CN115718461A - 一种高通量柔性自动控制管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高通量柔性自动控制管理系统，其中，该系统包括：流程设计模块、规划模块、调度模块、设备管理模块、驱动执行模块；流程设计模块，用于确定用户依据需求配置的预设规划；规划模块，用于匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；以及重新对预设规划进行排班；调度模块，用于根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及触发所述规划模块进行重构规划；设备管理模块，用于响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；驱动执行模块，用于响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，将执行结果上传至设备管理模块。本发明的系统能够兼顾多种生产需求，支持大规模、高并发的工作，缩短生产及研究时间。

Description

一种高通量柔性自动控制管理系统

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种高通量柔性自动控制管理系统。

背景技术

现有技术在进行生产及实验研究过程中，需要人员人工操作各种类型的生产或实验设备，若操作流程的耗时较长则导致人员需要长期待在操作室，或者将一个操作流程依据分段执行，上述方式均会导致生产及实验过程中的数据不准确、效率低。

虽然目前已有一些自动化实验室，但是由于生产及研究过程中，尤其是生物实验是一个开发性、组合性非常强的过程，目前的自动化的效果并不理想，不利于通量化的大规模执行，而且设备之间的柔性较差，不能够兼顾多种生产需求。

因此，亟需一种高通量以及柔性好，能够兼顾多种生产需求的自动化系统，用来支持大规模、高并发的生产及实验研究工作，缩短生产及研究时间。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种高通量柔性自动控制管理系统，通过对预设规划对应的各个执行设备涉及到的执行流程和参数进行配置，以使执行设备可以自主依据执行步骤运行；通过重构规划等能力解决了现有技术中设备运行生产效率低的技术问题，满足了不同生产过程对于设备柔性的需求，提高自动化程度；同时满足生产等过程的高通量的需求，提高了生产及实验等过程的运行效率。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供一种高通量柔性自动控制管理系统，高通量柔性自动控制管理系统包括：流程设计模块、规划模块、调度模块、设备管理模块、驱动执行模块；流程设计模块，用于确定用户依据需求配置的预设规划；规划模块，用于匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；以及用于接收所述调度模块的重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班；调度模块，用于根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及用于接收设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号对应的内容发送重新配置信号至预设规划模块，触发所述规划模块进行重构规划；设备管理模块，用于响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；以及将驱动执行模块的执行结果通过反馈信号方式发送调度模块；驱动执行模块，用于响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，同时将执行结果上传至设备管理模块。

可选地，流程设计模块，用于确定用户配置的预设规划包括：确定用户选择的执行设备，确定用户配置的执行设备对应的执行设备参数以及预设规划的目标结果参数；将用户选择的执行设备及执行设备参数组成为流程节点；依据用户配置的预设规划的执行顺序对流程节点之间设置的连接线以及预设规划的目标结果参数生成预设规划。

可选地，调度模块包括：容错子模块、变量子模块、监控子模块；变量子模块，用于接收设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号确定预设规划中的流程分支；容错子模块，用于根据设备管理模块发送的反馈信号进行处理；监控子模块，用于通过获取所述调度模块发送的控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控所述预设规划、所述调度模块的运行情况。

可选地，驱动执行模块包括：采集子模块，用于采集预设规划的实际执行流程、实际参数、实际环境数据。

可选地，设备管理模块，包括执行设备和执行设备对应的驱动，执行设备与执行设备对应的驱动通过预设应用程序编程接口进行连接。

可选地，执行设备包括：实验设备，和/或运输装置，和/或机械臂；实验设备用于执行预设规划的实验操作；运输装置用于执行实验设备的在执行实验操作时所需的物料的转运操作；机械臂被配置为在执行设备之间，用于代替人工操作，完成在执行设备中的操作处理。

可选地，执行设备还包括：新风装置，和/或净化装置；新风装置，用于交换实验室的内部空气与外部空气；净化装置，用于对实验室的内部空气进行净化，以使实验室的洁净度的洁净度达到预设等级。

第二方面，本申请实施例提供一种集成设备的组合装置，集成设备的组合装置包括控制装置；控制装置包括如第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的高通量柔性自动控制管理系统。

可选地，集成设备的组合装置包括连接结构，连接结构将集成设备的组合装置中的设备连接为一个固定的整体，组合成为一个实体单元。

第三方面，本申请实施例提供一种高通量柔性自动控制管理方法，高通量柔性自动控制管理方法包括：S1流程设计及规划：确定用户配置的预设规划；预设规划包括用户依据需求配置的执行设备、执行顺序及涉及的参数；S2匹配预设规划及重构规划：匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；接收重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班；；S3响应规划：根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及依据反馈信号对应的内容，触发重构规划；S4驱动管理：响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；以及将接收的执行结果通过反馈信号的方式上传；S5驱动执行：响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，同时将执行结果上传。

可选地，在S3响应规划的步骤中还包括：接收反馈信号，依据所述反馈信号，确定所述预设规划中的流程分支；根据反馈信号中的异常信号进行处理，恢复自动控制管理系统的状态继续执行；通过获取控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控所述预设规划的运行情况；在所述S5驱动执行的步骤中，还包括：采集所述预设规划的实际执行流程、实际参数、实际环境数据。

本申请实施例提供的一种高通量柔性自动控制管理系统，高通量柔性自动控制管理系统包括：流程设计模块、规划模块、调度模块、设备管理模块、驱动执行模块；流程设计模块，用于确定用户依据需求配置的预设规划；规划模块，用于匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；调度模块，用于根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及用于接收设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号对应的内容，触发重构规划；设备管理模块，用于响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；以及将驱动执行模块的执行结果通过反馈信号方式发送调度模块；驱动执行模块，用于响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，同时将执行结果上传至设备管理模块。本申请通过对预设规划对应的各个执行设备涉及到的执行流程和参数进行配置，以使执行设备可以自主依据实验步骤运行；通过重构规划的能力解决了现有技术中设备运行生产效率低的技术问题，满足了不同生产过程对于设备柔性的需求，提高自动化程度；满足生产等过程的高通量的需求，提高了生产及实验等过程的运行效率。尤其是用来支持大规模、高并发的菌株筛选的工作，极大的缩短合成生物学的研发时间。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种高通量柔性自动控制管理系统的模块示意图。

