够读取并管理实验原始数据存储模块中的目录和文件信息。本发明用户实验时可将实验原始数据直接远程保存在系统数据存储模块中，无手工上传实验原始数据过程。

Description

一种实验数据采集管理系统及方法

技术领域

本发明属于实验数据管理技术领域，特别涉及一种实验数据采集管理系统及方法。

背景技术

一份完整的实验数据通常由实验原始数据和实验附属数据共同构成，本文中所述的“实验原始数据”是指由仪器设备直接产生的实验数据，“实验附属数据”是指所有与所做实验相关的，且不能直接从上述实验原始数据中获得的有用数据，包含但不限于实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员信息等。

在实验室中，实验原始数据通常分散地存储于各个仪器设备的计算机中，由实验人员通过光盘等移动介质拷贝到个人计算机后进行分析，实验附属数据多被实验人员记录在个人纸质的实验记录本中。随着时间推移、人员更替，纸质记录丢失，实验原始数据由于缺失相关的附属数据，很难被再利用，造成宝贵数据资源的浪费。

针对以上实验原始数据和实验附属数据分散保存导致后续数据无法再利用的问题，目前主要有两类解决方案。

第一类方案为事后上传型采集系统，即做完实验后，由用户自行将实验原始数据和对应的附属数据上传至系统统一存储管理。这类方案会增加用户工作量，用户做完实验后会有额外的数据上传操作，尤其是对实验附属数据，要求用户将实验记录本上的记录再次填写到上传系统中，属重复操作，用户体验差，收集效果不理想。

第二类方案为配备专用硬件采集器或客户端的数字化采集系统。这类方案通常将数据采集器与实验设备直接相连，或在实验设备电脑上安装专用数据采集客户端，可以自动化完成数据的采集与存储，但是采集系统与设备耦合程度高，针对不同设备需要定制开发，实施成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验数据采集管理系统及方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种实验数据采集管理系统，包括实验原始数据存储模块、实验数据采集移动客户端和实验数据管理服务端；实验原始数据存储模块和实验数据采集移动客户端分别通过网络与实验数据管理服务端通信；实验原始数据存储模块用于存储由各仪器设备产生的实验原始数据，该模块通过局域网或互联网与各仪器设备的计算机相连，实验原始数据存储模块通过局域网或互联网与实验数据管理服务端相连，实验数据管理服务端能够读取并管理实验原始数据存储模块中的目录和文件信息；

实验数据采集移动客户端用于实验数据采集录入，实验数据采集移动客户端通过无线网络或运营商提供的移动网络与实验数据管理服务端通信；

实验数据管理服务端用于实验数据字段配置及实验原始数据和实验附属数据的存取、管理、关联匹配和检索应用。

进一步的，实验数据管理服务端还连接有实验数据采集PC客户端和实验数据采集传感器；实验数据采集PC客户端用于实现在PC端录入实验附属数据，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连；实验数据采集传感器通过传感器采集实验原始数据、实验附属数据，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连。

进一步的，实验数据管理服务端包括实验数据字段配置模块、实验数据管理模块、实验数据全文检索模块、用户管理模块、设备管理模块、实验室管理模、项目管理模块和样品管理模块；实验数据字段配置模块用于根据仪器设备和实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置，具有基于浏览器的图形操作界面，配置字段类型包括：字符串型、数值型、文件型、选择型和容器型；实验数据管理模块用于为来自不同采集渠道的实验原始数据和实验附属数据提供存取、关联匹配、上传、下载、编辑、导出服务；实验数据全文检索模块用于实验原始数据和实验附属数据的全文检索服务；用户管理模块用于用户及其权限的管理维护；设备管理模块用于各仪器设备的管理配置；实验室管理模用于实验室信息的配置管理；项目管理模块用于项目信息的管理维护；样品管理模块用于样品信息的管理维护。

