CN115564398A - 一种基于智能合约的智慧检测实验室系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，包括：对实验室资源及检测项目分析，配置基础数据；部署传感设备将检测数据归一处理为.dat文件；开展检测项目、原始记录格式、报告表格、报告模板、登录模板、条码格式、RFID写入格式基础配置；样品登录、客户信息和设备管理、任务分工、试验记录、收费单管理环节按权责及资源匹配后建立模型，创建工作流；委托书以代码方式上传后编写智能合约系统。本发明聚焦为客户提供有价值的服务，把分析实验室整体环境及全链条业务流程为管理对象，依托物联网+区块链技术实现对实验室资源和业务的全面管理，以达到提高实验室的工作效率、业务能力、数据质量和降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于实验室智慧管理技术领域，具体涉及一种基于智能合约的智慧检测实验室系统。
背景技术
随制造强国战略的实施及全面质量管理要求的不断深化，要求第三方检测实验室具有更好的及时性、准确性，尤其对相关信息的有效溯源提出了新的要求，因此第三方检测实验室的智慧化水平提升迫在眉睫。
实验室作为学校或科研单位的一个重要组成部分，管理的优劣对其的发展具有重要的作用。传统的实验室管理模式大多是手工操作，对于实验室的使用与维护没有档案记录或者多以纸张形式进行记录、保存，造成后期信息查询困难，从而不利于提升实验室管理的效率和水平。随着信息技术的不断发展，计算机技术、网络技术以及数据库技术越来越多地被应用在各类管理中，使用信息系统对实验室进行管理将成为未来的趋势。计算机技术的应用，将使管理手段更加完善，管理数据更加统一、严谨。从相对单一的实验室维护升级成为集课程管理、人员管理、资产管理、统计管理于一体的全程化实验室管理系统，另外也从实验员单独管理实验室的模式变为由院校领导、授课教师、实验员和学生共同参与的管理模式，从而大大提高了实验室的管理质量。
随着实验室规模及检测项目的不断扩大，各种实验信息的数量将急剧增加，大量数据或者信息的保存、传递和利用就会变成一件相当具有挑战性的工作，管理的难度和工作量都相当大，现有智慧检测实验室通常集中在检测过程流程的自动化、信息传递的高效性等方面，但针对实验室认可准则最大限度地分析利用数据以提升客户满意度方面尚有很大不足。
因此，为了解决上述问题，本文提出一种基于智能合约的智慧检测实验室系统。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明设计了一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，以实验室认可准则作为指导，聚焦为客户提供有价值的服务，把分析实验室整体环境及全链条业务流程为管理对象，依托物联网+区块链技术实现对实验室资源和业务的全面管理，以达到提高实验室的工作效率、业务能力、数据质量和降低成本的目的；作为智慧化建设实验室建设工具，可匹配于多种类别实验室优化升级改造。
为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：建立实验室特征画像；首先，对实验室资源及检测项目进行分析，对检测项目、设备参数、受控标准、客户类别及关键信息台账、报告质量评价、历史客户满意度调查情况等基础数据进行审核、筛选、排序预处理；为批量处理上述项目中的半结构化或非格式化文本及图像数据，利用多源数据抽取技术将文本及图像中的关键参数采集、转换、加载等至本地数据资源池，按属性数据如检测能力信息及行为数据如客户满意度、报告质量等类别进行分类标识；其次，实施实验室关键数据标签建模，利用K均值聚类法对数据进行分组使目标函数
达最小值。
Step2：实验室物联网化设置；首先，针对不同类型的检测设备为节约资源并兼顾部署的便利性，采用接口文件采集、实时接口、检测结果CCD图像实时采集三种方式，针对设备厂商已公开或具备接入系统条件的数据利用接口或实时接口的方式进行数据采集，针对端口封闭或开发困难的检测设备部署CCD成像终端，通过实时ORC的方式处理为结构化数据文件；其次，进行数据抽取及集成，利用ETL能力，实现数据的批量抽取、转换、加载，将汇总后的检测数据统一处理为.dat文件保存至本地资源池。再次，每组检测装置就地部署RFID标签及读写设备作为样品信息读写、检测设备空闲状态以及流程核对的终端，所产生的信息作为辅助校验信息录入本地资源池。
Step3：实验室检测基础信息配置；首先，编制可兼容表格文件的敏捷型结构化模板对检测信息数据结构化；其次，利用实验室画像的不同标签设置灵活可变的数据导入表格模板，匹配受控文件开展检测项目、原始记录格式、报告表格、报告模板、登录模板、条码格式、RFID写入格式基础配置；
Step4：创建检测流程管理模型；首先，根据实验室认可准则及优化分析的实验室管理流程图将送检样品登录、客户信息管理、客户设备管理、送检任务分工、试验记录填写、收费单管理环节按权责及资源匹配后建立模型，根据实验室画像数据标签，匹配RFID终端获取的设备状态占用数据采用随机指派方式发挥实验室最大效能，根据物联网传感数据集成结果作为输入量，采用程序法求解随机任务指派模式下的最优解
其中
以提升检测效率。