图2示出了本申请实施例所提供的一种菌株生长过程记录实验的设备布置示意图。

图3示出了本申请实施例所提供的一种确定菌株生长过程记录实验的预设规划的流程图。

图4示出了本申请实施例所提供的一种匹配菌株生长过程记录实验的预设规划的流程图。

图5示出了本申请实施例所提供的调度模块的子模块示意图。

图6示出了本申请实施例所提供的驱动执行模块的子模块示意图。

图7示出了本申请实施例所提供的一种菌株生长过程记录实验的实际执行流程图。

图8示出了本申请实施例所提供的一种组合的实体单元的俯视图。

图9示出了本申请实施例所提供的一种组合的实体单元的剖视立体图。

图10示出了本申请实施例提供一种高通量柔性自动控制管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中实验室的设备是单独运行的，需要人工操作控制实验设备开始运行，进而导致一些耗时较长的实验无法持续进行，从而使实验结果不准确；由于完成一个实验需要至少一个实验设备，而实验设备彼此独立，需要人工操作按照实验流程操作实验设备，导致实验效率较低。尤其是对于合成生物学生产及研究过程来说，实验结果的稳定性差成为了一个业界普遍的难题，严重阻碍了生命科学科学研究的发展；考虑到生物实验是一个开发性、组合性非常强的过程，虽然其中大部分步骤都可通过特定的设备来完成，但是离散的设备不利于通量化的大规模执行，因此，由于设备之间的柔性较差；难以用来支持大规模、高并发的菌株筛选的工作，缩短合成生物学的研发时间。

基于此，本申请实施例提供了一种高通量柔性自动控制管理系统，通过对预设规划对应的各个执行设备涉及到的执行流程和参数进行配置，以使执行设备可以自主依据执行流程运行，解决了现有技术中实验数据不准确及实验效率低的技术问题，达到了提高实验室的自动化程度及提高实验效率的技术效果。具体如下：

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种高通量柔性自动控制管理系统的模块示意图。如图1所示，高通量柔性自动控制管理系统100包括：流程设计模块101、规划模块102、调度模块103、设备管理模块104、驱动执行模块105。

流程设计模块101，用于确定用户依据需求配置的预设规划。

确定用户配置的预设规划包括：确定用户选择的执行设备，确定用户配置的执行设备对应的执行设备参数以及预设规划的目标结果参数；将用户选择的执行设备及执行设备参数组成为流程节点；依据用户配置的预设规划的执行顺序对流程节点之间设置的连接线以及预设规划的目标结果参数生成预设规划。

若预设规划为目标实验，则需要确定实验流程，实验流程包括多个流程节点，每个流程节点对应一个执行设备需要执行的操作，用户需要配置执行设备参数，以及各个流程节点之间的流程顺序，以此配置出目标实验。

示例性的，执行设备参数可以为机械臂搬运物体的起点坐标及终点坐标(也就是说，机械臂在起点坐标实施抓取动作，在终点坐标实现释放动作)、培养箱的培养时长等。目标结果参数可以是菌株生长过程记录实验的预设值，也就是说，只有在酶标仪的检测数据大于预设值时，菌株生长过程记录实验才执行结束。

示例性的，若进行的是菌株生长过程记录实验，请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种菌株生长过程记录实验的设备布置示意图。如图2所示，菌株生长过程记录实验需要使用到的执行设备是操作端1、移液工作站2、旋转板栈3、机械臂4、培养箱5、控制台6、地轨7、离心机8、酶标仪9。用户通过操作端配置目标实验的实验流程及参数，机械臂4安装在地轨7上并且可以在地轨7上滑动，控制台6提供实验室的电源、网络，并控制实验室中的PLC和地轨。也就是说，用户在实验开始之前首先在控制台打开网络和电源，以使操作端及实验设备接入网络及电源。操作端可以是用户操作的电脑、手机等设备。

请参阅图2，本发明的高通量柔性自动控制管理系统安装在操作端上的PC端(PC端是指网络世界里可以连接到电脑主机的端口，是基于电脑的界面体系，与移动端相对)。PC端的显示器可以显示实验室中各个设备的参数以及各个执行设备的告警提示信息等。也就是说，操作端中的高通量柔性自动控制管理系统通过控制执行设备对应的驱动，来控制执行设备执行对应的操作，执行设备不仅限于图2中所示的执行设备，还可以依据目标实验的需求进行更改，进而体现了高柔性。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例所提供的一种确定菌株生长过程记录实验的预设规划的流程图。如图3所示，用户通过PC端设计菌株生长过程记录实验的预设规划，流程规划模块获取用户设计的预设规划，具体为：培养板指向移液工作站，移液工作站进行单板移液后指向培养箱，培养箱进行温育后指向酶标仪，酶标仪进行测值后指向第一循环节点，第一循环点指向两路，一路为结束实验的培养板，另一路为指向培养箱、培养箱进行温育后指向酶标仪，酶标仪进行测值后指向第二循环节点，第二循环点指向第一循环点。

用户将菌株培养液配置好并放置在培养皿中，再将培养皿放置在旋转板栈的未使用空格中，并记录培养皿在旋转板栈的位置坐标。机械臂的自定义参数包括：将培养皿在旋转板栈的位置坐标作为机械臂第一搬运任务的起点坐标，将培养箱在旋转板栈的位置坐标作为机械臂第一搬运任务的终点坐标；将培养箱在旋转板栈的位置坐标作为机械臂第二搬运任务的起点坐标，将移液工作站的坐标作为机械臂第二搬运任务的终点坐标；将移液工作站的坐标作为机械臂第三搬运任务的起点坐标，将酶标仪的坐标作为机械臂第三搬运任务的终点坐标；将酶标仪的坐标作为机械臂第四搬运任务的起点坐标，将旋转板栈的坐标作为机械臂第四搬运任务的终点坐标；将酶标仪的坐标作为机械臂第五搬运任务的起点坐标，将培养箱在旋转板栈的位置坐标作为机械臂第五搬运任务的终点坐标。培养箱的自定义参数包括：培养时间。酶标仪的自定义参数包括：菌株培养数量的预设值。移液工作站的自定义参数包括：移液量。

