CN213644158U - 一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜。属于物联网领域；本实用新型在于借助物联网技术完善实验室的化学试剂管理，使得试剂管理和使用更加安全、规范、便捷。本实用新型的功能实现使用到如下模块：供电模块、控制模块、身份识别模块、环境感知传感器、RFID射频模块、交互式显示模块、平台通信模块、语音提示模块。本实用新型借助如上电子元器集成工作规范化学试剂实用并且实现远程对化学试剂的安全监控、管理和信息掌握。

Description

一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体涉及一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，特别是涉及一种针对材料化学实验室化学试剂柜的智能化。

背景技术

目前现有的化学试剂柜存放化学试剂普遍采用人工操控方式，并缺少数据存储及上传功能，需要实验人员现场操作并记录。在此基础上，我们增加互联与远程操控功能，使得管理员能够通过终端远程监督和查看设备，在目前的技术基础上是切实可行的解决思路。

在目前的实验室管理当中，化学试剂管理的重要性不言而喻，尽管各大实验室都都做出很多的努力比如：双人双锁以及纸质登记，但是这些管理有着配合是否得当、当事人精神状态是否良好、记录是否及时或遗漏、是否有人故意隐瞒盗取药品等安全隐患。针对这些问题，加以物联网在线管理，从而让药品管理更加规范安全，这是本实用新型产品设计的初衷。因此在物联网技术的迅速发展以及传感技术、射频技术、交互技术的发展下，智能化实验室各要素成为大趋势。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，通过引入物联网技术，实现对实验室试剂的整个生命周期的管理，从根本上掌控实验室化学试剂的存放，规避人员管理存在的弊端，辅助实验室的管理。

本实用新型的技术方案是：一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，所述的智能化化学试剂柜包括相互连接的左上柜、右上柜、左下柜及右下柜，在所述左上柜、右上柜、左下柜及右下柜之间安设有隔板；在所述右上柜的柜壁上安设有化学试剂柜安装盒，在所述化学试剂柜安装盒的内部安设有控制模块、供电模块、RFID射频模块、身份识别模块、语音提示模块、交互式显示模块及平台通信模块。

进一步的，所述的控制模块通过有线分别与供电模块、RFID射频模块、身份识别模块、语音提示模块、交互式显示模块及平台通信模块相连接；

所述的交互式显示模块的另一端连接在平台通信模块上；

所述平台通信模块连接有云平台。

进一步的，在所述左上柜及左下柜的柜壁上分别安设有环境感知模块及监控模块，所述的环境感知模块以及监控模块通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块及交互式显示模块相连接。

进一步的，在所述右上柜与右下柜之间的隔板上安设有重量测试台，所述的重量测试台通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块及交互式显示模块相连接。

进一步的，在所述重量测试台的上部、化学试剂柜安装盒的下部安设有倾斜的重量板。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型的监控、身份识别、交互功能，能够多方准确确定化学试剂取用的细节，极大地避免双人双锁、纸质记录存在的消极、懈怠导致实验室化学试剂遗矢、滥用、记录不完整和准确等安全隐患；2、本实用新型运用的RFID射频部分可以做到不间断的资产扫描，有益于实验室试剂资产的统计、管理、查询、报废、更新；3、本实用新型运用的交互界面UI设计大气简洁美观，化学试剂柜内试剂种类数量完全展示，因此完全取代之前的纸质统计粘贴，美化实验室环境，同时精确智能；4、本实用新型的平台通信功能将整个实验室的智能化化学试剂柜完全互联，管理人员可在后台实现集中高效管理，避免科研人员浪费过多宝贵的精力；5、本实用新型的环境感知传感器对化学试剂柜内的温度、湿度、气体等要素进行实时监控，显示于管理后台，如有温度不适宜、湿度不适宜以及试剂泄露等可能损害到试剂存储的情况能够得到及时地发现。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中化学试剂柜安装盒的结构示意图；

图中1是供电模块，2是控制模块，3是RFID射频模块，4是身份识别模块，5是语音提示模块，6是平台通信模块，7是交互式显示模块，8是云平台，9是左上柜，10是右上柜，11是左下柜，12是右下柜，13是环境感知模块，14是监控模块，15是重量测试台，16是重量板，17是化学试剂柜安装盒。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型中进行进一步的叙述；显而易见地，下面描述中的仅仅是一部分的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些将本实用新型所述的技术方案应用于其它类似情景；为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图所述；一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，所述的智能化化学试剂柜包括相互连接的左上柜9、右上柜10、左下柜11及右下柜12，在所述左上柜9、右上柜10、左下柜11及右下柜12之间安设有隔板；