Step5：实施报告管理及合约管理；首先，基于各实验室资源池分布式部署的方式，利用网络实现实验室操作员、管理员与设备数据的点对点通讯，检测结果数据作为感知层的控制关键环节，以实验室地理位置作为划分区域的标准，每个划分出的区域具有一个物联网节点，并以轻节点SD的方式记录本节点的信息，管理端数据库按主节点MD的方式接入区块链。其次，进行以设备标识码及样品编码为对象进行身份验证。受益于物联网设备的ID唯一性及可信性，在设备入网注册时通TCP/IP协议对系统采集设备信息进行加密后传输到对应地址中，设备ID将存储在本地资源池中。最后，在区块链层将客户委托书作为双方合约的初始基础部署智能合约与数据感知层进行交互，其中本地资源池中的检测数据上传至区块链层中的智能合约进行验证，智能合约根据预设的阈值触发条件判断后对感知数据层下达合成检测报告的指令，同时按合约扣减客户缴纳检测保证金完成履约。
本发明的有益效果是：
(1)提升检测效率
传统的自动化检测实验室其模式重在单个项目检测过程的自动化，对于一个测试项目分布在不同测试场所的，因信息传递不及时而增加样品分析周期的事件是极易发生的；同时，因实验设备间接口技术的限制往往无法实时传递信息的结果客观上也使得样品分析数据的汇总需要更多的时间委托方想了解样品测试的状态也很不方便；
本系统采用智慧化终端，将实验室内与样品相关的所有信息都可以实时地反映在实验室信息化建设的应用终端上，各类用户凭授权均能便利地查到自己所关心的信息；对于涉及不同测试点项目的样品，具备物联网特征的试验装置将分布式布置的数据源以轻节点方式进行发布，具有信息实时反映且能数据可靠溯源的特点，相关工作人员可以及时得到所需的信息，从而可加快一些关联项目的分析过程；数据生成后通过自动汇总功能，自动生成所需报告，减少了人工汇总数据的时间。
(2)提高分析结果的可靠性
基于智能合约的智慧检测实验室系统可以使实验人员及时了解与样品相关的全面信息，因此最大限度地减少了不同测试项目分析数据相互矛盾的情况；分布式数据存储系统提供的数据自动上传功能，由于消除了人为的因素，也可以提高分析结果的可靠性；基于实验室认可准则建设的智慧化系统，将保证实验室分析数据可靠性的各种措施落到实处，从而从另一个层面提供了对实验室分析数据可靠性的制度性保证；
(3)提升对复杂分析问题的处理能力及客户满意度
基于智能合约的智慧检测实验室系统可以方便地对实验室曾经做过的分析样品和结果进行综合分析，物联网特征的检测系统通过数据感知将系统存有的历史数据的检索，有可能可以得到一些对实际问题处理的有价值的信息；采用solidity编写智能合约的系统将根据条件判断自动履约生效发送相关检测报告，提升客户的满意度；此外，智慧检测实验室系统将整个实验室的各类资源有机地整合在一起，从而为研究人员更有效地利用实验室资源解决各自的实际问题创造了条件，也间接提高了整个实验室在处理复杂分析问题方面的能力；
(4)实现实验室资源的集约化
基于智能合约的智慧检测实验室系统的一个重要特点是将原来分散在各处的信息资源，以分布式部署的方式进行有机地整合，任何有授权的工作人员都可在终端上了解到实验设备、方法、技术资料、人员状态、委托测试样品数、实验室耗材等方面的信息，为评估资源利用提供了有利条件；管理人员也可以利用系统实时了解实验室内各台设备和人员的工作状态、不同专业待分析样品数量等信息，最大程度地减少资源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明具体的存储结构；
图3是本发明部署方式；
图4是本发明部署完成后在PC端的功能界面；
图5是本发明权限设置及身份认证界面；
图6是本发明灵活型报告表格设置界面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
以能源行业第三方检测实验室功能设置与优化提升为基础，建设了应用该方法建设了具有物联网特征的检测实验室，部署了基于基于智能合约的智慧检测实验室系统，具体实施步骤及成效如下：
1.实验室特征画像的建立
(1)根据CNAS复审要求及实验室业务实际，筛选进入该建设体系的实验室范围，盘点设备参数及检测项目情况，明确实验室关键技术能力为高电压设备性能测试、金属材料性能测试、绝缘油气性能测试、电测仪表校准，通过定量录入检测项目、设备参数、受控标准、客户类别及关键信息台账、报告质量评价、历史客户满意度调查情况等基础数据后筛选、排序实施基础信息的预处理，结构化处理后得到该实验室基础信息数据库。
(2)实施实验室关键数据标签建模，利用K均值聚类法对数据进行分组，即上述项目中将具有同一特征的数据聚集到一组内，设定一个整数K点和一个具有n个数据的相关的样本集G＝{g1,g2,g3...gn}，使目标函数
达最小值，本例通过调用实验室客户群体及满意度、检测报告出具的时效性、检测项目的集中度等参数，快速获得目标实验室的核心优势及业务分布特点。利用上述分析，获取实验室平均报告周期为18日、设备平均利用率达92％但同类少量设备利用率低于50％，需要进行任务优化调度。
2.实验室物联网化设置
(1)考虑到设备种类及输出接口的不统一问题，除电测仪表校验设备具备实时数据采集功能外，其余台套设备难以实时数据库接口接入均采用安装屏幕扫描终端传感器的方式进行数据抓取，按类别及实验室物理位置将材料力学性能实验室、材料理化性能实验室、油气分析实验室、电测计量实验室、热工实验室、电力设备特性检测实验室6类192项检测项目的输出结果中的PDF格式文件校验后存入本地数据资源池。