进一步的，实验数据采集移动客户端包含用户登录模块、实验记录录入模块、项目管理模块和个人信息管理模块；其中实验记录模块完成实验附属数据和部分实验原始数据的录入，包含实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员信息和必要的实验数据；实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目由用户自由输入，预定义条目由实验数据管理服务端中的实验数据字段配置模块生成。本APP可调用手机摄像头和语音录入模块进行录入。本APP支持录入信息离线存储。

进一步的，实验原始数据存储模块为仪器设备的计算机提供网络存储服务，在仪器设备的计算机上映射网络驱动器，生成用于实验原始数据存储的网络盘符，实验时直接将实验原始数据保存在网络盘符指定的文件夹内，实现实验原始数据的网络存储。

进一步的，一种实验数据采集管理方法，包括以下步骤：

步骤1，在实验数据管理服务端或实验数据采集移动客户端完成注册和设备授权；

步骤2，在实验数据管理服务端的实验数据字段配置模块根据仪器设备和实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置；

步骤3，进行实验记录时，打开安装在手机或Pad上的实验数据采集APP，输入用户名密码登陆，登陆成功后依次选择本次实验的实验室和设备，新建本次实验，新建实验时选择本次实验所属的项目，项目选择完成后APP自动根据实验日期和项目名称生成唯一的实验编号，确认后完成实验新建，进入实验记录录入界面，实验记录录入界面录入实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员姓名和必要的实验数据，上述信息根据需要有选择性的进行录入，实验记录以样品为单位，样品名称以层级形式组织，具体信息条目记录在样品名称下方，形成树形结构；实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目自由输入，预定义条目从步骤2中预定义字段中直接选取，除文字录入外，调用手机摄像头和语音录入模块进行录入；

步骤4，使用仪器设备进行实验，保存实验数据时，将数据保存文件夹选择为实验原始数据存储模块映射的网络磁盘下的指定文件夹；网络磁盘下的一种文件夹规划方案为：网络存储服务器根目录/实验室名/设备名/用户名/实验编号，该处实验编号与步骤3中APP生成的本次实验编号保持一致，步骤3和步骤4可交替进行；

步骤5，完成步骤3和4后，在浏览器上打开实验数据管理服务端web页面，输入用户名和密码，进入系统后选择对应的实验室、实验设备和实验编号，进入数据查看界面，该界面会同时展示本次实验的原始数据和在APP上记录的实验附属数据，原始数据和附属数据的匹配由系统根据实验和样品的命名规则自动完成，在该页面对该次实验的原始数据和附属数据进行整体打包下载；

步骤6，在实验数据管理服务端的实验数据全文检索模块输入关键字，对实验原始数据和实验附属数据进行全文检索。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明专利通过实验原始数据网路存储和数据采集APP的综合运用，实现了完整实验数据的电子化保存，由于使用移动客户端作为数据录入工具，与仪器设备耦合度低，使得采集系统部署灵活，使用方便，实施成本低。

本发明用户实验时可将实验原始数据直接远程保存在系统数据存储模块中，无手工上传实验原始数据过程。

本发明使用实验数据采集移动客户端代替实验记录本，用户可通过专用APP快速在手机或Pad上录入实验附属数据，此外，APP可调用手机摄像头和语音录入模块，进一步丰富了录入形式，提高了录入效率。

本发明系统对实验原始数据和实验附属数据能够进行自动关联匹配，并提供整体打包下载和全文检索服务。

本发明数据采集移动客户端和实验设备的计算机之间无直接通讯，系统耦合程度低，加之系统可根据不同设备和实验项目灵活定制数据录入字段，使得系统普适性高，实施成本低。

附图说明

图1一种实验数据采集管理系统结构示意图；

图2一种实验数据采集管理方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1和图2，本发明所述的一种实验数据采集管理系统，包括：实验数据采集移动客户端、实验数据采集PC客户端(可选)、实验数据采集传感器(可选)、实验原始数据网络存储模块、实验数据管理服务端，系统结构示意图如图1所示。