规划模块102，用于匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；以及用于接收所述调度模块的重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班，包括在当前资源无法满足预设规划，重新对预设规划进行排班。

也就是说，规划模块获取流程设计模块确定的目标实验的实验流程。当前资源包括：当前实验室中各个执行设备的占用情况、所需原料及耗财的库存。调度模块依据规划模块的规划后实时更新当前资源。

示例性的，移液工作站最多可提供n个培养板进行移液、旋转板站可放置96个培养板、离心机可提供4个培养板进行离心操作。也就是说，若有一个培养板位于移液工作站，则移液工作站的当前资源为n-1；若有十个培养板位于旋转板栈，则旋转板栈的当前资源为86；若有四个培养板位于离心机，则离心机的当前资源为0。

示例性的，培养箱可以同时放置四个培养板进行培养，若实验列队中包括三个正在执行的菌株生长过程记录实验(假定菌株生长过程记录实验均培养一个培养板)，此时的目标实验也是菌株生长过程记录实验，需要对目标实验的培养板进行培养，则培养箱的当前资源是1可以使用培养箱执行目标实验的培养任务。若培养箱中只有一个培养板，则培养箱的当前资源是3，若此时，目标实验的实验流程中的当前流程节点为需要执行一个培养板的培养操作，则规划模块规划此时目标实验的培养操作可以进行。进而此时培养箱中包括两个菌株生长过程记录实验对应的培养板同时培养，以此提高了实验室的柔性。

规划模块102，用于匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班包括：判断规划列队中的至少一个规划对应的执行设备是否包含预设规划对应的执行设备；若至少一个规划对应的执行设备中包含预设规划对应的执行设备，则将至少一个规划对应的最晚的预计结束运行时刻，确定为预设规划的预计开始运行时刻。

规划列队指的是规划模块中已经规划好执行顺序的规划。也就是说，各个规划依据规划列队中的预计开始执行时刻执行。

若至少一个规划对应的执行设备中不包含预设规划对应的执行设备，则规划模块发出立即执行预设规划的控制指令。也就是说，规划列队中的规划均不需要使用预设规划对应的执行设备，则预设规划可以即刻开始实施，以提高执行设备的利用率。

示例性的，若规划列队中已排列了实验一、实验二、实验三；实验室的对应的执行设备包括设备a、设备b、设备c、设备d、设备e、设备f、设备g、设备h。若实验一使用的设备为设备a、设备b、设备c，实验二使用的设备为设备b、设备c、设备d、设备e，实验三使用的设备为设备e、设备f、设备g、设备h。若目标实验使用的设备为设备a、设备b、设备c、设备d，则将目标实验排在实验二后，在实验二结束后可以同时启动目标实验和实验三，将实验二的预计结束运行时刻，确定为目标实验的预计开始运行时刻。也就是说，通过规划模块规划目标实验和实验三同时进行，以实现可以同时执行多个不用得到预设规划。即，可以进行多种实验，如本申请提供的实施例包括：菌株生长过程记录实验、细菌培养收集菌体实验、单克隆挑取实验，从而具备高柔性。

示例性的，若预设规划为菌株生长过程记录实验，则请参阅图4，图4示出了本申请实施例所提供的一种匹配菌株生长过程记录实验的预设规划的流程图。规划模块匹配用户设置的预设规划为培养板指向孕育，孕育指向分液，分液指向检测，检测指向判断框(判断检测到的数据是否大于预设值)，若是，则判断框指向结束，若否，则判断框指向孕育。

当前资源无法满足预设规划的情况包括：执行设备发送的反馈信号为异常信号时，根据驱动上报的容错方式，选择性的容错；功能性上不适用，比如预设规划中的选择分支、循环分支等；时效性上不适用，比如预设规划需要超时完成或提前完成。

若当前资源无法满足预设规划的情况为时效性上不适用，则重新对预设规划进行排班包括：判断预设规划的预计开始运行时刻是否符合预设规划的规划运行时刻范围；若预计开始运行时刻不符合规划运行时刻范围，则依据规划运行时刻范围重新确定预设规划的预计开始运行时刻。

规划运行时刻范围指的是用户配置的预设规划的期望开始执行的时刻范围。也就是说，预设规划涉及的参数还包括预设规划的规划运行时刻范围。若需要预设规划提前完成，则预计开始运行时刻小于规划运行时刻范围的最小值；若需要预设规划滞后完成，则预计开始运行时刻大于规划运行时刻范围的最大值。

若需要预设规划提前完成，规划模块，用于将预设规划插入到规划列队中的正在执行的规划的后一位，也就是说，正在执行的规划结束后马上执行预设规划；若需要预设规划滞后完成，规划模块，用于判断规划列队中各个规划的预计结束运行时刻是否均小于规划运行时刻范围的最小值；若规划列队中各个规划的预计结束运行时刻均小于规划运行时刻范围的最小值，则将规划运行时刻范围的最小值确定为预设规划的预计开始运行时刻；若规划列队中存在至少一个规划的预计结束运行时刻大于或者等于规划运行时刻范围的最小值，则确定至少一个规划中的预计开始运行时刻最小的实验，将该规划的前一个规划的预计结束运行时刻确定为预设规划的预计开始运行时刻。

预计结束运行时刻可以通过预计开始运行时刻与规划预计运行总时长相加得到。规划预计运行总时长可以通过预设规划中的每一个流程节点所需时间相加得到，其中，若该流程节点对应有用户配置的执行设备的运行时长(例如，培养箱的培养时间)，则直接获取运行时长；若该流程节点没有用户配置的执行设备的运行时长，则获取执行设备执行一次操作的预设运行时长(例如，机械臂执行一次移动操作的预设运行时长)。

也就是说，规划模块将排班的结果发送至调度模块，调度模块依据排班的结果确定预设规划的预计开始运行时刻，在确定时钟等于预计开始运行时刻时，调度执行设备对应的驱动，以使驱动控制执行设备执行对应的操作。