另外，在所述左上柜9、右上柜10、左下柜11及右下柜12的内部均安设有至少两层间隔平板；

在所述右上柜10的柜壁上安设有化学试剂柜安装盒17，在所述化学试剂柜安装盒17的内部安设有控制模块2、供电模块1、RFID射频模块3、身份识别模块4、语音提示模块5、交互式显示模块7及平台通信模块6

通常情况下，化学试剂柜安装盒17安设在右上柜10的柜壁上，可以是安装在右上柜10与左上柜9的隔板上，也可以是安设在右上柜10的后板上；

其中，所述供电模块1：指搭载于智能化化学试剂柜并且给整个智能化系统供电的模块，使用交流电，断电时试剂柜处于封闭状态，无法打开取得化学试剂，从而避免在断电状态下化学试剂被盗取的情况发生，确保化学试剂安全；

所述的控制模块2：指搭载于智能化化学试剂柜并且控制整个智能化系统的MCU模块，将与之相连的供电模块1提供的电力分配给试剂柜中各个模块，收集来自RFID射频模块3、身份识别模块4以及环境感知模块13(包括重力测试台15的重量感知)、监控模块14采集的信息，作为中转，将信息显示到交互式显示模块7或者通过平台通信模块6将信息发送到云平台8。

所述RFID射频模块3：包含两个部分，其一为每种化学试剂对应的独有的RFID射频标签，其二为集成于智能化化学试剂柜上的RFID标签读写器；

所述身份识别模块4：指搭载于智能化化学试剂柜并给智能化系统提供身份对比记录并选择性指挥系统开与不开柜门的模块；实验室人员首先需要通过指纹或人脸或射频卡进行身份比对，比对无误才可以存放和取用化学试剂，此处身份识别模块4的实使用视具体应用场景搭配；

所述语音控制模块5，指在对应步骤做出发声指引，为科研实验人员按存取化学试剂的操作流程进行操作的语音指引模块；

所述平台通信模块6，指用于无线信息传输，连接智能化化学试剂柜的控制模块2以及交互式显示模块7与云平台8，从而使得智能化化学试剂柜与后台可进行数据传输；

所述交互控制模块7：指采用Arm-Linux嵌入式QT/E环境开发的GUI操作界面；与环境感知模块13，RFID射频模块3，身份识别模块4等进行互联通信，用于整体交互式控制，便于实验人员进行化学试剂存取登记，查看化学试剂信息和储存环境等。

进一步的，所述的控制模块2通过有线分别与供电模块1、RFID射频模块3、身份识别模块4、语音提示模块5、交互式显示模块7及平台通信模块6相连接；

所述的交互式显示模块7的另一端连接在平台通信模块6上；

所述平台通信模块6连接有云平台8。

进一步的，在所述左上柜9及左下柜11的柜壁上分别安设有环境感知模块13以及监控模块14，所述的环境感知模块13以及监控模块14通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块1及交互式显示模块7相连接；

通常情况下；环境感知模块13与监控模块14分别安装在左上柜9及左下柜11中不同的柜壁上；也可以安装在同一柜壁上；

所述环境感知模块13：指采用湿度、温度、气体传感器等对智能化化学试剂柜内的环境参数进行监控，显示于交互界面，便于科研人员关注；同属于环境感知模块13的重量测试台15含有压力传感进行重量信息的收集，实验室科研人员取出试剂瓶后在重量测试台进行称重，再在放回试剂前称重，以算得药品使用情况从而掌握其生命周期；

所述监控模块14：指位于智能化化学试剂柜内部的监控摄像头，在智能化系统启动时同步自动开启，对整个试剂的存放或取用过程进行记录(用于监控整个智能化化学试剂柜)，且对科研人员取用化学试剂的全过程进行有别于实验室整体环境摄像头的行为的细节进行记录并存储。

进一步的，在所述右上柜10与右下柜12之间的隔板上安设有重量测试台15，所述的重量测试台15通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块1及交互式显示模块7相连接；

