一种智慧实验室分析系统及操作方法与流程

1.本发明涉及智慧实验室领域，具体涉及一种智慧实验室分析系统及操作方法。


背景技术：

2.现有的检测实验室承担样品采集、分析、实验数据处理等重要任务。常规的分析检测过程中，各个工作环节需要大量的人力、物力及时准确填写各项记录，原始采集的数据和实验分析的数据的处理、统计通常需要手工计算，耗时费力，且容易出现计算录入错误导致数据失真的现象。此外，各个环节信息共享不及时，如样品采集与分析部门之间缺乏协调统一，会产生人为误差，常常需要很多的沟通，造成工作安排不顺畅，工作效率较低。随着社会的发展，传统的实验室分析和管理模式已经不能满足日益繁重的检测任务以及越来越高的检测要求。
3.因此，如何设计一种实现样品从采集、输送、检测、出结果全过程自动化、过程可溯源、管理可数字化的智慧实验室分析系统是本发明所要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，提供一种智慧实验室分析系统及操作方法。本发明提供的一种智慧实验室分析系统及操作方法，缓解当前实验室分析人员不足、监测工作效率不高，有效减少采样和分析过程人为影响，降低分析过程健康危害。
5.本发明的上述技术目的，是通过以下技术方案实现的：
6.一种智慧实验室分析系统，所述智慧实验室分析系统包括：
7.采样管理单元，用于对采样装置的样品信息进行采集并同步安全传输至数据管理中心单元；所述样品信息上传至数据管理中心单元；所述样品信息包括样品的现场原始数据信息和现场快速测定的测试结果数据信息；
8.智能仓库单元，用于汇集和存储采样装置和实验用的样品杯，实现采样装置出库、采样装置入库、样品杯出库和样品杯入库；
9.分析平台单元，所述分析平台单元包括分样平台、分析仪器和分析系统软件，所述分析平台单元用于实现样品分样、分析，并将样品分析结果自动上传至分析系统软件；
10.自动化清洗平台单元，用于对采样装置和样品杯进行自动清洗，并将清洗完成的采样装置、样品杯送至智能仓库单元；
11.数据管理中心单元，用于实现所述智慧实验室分析系统的数据共享给采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元，并实现采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元各个单元之间的交互。
12.如上所述的一种智慧实验室分析系统，还包括手工实验室数字化单元，用于对需要手工测试的采样装置进行登记、分析，并将需要手工测试的采样装置的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元，所述手工实验室数字化单元通过数据管理中心单元与采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元实现信息共享与交
互。
13.如上所述的一种智慧实验室分析系统，所述分析仪器为cod锰、cod铬、总磷、总氮或者氨氮分析仪器等分析仪器；每个所述分析仪器配置一台电脑和一个实现样品杯从分析仪器取放样品杯时的机械定位的定位装置。
14.基于同一个发明构思，本发明提供了一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述智慧实验室分析系统的操作方法包括以下步骤：
15.步骤s1：采样管理单元对采样装置的样品信息进行采集并同步安全传输至数据管理中心单元；
16.步骤s2：智能仓库单元汇集和存储采样装置和实验用的样品杯，实现采样装置出库、采样装置入库、样品杯出库和样品杯入库；
17.步骤s3：分析平台单元实现样品分样、分析，并将样品分析结果自动上传至分析系统软件；
18.步骤s4：手工实验室数字化单元对需要手工测试的采样装置进行登记、分析，并将需要手工测试的采样装置的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元；
19.步骤s5：自动化清洗平台单元对采样装置和样品杯进行自动清洗，并将清洗完成的采样装置、样品杯送至智能仓库单元；
20.步骤s6：数据管理中心单元实现所述智慧实验室分析系统的数据共享给采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元、手工实验室数字化单元和自动化清洗平台单元，并实现采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元、手工实验室数字化单元和自动化清洗平台单元各个单元之间的交互。
21.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述步骤s1的具体步骤为：采样人员按照采样任务列表到相应的地点采样，完成一个采样装置的采样后，通过手操终端扫描采样装置的二维码进行样品信息登记，所述样品信息包括样品的现场原始数据信息和现场快速测定的测试结果数据信息，登记的样品信息同步安全传输至数据管理中心单元，并向实验室接样人员发送接样短信，提醒做好接样准备。
22.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述步骤s2的具体步骤为：
23.步骤s21：采样装置出库包括自动出库；