调度模块103，用于根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及用于接收设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号对应的内容发送重新配置信号至所述规划模块，触发所述规划模块进行重构规划。

也就是说，调度模块，在接收执行设备通过驱动发送的反馈信号后，依据反馈信号对应的内容判断是否需要重新配置预设规划，若需要重新配置规划则发送重新配置信号至规划模块，以触发所述规划模块进行重构规划。

请参阅图5，图5示出了本申请实施例所提供的调度模块的子模块示意图。如图5所示，调度模块103包括：容错子模块1031、变量子模块1032和监控子模块1033；容错子模块，用于根据设备管理模块发送的反馈信号进行处理。也就是说，容错子模块通过设备管理模块发送的反馈信号，识别反馈信号的内容，依据内容判断是否需要调度模块重新发送执行信号，以使高通量柔性自动控制管理系统恢复执行状态。

也就是说，若调度模块接收到反馈信号为确定此实验没有满足对应的目标结果参数，则将包含未满足目标结果参数的信号发送至规划模块进行重新规划(即，当前资源无法满足预设规划的情况为功能性上不适用)；若调度模块接收到的反馈信号为机械臂抓空，则将包含机械臂抓空的信号发送至调度模块的容错子模块。

容错子模块还用于：在接收到反馈信号后，通过错误信息弹窗的方式向用户展示容错方式，以使用户从中选择，容错子模块将用户选择的容错方式发送至调度模块，调度模块以此控制执行设备。容错方式包括：忽略并重试执行、终止当前通量、中制当前实验、执行下一个指令。

示例性的，若机械臂抓空，则将包含机械臂抓空的反馈信号发送至调度模块，调度模块将包含机械臂抓空的信号发送至容错子模块，容错子模块可以设置为在接收到机械臂抓空的信号后自动选择忽略并重试执行，并将忽略并重试执行信号发送至调度模块，调度模块控制机械臂重新执行操作；容错子模块也可以在接收到机械臂抓空的信号后，通过错误信息弹窗的方式向用户展示容错方式，根据用户选择的容错方式(也就是选择性的容错)，通过调度模块控制机械臂执行对应的操作。

变量子模块，用于接收设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号对应的数据，确定预设规划中的流程分支。

反馈信号对应的数据指的是执行设备执行操作后的结果数据。用于在实验运行过程中，进行数据处理、流程分支选择。也就是说，变量子模块解读设备管理模块送的反馈信号对应的数据，并依据执行流程，确定执行流程中的当前流程节点的下一个流程节点，即，选择执行流程中的流程分支。示例性的，若执行流程中，当酶标仪检测到的数据大于预设值，则预设规划执行完毕，当酶标仪检测到的数据不大于预设值，则继续放入培训箱进行培养。酶标仪将检测到的检测数据发送至变量子模块，变量子模块判断检测数据是否大于预设值；若检测数据大于预设值，则发送目标实验执行完毕信号至调度中心；若检测数据不大于预设值，则发送将培养板放入培养箱继续执行信号至调度模块。

示例性的，若执行的是菌株生长过程记录实验。调度模块依据排班的结果确定预设规划对应的调度指令，包括：生成机械臂将培养板从旋转板栈放入培养箱中的调度指令；生成培养箱开始培养的调度指令；在培养结束后，生成机械臂将培养板从培养箱移动至移液工作站的调度指令；生成移液工作站进行移液操作的调度指令；在移液操作结束后，生成机械臂将培养板从移液工作站移动至酶标仪的调度指令；生成酶标仪进行检测并记录检测数据的调度指令；判断酶标仪的检测数据是否达到预设值，若达到预设值则目标实验结束，生成机械臂将培养板从酶标仪移动至旋转板栈的调度指令。若没有达到预设值，则变量子模块确定需要培养箱继续培养，即确定预设规划中的流程分支为循环执行，将需要循环执行的信号发送至规划模块，规划模块依据当前资源重新规划，例如将后续使用培养箱的实验向后延期处理，优先执行当前的菌株生长过程记录实验。

调度模块通过容错子模块、变量子模块，提高了可扩展性，进而实现高通量。

示例性的，单通量的培养操作为，旋转板栈移动到对应位置，机械臂将培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对培养板内添加包含待培养细菌的培养溶液，机械臂将培养板从移液工作站移动至培养箱，培养箱只对这一个培养板进行培养。而四通量的培养操作为旋转板栈移动到对应位置，机械臂将培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对培养板内添加包含待培养细菌的培养溶液，机械臂将培养板从移液工作站移动至培养箱，培养箱开始对培养板进行培养的同时，旋转板栈再次移动到对应位置，机械臂将培养板从旋转板栈移动至移液工作站。重复执行上述操作，直至培养箱内装有四个培养板。

示例性的，两通量的克隆挑取实验为，旋转板栈移动到对应位置，机械臂将一个培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对一个培养板内添加待培养的样本溶液，机械臂将一个培养板从移液工作站移动至培养箱，培养箱进行培养的同时；旋转板栈再次移动到对应位置，机械臂将另一个培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对另一个培养板内添加待培养的样本溶液，机械臂将另一个培养板从移液工作站移动至培养箱，培养箱进行培养。此时，有两个克隆挑取实验同时进行。

还可以在两个克隆挑取实验进行的同时，进行三通量的细菌培养收集菌体实验。在培养箱同时进行两个克隆挑取实验中的培养操作时，机械臂将装有待接种溶液的第一个培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对培养板进行接种；机械臂将接种好的第一个培养板从移液工作站移动至培养箱；培养箱执行培养操作；再次机械臂将装有待接种溶液的第二个培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对第二个培养板进行接种；机械臂将接种好的第二个培养板从移液工作站移动至培养箱；培养箱执行培养操作；再次机械臂将装有待接种溶液的第三个培养板从旋转板栈移动至移液工作站，移液工作站对第三个培养板进行接种；机械臂将接种好的第三个培养板从移液工作站移动至培养箱；培养箱执行培养操作。进而，实现了在两通量的克隆挑取实验进行的同时，进行三通量的细菌培养收集菌体实验。