在所述重量测试台15的上部、化学试剂柜安装盒17的下部安设有倾斜的重量板16。

进一步的，所述的环境感知模块13以及监控模块14通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块1及交互式显示模块7相连接；所述的重量测试台15通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块1及交互式显示模块7相连接；其中，在有线电路的外部包裹有绝缘层；并且绝缘层固定在柜壁上；所述的有线电路也可以安设在柜壁的夹层中；

其中，所述的重量测试台15用于测试试剂瓶重量并显示到交互模块GUI显示屏上；在智能化化学试剂柜内部进行设置独立的重量测试台15，在取用化学试剂时以及归还化学试剂时，对试剂瓶的重量进行简单的统计，并且形成相关的使用周期，提醒实验室管理人员及时对试剂进行购置、淘汰；安置在重量测试台15的上部安设有倾斜的重量板，在智能化化学试剂柜的柜体的隔出部分空间供实验人员进行重量称取。

进一步的，所述的智能化化学试剂柜中的供电模块1通常情况下采用双供电的功能，其中之一是针对一般的交流电为智能化系统供电；另外的一方供电是采用蓄电池的方式(独立电源)，在断电情况下自动启动，为实验室试剂安全全程护航。

进一步的，本实用新型运用自主研发的一套智能化化学试剂柜的管理硬件与软件。

进一步的，本实用新型巧妙借助一系列物联网技术，对实验室化学试剂进行更加安全、规范、便捷的智能化管理。

进一步的，本实用新型在于运用RFID技术，在化学试剂入库前进行标签写入。

进一步的，本实用新型在于不间断地扫描，得到智能化化学试剂柜内的试剂存放情况。

进一步的，本实用新型在于搭载远超目前实验室内智能化化学试剂柜按键式的新型交互界面，智能化化学试剂柜内的环境参数以及试剂情况能够得到更加直观的显示。

进一步的，本实用新型配置后台的终端，所有的试剂操作都可以在后台得到查询。

进一步的，本实用新型预留智能化实验室APP接入通道。

作为本实用新型的进一步限定，所述身份识别模块可将身份比对记录通过通信模块上传至云服务器，以便实验人员通过终端平台进行查阅。

作为本实用新型的进一步限定，智能化化学试剂柜搭载RFID射频相关技术，具体为试剂瓶表面粘贴RFID射频标签，同时化学试剂柜本身集成RFID扫描仪，在系统开启时，自动进行扫描，将扫描结果显示于交互界面，同时区分化学试剂摆放的各层各区间，RFID技术进行药品定位反馈位置。

作为本实用新兴的进一步限定，所述平台通信模块6与云平台8进行通讯，并将智能化化学试剂柜的信息上传至云平台8，移动终端、PC端可通过连接云平台8获取所述信息。

作为本实用新型的进一步限定，配合我们的各项功能实现并使得科研人员工作更加便捷，设计统一并且独一的外观形貌，考虑存储各区域功能性的不同，如附图1所示，设置不同区间左上柜9、右上柜10、左下柜11及右下柜12，在此说明，区间数量视具体的应用场景变更。

作为本实用新型的进一步限定，添加语音提示模块5，指引智能化化学试剂柜功能实现。

本实用新型使用各模块具体信息显示如下：供电模块1 12V 2A电源适配器以及电压转换模块DC-DC(12V转3.3V 5V)、控制模块2STM32F103RCT6、射频模块3HZM-20超高频UHFRFID阅读写器模块、身份识别模块4分为人脸识别MF1AI+IoT检测人脸识别模块和指纹识别高清光学指纹识别模块以及RC522射频IC卡感应模块、语音提示模块5LD3320语音识别模块、平台通信模块6ATK-ESP8266WIFI模块、交互式显示模块7嵌入式hdmi液晶显示器、监控模块14无线小型监视摄像头、环境感知模块13包括AM2302温湿度模块和MQ-135空气质量传感器和HX711模块称重传感器。

