CN111948996B - 一种生物安全实验室智能化管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物安全实验室智能化管理系统及方法，包括消毒控制模块接收消毒指令，并发送至控制模块；控制模块接收消毒指令后，根据门锁执行模块的状态控制消毒控制模块的开启或关闭；人员准入模块根据人员进入请求指令接收人员身份信息，并发送至控制模块；控制模块根据人员身份信息的校验结果和消毒控制模块的运行状态，控制门锁执行模块的开启或关闭。通过消毒控制模块的消毒指令以及门锁执行模块的状态，控制开启消毒模式，避免实验室处于开门状态或实验室有人员时进行消毒；同时在人员请求进入实验室时，同时结合人员身份信息和消毒控制模块的运行状态，控制门锁的开闭，保证人员流动以及实验室内部环境的安全。

Description

一种生物安全实验室智能化管理系统及方法

技术领域

本发明涉及生物安全实验室管理技术领域，特别是涉及一种生物安全实验室智能化管理系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，随着生物安全实验室管理日益严格规范，其相关的标识也越来越多，生物安全实验室在实际运行使用时存在标识排列混乱、冗杂，各类生物安全标识根据实际需求不易灵活组合、删改、补充等情况，且目前生物安全实验室标识的材质一般使用纸质、亚克力等材料，存在标识张贴使用不灵活、无法重复使用、每次更改标识和内容需要重新填写张贴标识等实际问题，造成标识的不美观、使用的不便以及材料的浪费。

随着生物安全实验室的管理越来越严格规范，出台的相关规定要求生物安全实验室在日常管理和使用中有着别于其他普通实验室，如实验室的人口应明确标示出生物防护级别、操作的致病性生物因子等以及特殊情况下的临时标识、进入不同级别生物安全实验室需要穿戴不同的防护设备、实验人员健康状态应符合工作要求、加强型BSL-2级别以上生物安全实验室对负压值、洁净度、温湿度、噪声、照度等有特殊的规定等，同时实验室在人员准入、环境监控、日常消毒等所填写纸质表格记录的任务也日益繁重，这往往占用着实验室工作人员大量的精力，而使其不能更专注于自身工作，且各类纸质记录的使用，不易对其进行查阅和归整保存；其次，在对实验室人员、设备的管理上，仅依靠实验室管理员监督管理，不仅效率低下，而且监管不全面，无法保证人员流动的安全性，而且实验室内设备、药品或生物化工品的存储与使用、实验室内环境的消毒与检测无法实现智能化控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种生物安全实验室智能化管理系统及方法，通过消毒控制模块的消毒指令以及门锁执行模块的状态，控制开启消毒模式，避免实验室处于开门状态或实验室有人员时进行消毒；同时在人员请求进入实验室时，结合人员身份信息和消毒控制模块的运行状态，控制门锁的开闭，保证人员流动以及实验室内部环境的安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种生物安全实验室智能化管理系统，包括：控制模块，与控制模块连接的消毒控制模块、门锁执行模块和人员准入模块；

所述消毒控制模块接收消毒指令，并发送至控制模块；

所述控制模块接收消毒指令后，根据门锁执行模块的状态控制消毒控制模块的开启或关闭；

所述人员准入模块根据人员进入请求指令接收人员身份信息，并发送至控制模块；

所述控制模块根据人员身份信息的校验结果和消毒控制模块的运行状态，控制门锁执行模块的开启或关闭。

第二方面，本发明提供一种生物安全实验室智能化管理方法，包括：

根据接收的消毒指令，判断门锁执行模块是否开启，若关闭，则启动消毒模式，否则不开启消毒模式；

根据人员进入请求指令接收人员身份信息，对人员身份信息进行校验，同时判断消毒控制模块是否运行，若人员身份信息正常且消毒控制模块关闭，控制门锁执行模块开启。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在人员进入实验室时，通过人脸或指纹识别对人员身份进行校验，并同时进行体温测定，对人员健康状态的监测用以确保实验室工作人员的身体健康状况符合相应的工作要求。