(2)进行数据抽取及集成，利用所开发系统的ETL能力，实现数据的批量抽取、转换、加载，将汇总后的检测数据统一处理为.dat文件保存至本地资源池。
(3)对6类实验室中的每组检测装置就地部署RFID标签64枚及读写器18台，其功能为样品信息读写、检测设备空闲状态以及流程核对，所产生的信息作为辅助校验信息录入本地资源池。
3.实验室检测基础信息配置
(1)非结构化及半结构化信息处理：结合原生产信息MIS系统抽取报告及记录表格，将报告及记录表格已导入的方式录入报告编辑器，分别形成原始记录、报告输出标准模板；
(2)结构化信息处理：对检测项目细分结构、检测人员登录信息、样品条码格式、RFID数据写入格式按受控文件中的程序文件实施基础配置。其中RFID写入数据格式为[设备编码/执行任务序号]，样品条码按实验室管理规范流水号顺序编制。
(3)检测设备状态信息采集：18台套RFID终端实时生成的信息作为辅助校验信息录入本地资源池。
4.创建检测流程管理模型
(1)根据实验室认可准则及优化分析的实验室管理流程图将送检样品登录、客户信息管理、客户设备管理、送检任务分工、试验记录填写、收费单管理环节按权责及资源匹配，根据实验室画像数据标签，匹配RFID终端获取的设备状态占用数据采用随机指派方式发挥实验室最大效能，具体步骤如下：
设该实验室检测任务集合为{t1,t2,t3...tn}，对用检测项目的空闲设备集合为{p1,p2,p3...pn}，则其任务指派用时模型表达为
其中
表示第i台设备完成第j项任务的时间，由随机区间的两个端点分别为随机变量控制。
(2)确定如下三个约束条件：一项检测任务只能分配至一台检测设备、一台设备同一时间仅能完成一个被试件的检测、样品状态仅为已分配或未分配两种状态。
(3)根据物联网传感数据集成结果作为输入量，采用程序法求解
其中
利用函数求解结果进行检测流程的优化管控。
5.实施报告管理及合约管理
(1)针对6类实验室资源池分布式部署的方式，利用网络实现实验室操作员、管理员与设备数据的点对点通讯，检测结果数据作为感知层的控制关键环节，以实验室地理位置作为划分区域的标准，每个划分出的区域具有一个物联网节点，并以轻节点SD的方式记录本节点的信息，管理端数据库按主节点MD的方式接入区块链。具体的存储方式如图2；
(2)进行以设备标识码及样品编码为对象进行身份验证。受益于物联网设备的ID唯一性及可信性，在设备入网注册时通TCP/IP协议对系统采集设备信息进行加密后传输到对应地址中，设备ID将存储在本地资源池中。以检测设备出厂序号为设备ID为例，地址的获取及加密处理方式如下：首先，配置接口参数，读取设备RFID信息获取设备序号；然后，判断编码读取成功与否；读取成功则将ID号写入本地资源池，否则进行告警。最后，将本地资源池中ID数据加密生产设备的私钥。
(3)在区块链层将客户委托书作为双方合约的初始基础部署智能合约与数据感知层进行交互，其中本地资源池中的检测数据上传至区块链层中的智能合约进行验证，智能合约根据预设的阈值触发条件判断后对感知数据层下达合成检测报告的指令，同时按合约扣减客户缴纳检测保证金完成履约。区块链智能合约设计及实施具体如下：
Step1配置开发环境采用Solidity编写合约，写入合约对象，用Node控制台中使用库函数变异合约；
Step2采用Truffle部署合约；其配置代码为：
6.按上述技术路线中的方法开发并运用智慧检测实验室，部署方式如图3；
部署完成后在PC端的功能界面如图4；
权限设置及身份认证管理界面如图5；
报告表格设置界面如图6；
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：建立实验室特征画像；对实验室资源及检测项目进行分析，对检测项目、设备参数、受控标准、客户类别及关键信息台账、报告质量评价、历史客户满意度调查情况等基础数据进行审核、筛选、排序预处理；利用多源数据抽取技术将文本及图像中的关键参数采集、转换、加载等至本地数据资源池，按属性数据如检测能力信息及行为数据如客户满意度、报告质量等类别进行分类标识；其次，实施实验室关键数据标签建模，利用K均值聚类法对数据进行分组使目标函数
达最小值。
Step2：实验室物联网化设置；针对不同类型的检测设备，部署传感设备将检测数据归一处理为.dat文件进行本地化保存；
Step3：实验室检测基础配置；首先，编制可兼容表格文件的敏捷型结构化模板对检测信息数据结构化；其次，利用实验室画像的不同标签设置灵活可变的数据导入表格模板，匹配受控文件开展检测项目、原始记录格式、报告表格、报告模板、登录模板、条码格式、RFID写入格式基础配置；
Step4：创建检测流程管理模型；根据实验室认可准则及优化分析的实验室管理流程图将送检样品登录、客户信息管理、客户设备管理、送检任务分工、试验记录填写、收费单管理环节按权责及资源匹配后建立模型，创建工作流；
Step5：实施报告管理及合约管理；将客户委托书作为双方合约的初始基础，以代码方式上传至采用solidity编写智能合约系统；客户缴纳检测保证金至合约中，当满足检测项目完成且自动出具符合认可准则要求的报告时触发逻辑条件，合同履约完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于：所述Step2中传感设备包括图像识别、串口探头中的一者或二者。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于，所述Step2中具体步骤为：