监控子模块，用于通过获取控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控预设规划及所述调度模块的运行情况。也就是说，监控子模块可以确定出设备实时运行甘特图、耗材实时运行甘特图、实验设计流程实时图、耗材资源实时占用情况、调度与驱动交互实时记录、执行错误记录情况、实验变量实时监控。

显示界面显示的数据也可以通过监控子模块，将这些数据发送至用户的手机、平板电脑等移动设备上。

设备管理模块104，用于响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；以及将驱动执行模块的执行结果通过反馈信号方式发送调度模块。

设备管理模块，包括执行设备和执行设备对应的驱动，执行设备与执行设备对应的驱动通过预设应用程序编程接口进行连接。

其中，驱动通过与执行设备连接后，可以拉取执行设备的注册信息。注册信息包括：业务指令、动作指令、初始化指令、配置指令、查询指令、容错指令、设备配置参数、设备错误码信息、设备状态机转换流转信息、Protocol(网络数据交换规则)执行链信息。预设应用程序编程接口是用户设置的，以使执行设备和驱动进行连接。

也就是说，设备管理模块通过预设应用程序编程接口将预设规划对应的执行设备连接，以实现对执行设备的集成。由于拉取了执行设备的注册信息，即可配置和更改设备的参数。设备管理模块在接收到调度指令，并依据调度指令生成控制指令，对执行设备对应的驱动下发控制指令。

设备之间的连接方式包括不限于：串口式、USB式、网口式(TCP、API)、控件式、插件式、傀儡式等。

设备管理模块还用于确定用户配置的执行设备或驱动，以使流程设计模块依据用户配置的执行设备或驱动配置预设规划。用户配置的执行设备或驱动可以是对执行设备进行配置、初始化、添加、删除和修改执行设备等操作。

通过用户添加、删除预设规划对应的执行设备及执行设备对应的驱动，以使预设规划匹配当前实验室的资源。因此，可以构建小规模的自动化实验装置，也可以构建大规模的自动化实验室，以实现实验室的高通量。

添加执行设备可以是通过预设应用程序编程接口拉取执行设备的全部注册信息。注册信息包括：驱动基础信息、业务指令、动作指令、初始化指令、配置指令、查询指令、容错指令、设备配置参数、设备错误码信息、设备状态机转换流转信息、Protocol执行链信息。

示例性的，若执行的是菌株生长过程记录实验，设备管理模块依据调度模块下发的调度指令，生成对应的控制指令包括：生成机械臂将培养板从旋转板栈放入培养箱中的控制指令；生成培养箱开始培养的控制指令；在培养结束后，生成机械臂将培养板从培养箱移动至移液工作站的控制指令；生成移液工作站进行移液操作的控制指令；在移液操作结束后，生成机械臂将培养板从移液工作站移动至酶标仪的控制指令；生成酶标仪进行检测并记录检测数据的控制指令；判断酶标仪的检测数据是否达到预设值，若达到预设值则目标实验结束，生成机械臂将培养板从酶标仪移动至旋转板栈的控制指令。若没有达到预设值，生成机械臂将培养板从酶标仪移动至培养箱的控制指令，进行循环直至酶标仪的检测数据达到预设值。

驱动执行模块105，用于响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，同时将执行结果上传至设备管理模块。

请参阅图6，图6示出了本申请实施例所提供的驱动执行模块的子模块示意图。如图6所示，驱动执行模块105包括：采集子模块1051。采集子模块，用于大数据采集，即，用于采集预设规划的实际执行流程(实际执行目标实验的实验步骤)、实际参数(实际执行目标实验的各项实验参数)、实际环境数据(实际执行目标实验的实验室的环境数据)。可以通过增加各类传感器的方式，收集大量的、完备的实验数据，从而让数字化、智能化实验室成为可能。

执行设备包括：实验设备，和/或运输装置，和/或机械臂；实验设备用于执行预设规划的实验操作；运输装置用于执行实验设备的在执行实验操作时所需的物料的转运操作；机械臂被配置为在执行设备之间，用于代替人工操作，完成在执行设备中的操作处理。

执行设备还包括：新风装置，和/或净化装置；新风装置，用于交换实验室的内部空气与外部空气；净化装置，用于对实验室的内部空气进行净化，以使实验室的洁净度的洁净度达到预设等级。

执行设备、运输装置、机械臂之间可以互相连接，连接方式可以依据预设规划的需求进行调整，使得整个高通量柔性实验室自动化控制系统以最高效的方式完成操作。

执行设备通过预设应用通信接口将反馈信号发送至驱动。

示例性的，每个执行设备接收到控制指令进行的执行操作是不同的。例如，酶标仪接收到执行指令后，执行的操作为：打开仓门、等待机械臂放板、关仓门、检测、获取检测数据、打开仓门、等待机械臂取板、关闭仓门；移液工作站接收到执行指令后，执行的操作为：等待机械臂放板、进行移液操作、等待机械臂取板；旋转板站接收到执行指令后，执行的操作为：等待机械臂放板、等待机械臂取板；离心机(带加载装置)接收到执行指令后，执行的操作为：等待机械臂放板、送板、离心、出板、等待机械臂取板；离心机(不带加载装置，Hettich-AH5680)接收到执行指令后，执行的操作为：旋转、打开仓门、等待机械臂放板、关闭仓门、离心、旋转、打开仓门、等待机械臂取板、关闭仓门。

高通量柔性自动控制管理系统还包括：协作模块；协作模块，用于支持多账户、以及多账户同时使用。实验人员可以在高通量柔性自动控制管理系统的显示界面中设计、管理、仿真和运行自己的实验。调度模块负责统一调度所有实验的运行，以保证资源的最大利用并且不发生冲突。实验人员还可以在系统中查看、分析和分享自己的实验结果。

高通量柔性自动控制管理系统还包括：驱动模块；设备管理模块包括驱动模块；驱动模块用于获取调度模块发送的控制指令，启动控制指令对应的驱动，以使驱动向驱动对应的执行设备发送控制指令。