24.所述自动出库包括外出采样出库和实验室出库；所述外出采样出库是指采样人员确认采样装置出库后，智能仓库单元按照数据管理中心单元发的采样信息，自动出库对应的采样装置至采样装置暂存位，采样人员取走相应的采样装置外出采样；所述实验室出库是指按照实验分析人员选择的做样样品的采样装置，分析平台单元自动调度agv小车从智能仓库单元取出相应的采样装置；
25.步骤s22：采样装置入库包括外出采样入库、实验室留样入库和清洗完成入库；
26.所述外出采样入库是指采样人员把采样装置放入采样装置暂存位，扫码核对采样装置样品信息无误后，由机械臂自动转送至采样装置待测区位，并向实验分析人员发送工单完成信息；
27.所述实验室留样入库是指agv小车将实验室确认的留样采样装置运输至采样装置暂存位，扫码核对采样装置信息无误后，由机械臂自动转送至采样装置留样区位置；
28.所述清洗完成入库是指agv小车将自动化清洗平台单元已完成清洗的采样装置运
输至采样装置暂存位，扫码核对采样装置信息无误后，由机械臂自动转送至采样装置采样区位置；
29.步骤s23：所述样品杯出库是指按照实验分析人员选择的分析样品，分析平台单元自动计算出所需样品杯种类及数量，分析平台单元自动调度agv小车从智能仓库单元出库相应的实验用的样品杯；
30.步骤s24：所述样品杯入库是指清洗后的样品杯由agv小车运输到分析平台单元的固定位置，然后由机械臂放置转移至相应类型的样品杯架空闲位置；
31.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述步骤s3的具体步骤为：
32.步骤s31：实验分析人员通过分析系统软件选择需要分析的样品后由分样平台按照标准流程自动配制所需数量的空白、标定、样品、预检样品和质控；
33.步骤s32：首先由agv小车将样品杯转送至分析仪器定位装置；然后由机械臂将定位装置上的样品杯全部转移到分析仪器样品盘中，分析仪器开始分析，分析仪器实时发送状态到分析系统软件，待分析全部结束后将结果上传至数据管理中心单元；最后设置样品杯为留样或者清洗，启动agv小车将留样样品杯送至智能仓库单元，将清洗样品杯送至自动化清洗平台单元。
34.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述步骤s4的具体步骤为：
35.agv小车将手工测试采样装置从智能仓库单元送至手工实验室数字化单元，实验分析人员对来样进行扫码登记，进行检测分析，全部原始记录和分析结果按中心采样记录单内容和格式要求，并将需要手工测试的采样装置的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元；分析任务完成后，实验分析人员将采样装置放至采样装置暂存位，由agv小车进行入库至智能仓库单元或者运至自动化清洗平台单元清洗。
36.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述s5的具体步骤为：
37.agv小车把待清洗采样装置或样品杯送至自动化清洗平台单元暂存区，机械臂把采样装置从暂存区放置到清洗工位上，自动进行开盖、水样倾倒、水洗、酸洗、吹干操作进行清洗；清洗完成的采样装置被agv小车送至智能仓库单元入库；机械臂把样品杯从暂存区放置到清洗工位上，自动进行水样倾倒、水洗、酸洗、吹干操作进行清洗，清洗完成的样品杯被agv小车送至智能仓库单元入库。
38.如上所述的一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述步骤s1中采样管理单元对采样装置的样品信息进行采集是指通过操作终端软件扫描采样装置上的二维码采集样品信息。
39.与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
40.1、本发明提供的一种智慧实验室分析系统，缓解了当前实验室分析人员不足、监测工作效率不高，有效减少采样和分析过程人为影响，降低分析过程健康危害，实现样品从采集、输送、检测、出结果全过程自动化，过程可溯源和管理数字化。
41.2、本发明提供的一种智慧实验室分析系统，采样管理单元，实现采样任务闭环管理、采样过程可监控、采样信息可共享，方便溯源取样点，对数据的真实准确性进行进一步的把控；智能仓库单元，实现外出采集的样品自动出入库，自动留样，实现无人化管理；分析平台单元，实现样品自动分样、自动分析、自动上传数据等，既保证了数据的可靠性便于整体监控，以及样品数据的溯源，方便复测，又可以减少人员与有毒、危险试剂的长久接触；自
动化清洗平台单元，实现样品瓶及实验分析样品杯的清洗，提高了工作效率。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述的仅仅是本发明的一个实施例，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附图。
43.图1为本发明提供的一种智慧实验室分析系统的流程图。
具体实施方式
44.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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例1：
46.一种智慧实验室分析系统，所述智慧实验室分析系统包括：
47.采样管理单元，用于对采样装置的样品信息进行采集并同步安全传输至数据管理中心单元；所述样品信息上传至数据管理中心单元；所述样品信息包括样品的现场原始数据信息和现场快速测定的测试结果数据信息。采样装置为采样瓶或者采样箱，例如采样瓶可以为1l的棕色玻璃试剂瓶，采样箱可以为容纳一定数量采样瓶的具有冷藏功能的箱体，如可以为放置有冰袋的箱体。