1.实验原始数据存储模块

主要负责存储由各仪器设备产生的实验原始数据，该模块通过局域网或互联网与各仪器设备的计算机相连，一种可用的数据连接方式为：将网络存储服务器在上述计算机上映射网络驱动器，生成用于实验原始数据存储的网络盘符，用户实验时可像保存本地数据一样直接将实验原始数据保存在网络盘符指定的文件夹内，从而实现实验原始数据的网络存储。其中，网络磁盘下的一种文件夹规划方案为：网络存储服务器根目录/实验室名/设备名/用户名/实验编号，如58.206.22.91/camplab/Ti 950/Rui Ma/20200126Mg，该目录表示网络存储服务器地址为58.206.22.91，实验室名称为camplab，实验设备名称为Ti 950，实验人姓名为Rui Ma，实验编号为20200126Mg，实验标号开头8位数字为实验日期，上述实验编号需与APP上的该次实验编号保持一致。

此外，该模块通过局域网或互联网与实验数据管理服务端相连，实验数据管理服务端可读取并管理实验原始数据存储模块中的目录和文件信息。

2.实验数据采集移动客户端(以下简称：APP)

主要为了替代用户纸质实验记录本，用户通过在手机或Pad上安装的实验数据采集APP录入实验数据(主要是实验附属数据)。本APP主要包含用户登录模块，实验记录录入模块，项目管理模块和个人信息管理模块等。其中实验记录模块完成每次实验的纪录录入，包含不限于实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员信息和必要的实验数据。实验记录以样品为单位，样品名称按照属性和实验条件以层级形式组织，如200-c表示经200℃处理的C类样品，该处样品名称应与存储模块上对应实验原始数据文件名上的样品名称保持一致。具体信息条目记录在样品名称下方，形成树形结构。实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目由用户自由输入，预定义条目由实验数据管理服务端中的实验数据字段配置模块生成。本APP可调用手机摄像头和语音录入模块进行录入，本APP支持录入信息离线存储，本APP通过无线网络或运营商提供的移动网络与实验数据管理服务端通信。

3.实验数据采集PC客户端

主要为了实现用户在PC端录入实验数据，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连，为系统可选模块。

4.实验数据采集传感器

主要是通过传感器采集实验原始数据、实验附属数据(如实验环境温度、湿度等)，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连，为系统可选模块。

5.实验数据管理服务端

主要负责实验数据字段配置及实验原始数据和实验附属数据的存取、管理、关联匹配和检索应用。具体包括以下子模块：

i)实验数据字段配置模块负责根据仪器设备或实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置。如针对Ti 950设备上的纳米力学测试实验，可预选配置如下字段：材料类型(单选：1.金属块体2.薄膜3.生物样品4.其他(纯文本)，样品尺寸(文本)，微观组织(富文本)，加载方式(单选：1.力控制2.位移控制)。

j)实验数据管理模块为来自不同采集渠道(如：实验数据采集移动客户端、实验数据采集PC客户端、实验数据采集传感器、原始数据存储模块)的实验原始数据和实验附属数据提供存取、关联匹配、上传、下载、编辑、导出服务。其中一种数据关联匹配方案为：通过分析实验原始数据的文件存储路径及文件命名规则，比对实验数据采集APP保存的实验信息，按照“实验室/设备/实验人员姓名/实验编号/样品编号”逐层匹配。匹配完成的实验原始数据和实验附属数据在web界面联动查看，并进行打包下载。

k)实验数据全文检索模块负责实验原始数据和实验附属数据的全文检索，为系统可选模块。

l)用户管理模块负责本系统用户及及其权限的管理维护。

m)设备管理模块负责本系统中各仪器设备的管理配置。

n)实验室管理模块负责系统内实验室信息的配置管理，为系统可选模块。

o)项目管理模块负责项目信息的管理维护，各类实验数据可关联至项目。

p)样品管理模块负责样品信息的管理维护。

一种实验数据采集管理方法，包括以下具体实施步骤：

1.在实验数据管理服务端或实验数据采集移动客户端完成用户注册和设备授权。

2.在实验数据管理服务端的实验数据字段配置模块根据仪器设备和实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置。如针对Ti 950设备上的纳米力学测试实验，可预选配置如下字段：材料类型(单选：1.金属块体2.薄膜3.生物样品4.其他(纯文本)，样品尺寸(文本)，微观组织(富文本)，加载方式(单选：1.力控制2.位移控制)。