本发明在消毒模式开启时，控制门锁处于关闭状态，且在人员进入实验室时，保证消毒模式已关闭，保证人员安全，避免消毒设施的运行对人员造成损伤。

本发明通过终端显示屏上的各类生物安全标识，显示进入实验室开展相关实验活动所需的个人防护和操作要求及相关注意事项，从而确保所开展实验活动的安全性。针对纸质、亚克力等一次性生物安全标识材料无法反复使用，且不易更改、粘贴不便的问题，本发明通过电子设备可实现对生物安全标识的灵活组合使用，便于对各类标识进行自由增加和更改，可反复使用、可视化程度高，有利于减少纸质或塑料废弃物的产生，降低能耗和污染。

本发明针对生物安全实验室需对实验室内环境监测的特殊要求，通过环境监测模块用于按照不同等级生物安全实验室对环境指标的要求对各等级生物安全实验室内负压值、洁净度、温湿度、噪声、照度等指标进行实时监控，如超出各等级生物安全实验室所规定的指标范围则可以发出报警。

本发明针对当前生物安全实验室各项管理集成化程度不高，不够智能化，且普遍使用纸质表格进行记录，造成人力负担重，管理使用不方便的问题，在实现生物安全标识电子化的基础上，集成实验室智能化管理功能，在同一系统中可同时实现对实验人员的准入管理、消毒控制、环境监测与实时预警及各项相关记录、数据的同步保存查阅等，便于实验室工作人员进行相关操作使用，同时降低实验室管理的人力成本和负担，实现整个生物安全实验室管理的电子化和智能化。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的生物安全实验室智能化管理系统结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的人员准入模块实现过程示意图；

图3为本发明实施例1提供的消毒控制模块实现过程示意图；

图4为本发明实施例1提供的实验室内外通讯模块实现过程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种生物安全实验室智能化管理系统，包括中心服务器和电子显示控制终端，其中，电子显示控制终端集成控制模块，与控制模块连接的消毒控制模块、门锁执行模块和人员准入模块；

所述消毒控制模块接收消毒指令，并发送至控制模块；

所述控制模块接收消毒指令后，根据门锁执行模块的状态控制消毒控制模块的开启或关闭；

所述人员准入模块根据人员进入请求指令接收人员身份信息，并发送至控制模块；

所述控制模块根据人员身份信息的校验结果和消毒控制模块的运行状态，控制门锁执行模块的开启或关闭。

在本实施例中，电子显示控制终端可包括多个，均与中心服务器通信，本实施例对一个电子显示控制终端进行说明。

在本实施例中，所述人员准入模块与控制模块对人员身份进行校验以及控制电子门锁的开闭，如图2所示，具体控制过程包括：

在电子显示控制终端集成或外置连接高清摄像头、指纹采集器和红外感应测温探头设备，人员准入模块接收由摄像头和指纹采集器采集的人脸图像和指纹信息，并将该数据传输至中心服务器保存；

当有实验室人员请求进入当前生物安全实验室时，红外感应测温探头感应到人员在电子显示控制终端附近或指纹采集器被触摸时，激活人员准入模块，接收摄像头和/或指纹采集器采集当前人员的人脸图像和/或指纹信息，红外感应测温探头同时采集当前人员体温；

通过与中心服务器中的人脸图像和/或指纹信息数据库进行比对，对采集的当前人员的人脸图像和/或指纹信息进行校验，若当前人员的人脸图像和/或指纹信息通过校验，且体温正常，则判断消毒控制模块是否运行，若未运行，则控制开启门锁，人员可进入实验室，否则门锁不开启；

若当前人员的人脸图像和/或指纹信息未通过校验，和/或体温异常，则控制门锁不开启。

优选的，在电子显示控制终端集成语音播报器，通过语音播报人员准入情况并显示，如姓名、职位/职称、实时照片、请求进入时间，体温等；

优选地，体温信息的校验通过与设定体温阈值进行比较，在本实施例中，体温阈值设为37.3℃，若大于或等于37.3℃，则体温异常，否则，体温正常；

优选地，根据不同实验室人员的职责为不同生物安全实验室的准入权限进行分配，并设定体温阈值，如37.3℃；

优选地，实验室的电子门锁应当按照生物安全实验室的建设要求可以从实验室内部通过按键或其他机械简易操作的方式，在不受控的情况下来一键解锁。

在一些实施例中，若当前人员的人脸图像和/或指纹信息通过校验，但体温异常，则由实验人员自行选择是否打开门锁，若实验人员选择进入，且此时实验室消毒控制模块未运行，则电子门锁开启，实验人员可进入；如此时实验室消毒控制模块正在运行，则电子门锁不开启，同时显示并播报原因。