Step2.1、针对不同类型的检测设备为节约资源并兼顾部署的便利性，采用接口文件采集、实时接口、检测结果CCD图像实时采集三种方式，针对设备厂商已公开或具备接入系统条件的数据利用接口或实时接口的方式进行数据采集，针对端口封闭或开发困难的检测设备部署CCD成像终端，通过实时ORC的方式处理为结构化数据文件；
Step2.2、进行数据抽取及集成，利用ETL能力，实现数据的批量抽取、转换、加载，将汇总后的检测数据统一处理为.dat文件保存至本地资源池；
Step2.3、每组检测装置就地部署RFID标签及读写设备作为样品信息读写、检测设备空闲状态以及流程核对的终端，所产生的信息作为辅助校验信息录入本地资源池。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于，所述Step4中，根据实验室画像数据标签，匹配RFID终端获取的设备状态占用数据采用随机指派方式发挥实验室最大效能，根据物联网传感数据集成结果作为输入量，采用程序法求解随机任务指派模式下的最优解
其中
以提升检测效率。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的智慧检测实验室系统，其特征在于，所述Step5中具体步骤为：
Step5.1、基于各实验室资源池分布式部署的方式，利用网络实现实验室操作员、管理员与设备数据的点对点通讯，检测结果数据作为感知层的控制关键环节，以实验室地理位置作为划分区域的标准，每个划分出的区域具有一个物联网节点，并以轻节点SD的方式记录本节点的信息，管理端数据库按主节点MD的方式接入区块链；
Step5.2、进行以设备标识码及样品编码为对象进行身份验证；受益于物联网设备的ID唯一性及可信性，在设备入网注册时通TCP/IP协议对系统采集设备信息进行加密后传输到对应地址中，设备ID将存储在本地资源池中；
Step5.3、在区块链层将客户委托书作为双方合约的初始基础部署智能合约与数据感知层进行交互，其中本地资源池中的检测数据上传至区块链层中的智能合约进行验证，智能合约根据预设的阈值触发条件判断后对感知数据层下达合成检测报告的指令，同时按合约扣减客户缴纳检测保证金完成履约。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211326257.7A CN115564398A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种基于智能合约的智慧检测实验室系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211326257.7A CN115564398A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种基于智能合约的智慧检测实验室系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115564398A true CN115564398A (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84769353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211326257.7A Pending CN115564398A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种基于智能合约的智慧检测实验室系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115564398A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117273397A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-22 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种应用于实验室的智慧型管理平台 |
-
2022
- 2022-10-25 CN CN202211326257.7A patent/CN115564398A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117273397A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-22 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种应用于实验室的智慧型管理平台 |
| CN117273397B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-01-26 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种应用于实验室的智慧型管理平台 |
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