3.进行实验记录时，打开手机或平板上的实验数据采集APP，输入用户名密码登陆，登陆成功后依次选择本次实验的实验室和设备，新建本次实验，新建实验时选择本次实验所属的项目(如项目列表中未出现要选的项目，可到APP的项目管理模块新增项目)，项目选择完成后APP自动根据实验日期和项目名称生成唯一的实验编号，如20200125Mg，确认后完成实验新建，进入实验记录录入界面，实验记录录入界面录入实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员姓名和必要的实验数据，上述信息根据需要有选择性的进行录入，实验记录以样品为单位，样品名称以层级形式组织，具体信息条目记录在样品名称下方，形成树形结构。实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目用户自由输入，预定义条目用户从第2步中预定义字段中直接选取，处文字录入外，用户可调用手机摄像头和语音录入模块进行录入。

4.使用仪器设备进行实验，保存实验数据时，将数据保存文件夹选择为实验原始数据存储模块映射的网络磁盘下的指定文件夹。网络磁盘下的一种文件夹规划方案为：网络存储服务器根目录/实验室名/设备名/用户名/实验编号(与APP上生成的本次实验编号保持一致)。如58.206.22.91/camplab/Ti 950/Rui Ma/20200126Mg，该目录表示网络存储服务器地址为58.206.22.91，实验室名称为camplab，实验设备名称为Ti 950，实验人姓名为Rui Ma，实验编号为20200126Mg，实验标号开头8位数字为实验日期。第3和第4步可交替进行。

5.完成第3和第4步后，在浏览器上打开实验数据管理服务端web页面，输入用户名和密码，进入系统后选择对应的实验室、实验设备和实验编号，进入数据查看界面，该界面会同时展示本次实验的原始数据和在APP上记录的附属数据，原始数据和附属数据的匹配由系统根据实验和样品的命名规则自动完成，用户可在该页面对该次实验的原始数据和附属数据进行整体打包下载。

6.在实验数据管理服务端的实验数据全文检索模块输入关键字，对实验原始数据和实验附属数据进行全文检索。

Claims (6)

1.一种实验数据采集管理系统，其特征在于，包括实验原始数据存储模块、实验数据采集移动客户端和实验数据管理服务端；实验原始数据存储模块和实验数据采集移动客户端分别通过网络与实验数据管理服务端通信；实验原始数据存储模块用于存储由各仪器设备产生的实验原始数据，该模块通过局域网或互联网与各仪器设备的计算机相连，实验原始数据存储模块通过局域网或互联网与实验数据管理服务端相连，实验数据管理服务端能够读取并管理实验原始数据存储模块中的目录和文件信息；

实验数据采集移动客户端用于实验数据采集录入，实验数据采集移动客户端通过无线网络或运营商提供的移动网络与实验数据管理服务端通信；

实验数据管理服务端用于实验数据字段配置及实验原始数据和实验附属数据的存取、管理、关联匹配和检索应用。

2.根据权利要求1所述的一种实验数据采集管理系统，其特征在于，实验数据管理服务端还连接有实验数据采集PC客户端和实验数据采集传感器；实验数据采集PC客户端用于实现在PC端录入实验附属数据，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连；实验数据采集传感器通过传感器采集实验原始数据、实验附属数据，该客户端通过网络与实验数据管理服务端相连。