在本实施例中，所述消毒控制模块与控制模块对实验室的消毒进程进行控制，通过与人员准入模块配合控制电子门锁的开闭，如图3所示，具体控制过程包括：

消毒控制模块接收消毒指令，由控制模块根据消毒指令对所需消毒设备自身状态、连接状态进行校验，校验通过后，同时判断电子门锁是否关闭，若关闭，开启消毒模式；

所述消毒指令包括消毒时间、消毒时长、消毒设备，根据消毒时长，控制消毒设备停止消毒。

优选地，若检测发现消毒设备异常，如设备通讯连接异常或其相关监测指标达到所设定的限值，会在主界面和消毒控制模块界面显示相应的警示消息，供实验室工作人员及时查看并对设备或线路进行检修或更换；

优选地，消毒设备包括紫外线消毒灯、空气净化器、臭氧发生器、含氯消毒剂喷洒装置或消毒机器人等；

可以理解的，含氯消毒剂喷洒装置应集成传感器，用于监测含氯消毒剂有效成分含量，如浓度达不到指定要求，则显示报警，同时该模块可以制订实验室环境定期消毒计划，到期时可通过报警提示对实验室进行环境消毒，由实验室工作人员选择是否进行实际的消毒操作。

优选地，根据消毒指令中设定的消毒时间，可自动对实验室内部进行消毒，无需人为操作；

优选地，在消毒进行状态时，可在电子显示控制终端相关区域显示“消毒中”的状态标识，且控制实验室人员准入模块的电子门锁无法从实验室外部通过授权认证开启；在消毒结束后，显示“可使用”的状态标识，实验室人员准入系统可正常使用；

优选地，消毒控制模块的运行时间、消毒时长、所用消毒设备、实验室房间号等信息自动发送至中心服务器中记录保存；

在本实施例中，电子显示控制终端还包括实验室内外通讯模块，如图4所示，具体为：

当实验室处在使用中状态，实验室内工作人员需要与实验室外人员进行通讯时，实验室内工作人员开启实验室内的紧急通讯开关，此时实验室内外的各项通讯设备，如摄像头、麦克风、扬声器、显示器等全部开启，供实验室内外工作人员通讯，通讯的内容和时间会自动实时记录于中心服务器中供相关人员查阅使用；

当实验室外人员需要与实验室内工作人员进行通讯时，由实验室外电子显示控制终端的通讯模块根据相关通讯设备的连接状况，开启所需的通讯设备，开始通讯并调节合适的音量大小，根据需要保存通讯的内容和时间数据于中心服务器中供相关人员查阅使用。

优选地，实验室内部应安装带控制开关的麦克风和扬声器并安装监控摄像头和电子显示屏；实验室外的电子显示控制终端应具备实现相应功能的设备并与实验室内部的各种通讯设备相连接，便于实验室内外进行音视频通讯使用；

优选地，通讯应按照生物安全实验室建设的要求采用向内通话受控、向外通话非受控的选择性通话方式，通讯的音频、视频数据可实时传输至中心服务器中并保存，供相关人员查阅使用，并可以定期删除。

在本实施例中，电子显示控制终端还包括实验室环境监测模块，用于按照生物安全实验室的管理要求通过布置于实验室内的各种传感器对生物安全实验室内温度、湿度、照度、噪声、洁净度和负压值等环境指标进行实时监测，并将数据实时显示在入口处的电子显示控制终端的特定区域中；

如监测数据超过指定范围，可通过显示屏该区域颜色变换闪烁且扬声器发出报警声的方式来及时告知相关工作人员查看和处理，且其所监测的实验室环境各项数据可以按照生物安全实验室管理的要求及工作人员所设的时间间隔，如间隔不超过1min进行采集，通过网络实时传输并记录于中央服务器的数据库中，以备相关人员查阅和导出；如监测到异常记录，及时通过网络将监测数据传输并记录于中央服务器的数据库中，以备相关人员查阅和导出。

在本实施例中，电子显示控制终端还集成可触控显示屏，通过可触控显示屏进行操作控制的指令输入、显示查看指令执行结果等，并将数据记录发送至中心服务器进行存储，中心服务器可查看相关数据记录，也可对各电子显示控制终端进行一定的控制和操作；