本实用新型的工作原理：

在正常使用此实用新型进行取用药品前需要做如下的准备工作：

1、身份录入：使用本实用新型首先需要进行身份认证，科研人员的身份信息统一在后台进行录入；

2、试剂信息录入：在实验室购置化学试剂后，通过交互式显示模块7对新化学试剂的RFID标签进行信息存储，即输入剂量、保质期、类别、名称、入库时间、存放位置等信息，即可生成对应的射频标签，然后完成对新化学试剂的RFID标签粘贴，之后的存取无需此步。

本实用新型具体的操作步骤及化学试剂的取用有如下步骤：

设一名实验室人员需要使用一瓶试剂，但是未知存放地点(如知晓试剂未知可省略步骤1)；

1、实验室科研人员到任一智能化化学试剂柜前，借助交互式显示模块7进行所需药品的位置查询，后赶到所存智能化化学试剂柜所在地点；同样可以不到现场，使用智能化化学试剂柜后台在线程序查询；

2、完成身份认证：确认试剂位置后，通过人脸或者指纹或者射频卡等识别方式首先完成自己的身份认证，才可以打开智能化化学试剂柜；

3、化学试剂的取用：在完成身份认证后，柜门打开，此时智能化化学试剂柜内的监控设备启动，对化学试剂取用人员的全过程进行记录；在科研人员从智能化化学试剂柜中取得化学试剂后，首先放置在智能化化学试剂柜内部的重量测试台15部位进行粗糙的重力统计并且记录在系统；

4、化学试剂的放回：在使用完化学试剂后，将试剂瓶再次放置在智能化化学试剂柜内部的重量测试台15部位再次进行粗糙的重量统计并且再次记录在系统，得出单次使用差值；之后实验室科研人员将试剂瓶放回原位，柜门关闭；在完成化学试剂的取用后化学试剂的使用记录和存储信息包括使用人信息均会上传至云平台8并且在终端平台显示；

5、至此整个试剂的取用过程结束。

说明：在如上的使用过程当中，会有语音提示模块5对实验室人员进行操作流程的引导。

本实用新型的非试剂取用状态的功能说明：

1、本实用新型的环境感知：对智能化化学试剂柜内部进行不间断的环境扫描，保证智能化化学试剂柜内部的温度、湿度、气体浓度进行监控，如有要素超标及时告警，防止意外发生；

2、本实用新型的后台功能：后台可调出试剂柜的监控进行查看、可调出试剂的使用情况记录以及试剂储量情况、可查询某科研人员的使用记录、可查看任一时间的柜体内温湿度以及气体浓度等环境要素；

3、本实用新型的供电管理：智能化化学试剂柜供电模块为普通交流电，在交流电断电后无法打开，防止非法取用。

本实用新型中使用的技术手段可以拓展至其他智能存储场合，后期可以接入到实验室管理系统，实现组网，达到实验室智能化的要求。

最后，应当理解的是，本实用新型中所述实施例仅用以说明本实用新型实施例的原则；其他的变形也可能属于本实用新型的范围；因此，作为示例而非限制，本实用新型实施例的替代配置可视为与本实用新型的教导一致；相应地，本实用新型的实施例不限于本实用新型明确介绍和描述的实施例。

Claims (5)

1.一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，所述的智能化化学试剂柜包括相互连接的左上柜、右上柜、左下柜及右下柜，在所述左上柜、右上柜、左下柜及右下柜之间安设有隔板；其特征在于，在所述右上柜的柜壁上安设有化学试剂柜安装盒，在所述化学试剂柜安装盒的内部安设有控制模块、供电模块、RFID射频模块、身份识别模块、语音提示模块、交互式显示模块及平台通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，其特征在于，所述的控制模块通过有线分别与供电模块、RFID射频模块、身份识别模块、语音提示模块、交互式显示模块及平台通信模块相连接；

所述的交互式显示模块的另一端连接在平台通信模块上；

所述平台通信模块连接有云平台。

3.根据权利要求1所述的一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，其特征在于，在所述左上柜及左下柜的柜壁上分别安设有环境感知模块及监控模块，所述的环境感知模块以及监控模块通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块及交互式显示模块相连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，其特征在于，在所述右上柜与右下柜之间的隔板上安设有重量测试台，所述的重量测试台通过设置在柜壁上的有线电路与供电模块及交互式显示模块相连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于材料化学领域实验室的智能化化学试剂柜，其特征在于，在所述重量测试台的上部、化学试剂柜安装盒的下部安设有倾斜的重量板。

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