3.根据权利要求1所述的一种实验数据采集管理系统，其特征在于，实验数据管理服务端包括实验数据字段配置模块、实验数据管理模块、实验数据全文检索模块、用户管理模块、设备管理模块、实验室管理模、项目管理模块和样品管理模块；实验数据字段配置模块用于根据仪器设备和实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置，具有基于浏览器的图形操作界面，配置字段类型包括：字符串型、数值型、文件型、选择型和容器型；实验数据管理模块用于为来自不同采集渠道的实验原始数据和实验附属数据提供存取、关联匹配、上传、下载、编辑、导出服务；实验数据全文检索模块用于实验原始数据和实验附属数据的全文检索服务；用户管理模块用于用户及其权限的管理维护；设备管理模块用于各仪器设备的管理配置；实验室管理模用于实验室信息的配置管理；项目管理模块用于项目信息的管理维护；样品管理模块用于样品信息的管理维护。

4.根据权利要求1所述的一种实验数据采集管理系统，其特征在于，实验数据采集移动客户端包含用户登录模块、实验记录录入模块、项目管理模块和个人信息管理模块；其中实验记录模块完成每次实验附属数据和部分实验原始数据的录入，包含实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员信息和必要的实验数据；实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目由用户自由输入，预定义条目由实验数据管理服务端中的实验数据字段配置模块生成。

5.根据权利要求1所述的一种实验数据采集管理系统，其特征在于，实验原始数据存储模块为仪器设备的计算机提供网络存储服务，在仪器设备的计算机上映射网络驱动器，生成用于实验原始数据存储的网络盘符，实验时直接将实验原始数据保存在网络盘符指定的文件夹内，实现实验原始数据的网络存储。

6.一种实验数据采集管理方法，其特征在于，基于权利要求1至5任意一项所述的一种实验数据采集管理系统，包括以下步骤：

步骤1，在实验数据管理服务端或实验数据采集移动客户端完成注册和设备授权；

步骤2，在实验数据管理服务端的实验数据字段配置模块根据仪器设备和实验项目需求对将要存储的数据字段进行预先配置；

步骤3，进行实验记录时，打开安装在手机或Pad上的实验数据采集APP，输入用户名密码登陆，登陆成功后依次选择本次实验的实验室和设备，新建本次实验，新建实验时选择本次实验所属的项目，项目选择完成后APP自动根据实验日期和项目名称生成唯一的实验编号，确认后完成实验新建，进入实验记录录入界面，实验记录录入界面录入实验目的背景、样品信息、设备信息、实验方法、测试条件、环境信息、人员姓名和必要的实验数据，上述信息根据需要有选择性的进行录入，实验记录以样品为单位，样品名称以层级形式组织，具体信息条目记录在样品名称下方，形成树形结构；实验信息条目包含自定义条目和预定义条目两类，自定义条目自由输入，预定义条目从步骤2中预定义字段中直接选取，除文字录入外，调用手机摄像头和语音录入模块进行录入；

步骤4，使用仪器设备进行实验，保存实验数据时，将数据保存文件夹选择为实验原始数据存储模块映射的网络磁盘下的指定文件夹；网络磁盘下的一种文件夹规划方案为：网络存储服务器根目录/实验室名/设备名/用户名/实验编号，该处实验编号与步骤3中APP生成的本次实验编号保持一致，步骤3和步骤4可交替进行；

步骤5，完成步骤3和4后，在浏览器上打开实验数据管理服务端web页面，输入用户名和密码，进入系统后选择对应的实验室、实验设备和实验编号，进入数据查看界面，该界面会同时展示本次实验的原始数据和在APP上记录的实验附属数据，原始数据和附属数据的匹配由系统根据实验和样品的命名规则自动完成，在该页面对该次实验的原始数据和附属数据进行整体打包下载；

步骤6，在实验数据管理服务端的实验数据全文检索模块输入关键字，对实验原始数据和实验附属数据进行全文检索。

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