在本实施例中，可触控显示屏界面分为多个显示区，包括实验室状态标识显示区、实验室环境监测数据显示区、生物安全标识显示区、消毒/通讯控制模块区、实验室人员准入信息显示区、实验室提示语和设备状态标识区；

其中，实验室状态标识显示区，用于显示当前生物安全实验室所处状态，如“可使用、污染、消毒中、维护中、使用中、已停用”等，供实验室工作人员识别。

生物安全标识显示区，用于展示当前生物安全实验室所必须的生物安全相关标识，如生物危害标识、指令标识、警告标识、禁止标识、提示标识等，各类标识应符合相应的国家标准或行业标准；其中生物危害标识应注明当前生物安全实验室的等级、实验室名称、病原体名称、责任人和紧急联系电话等项目。其余标识应可根据实验室实际情况自由添加、排列和组合使用。

实验室环境监测数据显示区，用于显示当前生物安全实验室内各种环境数据，如温度、湿度、照度、噪声、洁净度和压力等，可滚动显示；当各项环境监测数据处在所设定的正常范围内时，该区域底色或监测数值显示为绿色，当某项环境监测数据异常时，则该区域底色或相应监测异常数值显示为闪烁红色，以提醒实验室工作人员及时点击此区域进入实验室环境监测模块具体查看相应数据。

消毒/通讯控制模块区，相应图标用于进入各自的模块进行相关操作和查看，其通过点击触控电子显示控制终端相应的图标进入；如点击电子显示控制终端主界面中消毒控制模块按钮时，进入消毒控制模块，该模块界面能显示当前电子显示控制终端所控制的实验室内各消毒设备，如紫外消毒灯、臭氧发生器、含氯消毒剂喷雾等，同时显示与各设备的连接状态，如与各设备处于连接可控状态则在状态一栏显示“正常”，如处于非连接状态则显示“不可用”；

该界面还能对各种消毒设备状态进行监测，如紫外消毒灯的使用时长、含氯消毒剂喷雾装置中消毒剂的剩余量和有效氯含量以及消毒后实验室使用时长等，当消毒设备异常或设备的相关监测指标达到所设定的限值时，会在主界面的消毒控制模块按钮处闪烁显示警示消息，并在消毒控制模块显示具体的警示信息，供实验室工作人员及时查看，该界面有开始、停止和返回按钮，分别用以运行开始消毒、停止消毒和返回主界面使用。

实验室人员准入信息显示区，用于系统对请求进入当前生物安全实验室的人员身份进行核准后在该模块区域显示相关人员图像和准入信息，该显示区可通过红外感应或指纹采集器触控激活实验室人员准入模块的方式来自动开启显示。

实验室提示语区，用于显示进入当前生物安全实验室的一些注意事项、温馨提示等，可通过中心服务器或当前电子显示控制终端编辑相应内容并滚动播放。

设备状态标识区，用于显示当前电子显示控制终端所控制的房间号、机器编号、电池电量、与服务器的联网状态及所控制的相关设备连接状态等信息。

在本实施例中，电子显示控制终端可采用彩色可触控电子显示控制终端(如平板电脑)的方式悬挂于生物安全实验室的入口处。

优选地，该电子显示控制终端其厚度≤20mm，可具有内置电池，在断电且无备用电源的情况下，通过电池供电按照生物安全实验室建设要求，在一定时间内(至少30min)保证工作人员可以正常的出入生物安全实验室；

该终端具有以下配置：集成或外置扬声器，用于语音播报相关信息；集成或外置高清摄像头，用于采集请求进入相应生物安全实验室的人员图像；集成或外置指纹采集器，用于采集请求进入相应生物安全实验室的人员的指纹信息；集成或外置红外线感应测温探头，用于激活人脸识别设备并对请求进入相应生物安全实验室的人员进行体温测定；

可根据生物安全实验室的管理要求定期，如至少每12个月一次提醒实验室使用人员评审整套智能化生物安全实验室电子标识与管理系统，应及时更新相关标识及监测指标和数据，系统各模块的显示内容可以在中心服务器或电子显示控制终端上根据实际需求增添或删除改动；

中心服务器应能够与各实验室入口处电子显示控制终端通过有线或无线网络连接并进行数据传输，具有人机交互界面和数据存储功能，用于用户对系统进行控制、操作和数据的归整、处理并按照一定的模板输出。