也就是说，设备管理模块通过驱动模块确定控制指令对应的驱动。

示例性的，若进行的是菌株生长过程记录实验。请参阅图7，图7示出了本申请实施例所提供的一种菌株生长过程记录实验的实际执行流程图。流程设计模块确定用户设计的菌株生长过程记录实验的预设规划，将预设规划发送至规划模块，规划模块匹配预设规划并确定目标实验的预计开始运行时刻，将预计开始运行时刻到达时，调度模块发送对应的调度指令至设备管理模块，设备管理模块依据调度指令生成控制指令，驱动执行模块依据控制指令执行对应的操作。

如图7所示，菌株生长过程记录实验的实际执行过程为：旋转板栈旋转准备，机械臂执行第一搬运任务将培养板从旋转板栈移动至培养箱；机械臂在第一移动任务执行完成后，培养箱执行培养操作；在培养箱执行完培养操作后，机械臂执行第二搬运任务将培养板从培养箱移动至移液工作站；移液工作站执行移液操作；移液工作站执行完移液操作后，机械臂执行第三搬运任务将培养板从移液工作站移动至酶标仪；酶标仪执行检测操作后，将包含检测数据的反馈信号通过设备管理模块发送至调度模块；调度模块的变量子模块确定此时实验流程需要执行判断操作，变量子模块依据检测数据是否大于预设值来确定实验是否执行完成，若实验执行完成，则机械臂执行第五搬运任务将培养板从酶标仪移动至旋转板栈，执行完第五搬运任务后，通过设备管理模块向调度模块发送反馈信号；监控子模块确定目标实验执行完成后发送提示信息以便用户知晓实验已执行完毕。若实验未执行完成，则机械臂执行第四搬运任务将培养板从酶标仪移动至培养箱，变量子模块确定实验的流程分支，确定再次执行培养操作循环直至酶标仪检测的数据大于预设值。

示例性的，若进行的是细菌培养收集菌体实验，需要的实验设备是移液工作站、机械臂、离心机、培养箱、旋转板栈。用户在PC端设计的细菌培养收集菌体实验的预设规划的流程图为，一个含有接种的菌株溶液分液的样本板均指向移液工作站，一个含有待接种的菌株溶液分液的培养板指向移液工作站，移液工作站进行双板移液后分为两路，一路指向空白的样本板，一路指向培养箱，培养箱进行温育后指向离心机，离心机进行单板离心后指向移液工作站，上清板指向移液工作站，移液工作站进行双板移液后分为两路，一路指向空白的样本板，一路指向空白的上清板。规划模块匹配细菌培养收集菌体的预设规划，并对细菌培养收集菌体实验进行排班，将排班的结果发送至调度模块，调度模块生成调度指令发送至设备管理模块，设备管理模块依据调度指令生成控制指令，发送至驱动执行模块，以使对应的设备完成细菌培养收集菌体实验。实验设备及控制运转的过程为：样本板和培养板需要在液压工作站进行接种，接种后产生一个空白样本板和接种好的培养板，将接种好的培养板放入培养箱进行孕育，将孕育后的培养板放入离心机进行离心，将离心后的培养板放入液压工作站吸取上清液，将上清液放入上清板中，液压工作站产生一个被吸取上清液的培养板和被放入上清液的上清板。

细菌培养收集菌体实验的实际执行过程为：机械臂将装有待接种溶液的培养板从旋转板栈移动至移液工作站；机械臂将装有接种溶液的样本板从旋转板栈移动至移液工作站；移液工作站执行双板移液的操作进而实现对培养板的接种；机械臂将接种好的培养板从移液工作站移动至培养箱；培养箱执行培养操作；机械臂将培养板从培养箱移动至离心机；离心机执行单板离心；机械臂将培养板从离心机移动至移液工作站；移液工作站执行双板移液，从培养板中取上清液并将上清液保存；机械臂将空白的培养板从移液工作站移动至旋转板栈的调度指令；机械臂将空白的样本板从移液工作站移动至旋转板栈。

示例性的，若执行的是单克隆挑取实验(将改造的DNA整合进细胞，然后生成改造细胞的克隆)，需要的实验设备包括：旋转板栈、机械臂、移液工作站、加热/冷却装置(培养箱)。用户在PC端设计的单克隆挑取实验的预设规划，规划模块匹配单克隆挑取实验的预设规划，并对单克隆挑取实验进行排班，将排班的结果发送至调度模块，调度模块生成调度指令发送至设备管理模块，设备管理模块依据调度指令生成控制指令，发送至驱动执行模块，以使对应的设备完成细菌培养收集菌体实验。实验设备及控制运转的过程为：样本板和培养板需要在液压工作站进行接种，接种后产生一个空白样本板和接种好的培养板，将接种好的培养板放入培养箱进行孕育，将孕育后的培养板放入液压工作站进行配置鉴定液和挑菌体，将挑菌体放入装有配置鉴定液的鉴定板，液压工作站产生一个被挑菌体的培养板和放入挑菌体的鉴定板。

单克隆挑取实验的实际执行过程为：机械臂将装有正确的DNA片段的样本溶液的培养板从旋转板栈移动至移液工作站；机械臂将装有DNA连接酶试剂的样本板从旋转板栈移动至移液工作站；移液工作站进行移液操作，将DNA连接酶试剂加入到装有正确的DNA片段的样本溶液的培养板内；机械臂将空白的样本板从移液工作站移动至旋转板栈；机械臂将培养板从移液工作站转移到加热/冷却装置；加热/冷却装置进行加热培养；机械臂将培养板从加热/冷却装置移动到移液工作站；移液工作站将培养板中的菌株挑出；机械臂从旋转板栈将空白的鉴定板移动至移液工作站；移液工作站在空白的鉴定板内配置鉴定液，并将取出的菌株放入鉴定板内；机械臂将放入菌株后的鉴定板从移液工作站移动至旋转板栈；机械臂将取出菌株后的培养板从移液工作站移动至旋转板栈。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种集成设备的组合装置，集成设备的组合装置包括控制装置(如图2中的PC端)；控制装置包括上述的高通量柔性自动控制管理系统。