实施例2

本实施例提供一种生物安全实验室智能化管理方法，包括：

根据接收的消毒指令，判断门锁执行模块是否开启，若关闭，则启动消毒模式，否则不开启消毒模式；

根据人员进入请求指令接收人员身份信息，对人员身份信息进行校验，同时判断消毒控制模块是否运行，若人员身份信息正常且消毒控制模块关闭，控制门锁执行模块开启。

此处需要说明的是，该方法应用于实施例1所述的生物安全实验室智能化管理系统，该方法所述的步骤与系统中各模块所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容，在此不做赘述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，包括：控制模块，与控制模块连接的消毒控制模块、门锁执行模块和人员准入模块；

所述消毒控制模块接收消毒指令，并发送至控制模块；

所述控制模块接收消毒指令后，根据门锁执行模块的状态控制消毒控制模块的开启或关闭；

所述人员准入模块根据人员进入请求指令接收人员身份信息，并发送至控制模块；

所述控制模块根据人员身份信息的校验结果和消毒控制模块的运行状态，控制门锁执行模块的开启或关闭；

所述消毒控制模块与控制模块对实验室的消毒进程进行控制，通过与人员准入模块配合控制电子门锁的开闭；

该系统还包括可触控显示屏，所述可触控显示屏包括生物安全标识显示区，所述生物安全标识显示区用于显示生物安全实验室的生物安全相关标识；所述可触控显示屏还包括消毒显示区、人员准入显示区、实验室内外通讯显示区和环境监测显示区，用于对消毒控制模块、人员准入模块、实验室内外通讯模块和环境监测模块的处理数据进行显示；所述消毒控制模块显示具体的警示信息，供实验室工作人员及时查看，消毒控制模块界面有开始、停止和返回按钮，分别用以运行开始消毒、停止消毒和返回主界面使用；

该系统还包括中心服务器，用于对人脸图像和指纹信息、人员准入记录、消毒记录、环境监测数据、实验室内外通讯记录进行存储；实验室室内外通讯的内容和时间会自动实时记录于中心服务器中供相关人员查阅使用；

该系统还包括环境监测模块，用于对实验室内温度、湿度、照度、噪声、洁净度和负压值的环境指标进行实时监测，并将监测数据进行实时显示，如超出各等级生物安全实验室所规定的指标范围则可以发出报警。

2.如权利要求1所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，所述消毒控制模块接收消毒指令，由控制模块根据消毒指令对所需消毒设备自身状态、连接状态进行校验，校验通过后，同时判断门锁执行模块是否关闭，若关闭，则开启消毒模式；否则，不启动消毒模式。

3.如权利要求2所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，所述消毒设备包括紫外线消毒灯、空气净化器、臭氧发生器、含氯消毒剂喷洒装置或消毒机器人，当所述消毒设备异常或相关监测指标达到所设定限值时，由控制模块发出报警指令。

4.如权利要求1所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，所述人员准入模块接收当前人员的人脸图像和/或指纹信息，同时采集当前人员体温信息，对当前人员的人脸图像和/或指纹信息进行校验，若当前人员的人脸图像和/或指纹信息通过校验，且体温正常，则判断消毒控制模块是否运行，若未运行，则控制开启门锁执行模块，否则门锁执行模块不开启；

若当前人员的人脸图像和/或指纹信息未通过校验，和/或体温异常，则控制门锁执行模块不开启。

5.如权利要求1所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，该系统还包括实验室内外通讯模块，所述实验室内外通讯模块采用向内通话受控、向外通话非受控的选择性通话方式。

6.如权利要求1所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，所述生物安全相关标识包括生物危害标识、指令标识、警告标识、禁止标识和提示标识，所述生物危害标识注明当前生物安全实验室的等级、实验室名称、病原体名称和责任人。

7.一种生物安全实验室智能化管理方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种生物安全实验室智能化管理系统，其特征在于，包括：

根据接收的消毒指令，判断门锁执行模块是否开启，若关闭，则启动消毒模式，否则不开启消毒模式；

根据人员进入请求指令接收人员身份信息，对人员身份信息进行校验，同时判断消毒控制模块是否运行，若人员身份信息正常且消毒控制模块关闭，控制门锁执行模块开启。

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