集成设备的组合装置包括连接结构，连接结构将集成设备的组合装置中的设备连接为一个固定的整体，组合成为一个实体单元。在本实施例中，集成设备的组合装置包括：安装有上述的高通量柔性自动控制管理系统的上位机和执行设备。也就是说，将上位机和执行设备通过实体的连接固定组合成实体单元。请参阅图8和图9，图8示出了本申请实施例所提供的一种组合的实体单元的俯视图，图9示出了本申请实施例所提供的一种组合的实体单元的剖视立体图。如图8和图9所示，实体单元包括：新风装置10、离心机8、旋转板栈3、培养箱5、酶标仪9、移液工作站2、连接结构11和单元外壳12。在本实施例中，新风装置，用于交换实验室的内部空气与外部空气。单元还包括净化装置；用于对实验室的内部空气进行净化，以使实验室的洁净度的洁净度达到预设等级，这里可以理解为，单元外壳12内将整个实体单元包围住，使得单元内的洁净度的洁净度达到预设等级。

其中，执行设备通过组合的方式组成为一个实体单元，从而将占地面积缩小，每个单元对应的执行设备可以相同也可以不同，可以基于本发明的系统，分别按需求组合；且多个单元之间也可以组合成更大的实体流程装置，用于解决不同生产或实验流程的需求。

基于同一构思，请参阅图10，图10示出了本申请实施例提供一种高通量柔性自动控制管理方法的流程示意图。如图10所示，高通量柔性自动控制管理方法，包括：S1、流程设计及规划：确定用户配置的预设规划；预设规划包括用户依据需求配置的执行设备、执行顺序及涉及的参数；S2、匹配预设规划及重构规划：匹配预设规划，依据当前资源对预设规划进行排班；以及接收重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班；S3、响应规划：根据排班的结果确定预设规划对应的调度指令；以及依据反馈信号对应的内容，触发重构规划；S4、驱动管理：响应调度指令，并依据调度指令下发控制指令；以及将接收的执行结果通过反馈信号的方式上传；S5、驱动执行：响应于控制指令，执行控制指令对应的操作，同时将执行结果上传。

其中，在S3响应规划的步骤中还包括：

接收反馈信号，依据反馈信号，确定所述预设规划中的流程分支；

根据反馈信号中的异常信号进行处理，恢复自动控制管理系统的状态继续执行；

通过获取控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控预设规划及调度过程的运行情况。

在S5驱动执行步骤中，还包括：采集预设规划的实际执行流程、实际参数、实际环境数据。

示例性的，本申请实施例所提供的实验设备如表1所示。

表1

一优选实施例，若执行的是PCR扩增实验，需要的实验设备包括：移液工作站、分液器、温度循环控制仪、压力模块。机械臂将装有脱氧核糖核酸DNA样本溶液的样本板移动到移液工作站；移液工作站将不同的试剂加入到装有脱氧核糖核酸DNA样本溶液的样本板内；机械臂将样本板从移液工作站移动到温度循环控制仪；温度循环控制仪工作结束后发送反馈信号；机械臂将样本板从温度循环控制仪再次移动到移液工作站；移液工作站将不同的试剂加入到样本板内；机械臂将样本板从移液工作站移动到分液仪，分液仪对样本板内的溶液进行分液，得到目标样本溶液。

一优选实施例，若执行的是DNA测序实验，需要的实验设备包括：移液工作站、分液器、DNA测序仪。机械臂将装有DNA样本溶液的样本板移动到移液工作站；移液工作站将试剂加入到装有脱氧核糖核酸DNA样本溶液的样本板内；机械臂将样本板从移液工作站移动到DNA测序仪，DNA测序仪结束工作后，将测到的共有consensus序列发送至显示界面进行显示；机械臂将DNA测序仪内的样本板移出。

一优选实施例，若执行的是DNA合成实验(运用寡核苷酸去构建一个合成基因)，需要的实验设备包括：移液工作站、寡核苷酸生成器。机械臂将装有寡核苷酸的样本溶液的样本板移动到移液工作站；移液工作站将试剂加入到装有寡核苷酸的样本溶液的样本板内；机械臂将样本板移动到寡核苷酸生成器中；寡核苷酸生成器运行结束后，机械臂将样本板从寡核苷酸生成器中移出。

一优选实施例，若执行的是质量检测实验，需要的实验设备是Fragmentanalyzers(毛细电泳仪)、DNA测序仪、酶标仪(或者使用超微量分光光度计NanoDrop)。机械臂将装有待检测的样本溶液的样本板移动到毛细电泳仪，毛细电泳仪通过跑电泳确认PCR产物；机械臂将装有待检测的样本溶液的样本板移动到DNA测序仪，以检测DNA序列是否正确；机械臂将装有待检测的样本溶液的样本板移动到酶标仪，以检测样本溶液的含量；将毛细电泳仪、DNA测序仪、酶标仪的检测结果发送至显示界面进行显示，以使用户确定是否符合要求，或者，将毛细电泳仪、DNA测序仪、酶标仪的检测结果分别与对应的预设值进行比较，以判断是否符合要求。

一优选实施例，若执行的是鉴定实验，需要的实验设备包括：工作站、机械臂、旋转板栈、培养箱。机械臂将包含各类完成菌株接种或转化的样本溶液的96孔板从旋转板栈移动至培养箱培养；培养箱完成培养后，机械臂将96孔板从培养箱取出送至移液工作站；移液工作站对96孔板内配置相应的鉴定溶液；机械臂将96孔板从移液工作站移动至旋转板栈，等待下一步的处理。

通过本申请构建的高通量柔性实验室自动控制管理系统，构建全自动化的合成生物学实验室、打造生命科学领域的“无人工厂”。在这样的实验室中，自动化设备将可以7X24小时不间断运行，将有效的工作时间延长三倍。

通过规划模块，可以实现对不同的实验的运行时间、通量、所用设备及参数等进行规划调整，不仅可以运行不同的实验流程，甚至还可以同时运行这些不同种类的实验过程；同时，基于规划模块实现重构规划的功能，使得本发明自动控制管理系统系统具备极高的柔性。

通过流程设计模块，将提供设备仪器的配置和初始化工具，可以使得用户快速的添加、删除和修改设备。既可以构建小规模的自动化实验装置，也可以构建大规模的自动化实验室，也可以非常方便得增加、删减设备，因此，本发明的自动控制管理系统具备极高扩展性。

通过调度模块，将会提供实验任务的规划算法,从而对要进行的实验任务进行智能排班和调度。智能调度算法将最大程度增加实验的并发执行，减少设备的闲置，从而整体上缩短实验的所需时间，提高研发效率。

本实施例中，自动控制管理系统，还可以实现支持多账户、以及多账户同时使用。操作人员可以在系统的显示界面中设计、管理、仿真和运行自己的实验。调度模块还负责统一调度所有实验任务的运行，以保证资源的最大利用并且不发生冲突。

通过采集子模块，可以使得操作人员在系统中查看、分析和分享自己的操作结果。系统将自动记录所有的实验步骤、实验记录、实验数据、实验环境信息，并可根据需求增加各类传感器，从而收集大量的、完备的实验数据，从而让数字化、智能化实验室成为可能。

通过监控子模块，基于其采用的物联网技术、远程视频技术，以使系统支持用户在远程监控实验运行，从而进一步方便用户查看预设规划的执行过程、提高生产力。此外，本发明的系统将提供丰富的编程接口，可方便与第三方信息化、数字化系统进行集成，例如，与LIMS/ELN或者其他数字化系统集成。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述高通量柔性自动控制管理系统包括：流程设计模块、规划模块、调度模块、设备管理模块、驱动执行模块；

所述流程设计模块，用于确定用户依据需求配置的预设规划；

所述规划模块，用于匹配所述预设规划，依据当前资源对所述预设规划进行排班；以及用于接收所述调度模块的重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班；

所述调度模块，用于根据排班的结果确定所述预设规划对应的调度指令；以及用于接收所述设备管理模块发送的反馈信号，依据反馈信号对应的内容发送重新配置信号至所述规划模块，触发所述规划模块进行重构规划；

所述设备管理模块，用于响应所述调度指令，并依据所述调度指令下发控制指令；以及将所述驱动执行模块的执行结果通过反馈信号方式发送至所述调度模块；

所述驱动执行模块，用于响应于所述控制指令，执行所述控制指令对应的操作，同时将执行结果上传至所述设备管理模块。

2.根据权利要求1所述的高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述流程设计模块，用于确定用户配置的预设规划包括：

确定用户选择的执行设备，确定用户配置的所述执行设备对应的执行设备参数以及所述预设规划的目标结果参数；

将用户选择的所述执行设备及所述执行设备参数组成为流程节点；

依据用户配置的所述预设规划的执行顺序对流程节点之间设置的连接线以及所述预设规划的目标结果参数生成预设规划。

3.根据权利要求2所述的高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述调度模块包括：容错子模块、变量子模块和监控子模块；

所述变量子模块，用于接收所述设备管理模块发送的反馈信号，依据所述反馈信号，确定所述预设规划中的流程分支；

所述容错子模块，用于根据所述设备管理模块发送的反馈信号中的异常信号进行处理，恢复所述自动控制管理系统的状态继续执行；

所述监控子模块，用于通过获取控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控所述预设规划、所述调度模块的运行情况。

4.根据权利要求2所述的高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述驱动执行模块包括：采集子模块所述采集子模块，用于采集所述预设规划的实际执行流程、实际参数、实际环境数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述设备管理模块，包括执行设备和所述执行设备对应的驱动，所述执行设备与所述执行设备对应的所述驱动通过预设应用程序编程接口进行连接；

所述执行设备包括：实验设备，和/或运输装置，和/或机械臂；

所述实验设备用于执行预设规划的实验操作；

所述运输装置用于执行实验设备的在执行实验操作时所需的物料的转运操作；

所述机械臂被配置为在执行设备之间，用于代替人工操作，完成在执行设备中的操作处理。

6.根据权利要求5所述的高通量柔性自动控制管理系统，其特征在于，所述执行设备还包括：新风装置，和/或净化装置；

所述新风装置，用于交换实验室的内部空气与外部空气；

所述净化装置，用于对实验室的内部空气进行净化，以使实验室的洁净度的洁净度达到预设等级。

7.一种集成设备的组合装置，其特征在于，所述集成设备的组合装置包括控制装置；所述控制装置包括如权利要求1-6任一项所述的高通量柔性自动控制管理系统。

8.根据权利要求7所述的集成设备的组合装置，其特征在于，所述集成设备的组合装置包括连接结构，所述连接结构将所述集成设备的组合装置中的设备连接为一个固定的整体，组合成为一个实体单元。

9.一种高通量柔性自动控制管理方法，其特征在于，所述高通量柔性自动控制管理方法包括：

S1流程设计及规划：确定用户配置的预设规划；所述预设规划包括用户依据需求配置的执行设备、执行顺序及涉及的参数；

S2匹配预设规划及重构规划：匹配所述预设规划，依据当前资源对所述预设规划进行排班；以及接收重构规划的触发指令，重新对预设规划进行排班；

S3响应规划：根据排班的结果确定所述预设规划对应的调度指令；以及用于接收上传的反馈信号，依据反馈信号对应的内容，触发重构规划；

S4驱动管理：响应所述调度指令，并依据所述调度指令下发控制指令；以及将接收的执行结果通过反馈信号的方式上传；

S5驱动执行：响应于所述控制指令，执行所述控制指令对应的操作，同时将执行结果上传。

10.根据权利要求9所述的高通量柔性自动控制管理方法，其特征在于，

在S3响应规划的步骤中还包括：

接收反馈信号，依据所述反馈信号，确定所述预设规划中的流程分支；

根据反馈信号中的异常信号进行处理，恢复自动控制管理系统的状态继续执行；

通过获取控制指令及接收执行设备发送的反馈信号，监控所述预设规划的运行情况；

在所述S5驱动执行的步骤中，还包括：

采集所述预设规划的实际执行流程、实际参数、实际环境数据。

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