48.智能仓库单元，用于汇集和存储采样装置和实验用的样品杯，实现采样装置出库、采样装置入库、样品杯出库和样品杯入库。智能仓库单元设置有采样瓶货架、待测区位置、留样区位置以及样品杯区位置。
49.分析平台单元，所述分析平台单元包括分样平台、分析仪器和分析系统软件，用于实现样品分样、分析，并将样品分析结果自动上传至分析系统软件。其中，分样平台包括平台本体、机械臂和直线模组，所述直线模组固定设置于平台本体的中间，所述机械臂滑动连接于直线模组上，机械臂沿着直线模组轨道移动完成样品瓶的取放、摇匀、开盖、关盖动作。机械臂上设置有对样品瓶进行抓取、摇动、旋转开盖或者旋转关盖的卡爪结构，所述卡爪结构在控制器的控制下，在垂直方向上进行上下运动，或者带动样品瓶左右倾斜颠倒运动，或者在水平方向上进行顺时针旋转或者逆时针旋转运动。所述机械臂为现有技术中能够完成样品瓶的取放、摇匀、开盖、关盖动作的带有卡爪结构的机械臂结构。直线模组为现有技术中提供导轨轨道的结构。优选的，所述分析仪器为cod锰、cod铬、总磷、总氮或者氨氮分析仪器等；所述每个分析仪器配置一台电脑和一个实现样品杯从分析仪器取放样品杯时的机械定位的定位装置。
50.自动化清洗平台单元，用于对采样装置和样品杯进行自动清洗，并将清洗完成的采样装置、样品杯送至智能仓库单元。
51.数据管理中心单元，用于实现所述智慧实验室分析系统的数据共享给采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元，并实现采样管理单元、智能仓库
单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元各个单元之间的交互。
52.优选的，还包括手工实验室数字化单元，用于对需要手工测试的采样装置进行登记、分析，并将需要手工测试的采样装置的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元，所述手工实验室数字化单元通过数据管理中心单元与采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元和自动化清洗平台单元实现信息共享与交互。
53.本实施例中的智慧实验室分析系统的有益效果为：通过智能化系统的统一调度，从取样到样品分析直至最后的数据上传，最大限度的优化了整个过程的人员、样品的分配及分析顺序进而提高实验室整体监测效率。另外，该系统实现样品从采集、输送、检测、出结果全过程自动化、过程可溯源、管理可数字化，也有效减少采样和分析过程人为影响，降低分析过程健康危害。
54.实施例2：
55.如图1所示，一种智慧实验室分析系统的操作方法，所述智慧实验室分析系统的操作方法包括以下步骤：
56.步骤s1：通过智慧实验室分析系统创建工单给采样人员，智能仓库单元人员和实验人员。本发明中，所述采样人员为负责外出采样的人员，智能仓库单元人员为负责智能仓库单元管理的人员，实验人员为实验室分析人员。采样管理单元对采样装置的样品信息进行采集并同步安全传输至数据管理中心单元，采样人员负责完成采样；优选的，所述步骤s1的具体步骤为：采样人员按照采样任务列表到相应的地点采样，完成一个采样装置的采样后，通过手操终端扫描采样装置的二维码进行样品信息登记，所述样品信息包括样品的现场原始数据信息和现场快速测定的测试结果数据信息，登记的样品信息同步安全传输至数据管理中心单元，并向实验室接样人员发送接样短信，提醒做好接样准备。优选的，所述步骤s1中采样管理单元对采样装置的样品信息进行采集是指通过操作终端软件扫描采样装置上的二维码采集样品信息。操作终端为平板电脑或者手机，现场快速测定的测试结果数据信息包括温度、湿度、ph、电导率、溶解氧等，可以通过采样工具如温湿度检测仪器、ph测定仪器、电导率仪器、溶解氧检测仪器等测得。
57.步骤s1的优势和好处在于：根据实验室各个分析项目的具体实验要求，确认当天所有取样场所及各地取样量，统一调度，采样瓶上设置样品信息，方便采样瓶入库、出库、分样，既提高了采样效率又让采样过程可控。
58.步骤s2：智能仓库单元汇集和存储采样装置和实验用的样品杯，实现采样装置出库、采样装置入库、样品杯出库和样品杯入库；优选的，所述步骤s2的具体步骤为：
59.步骤s21：采样装置出库包括自动出库；
60.所述自动出库包括外出采样出库和实验室出库；所述外出采样出库是指采样人员确认采样装置出库后，智能仓库单元按照数据管理中心单元发的采样信息，自动出库对应的采样装置至采样装置暂存位，采样人员取走相应的采样装置外出采样，在采样出库步骤中的采样装置可以为采样瓶，也可以为采样箱，如果需要取采样箱外出采样，采样人员将采样瓶、冰袋放入采样箱并施封采样箱外出采样；所述实验室出库是指按照实验分析人员选择的做样样品的采样装置，在实验室出库出库步骤中的采样装置为采样瓶，分析平台单元自动调度agv小车从智能仓库单元取出相应的采样瓶；
61.步骤s22：采样装置入库包括外出采样入库、实验室留样入库和清洗完成入库；其
中，步骤s22中的采样装置是指采样瓶。
62.所述外出采样入库是指采样人员把采样瓶放入采样瓶暂存位，扫码核对采样瓶样品信息无误后，由机械臂自动转送至采样瓶待测区位，并向实验分析人员发送工单完成信息；
63.所述实验室留样入库是指agv小车将实验室确认的留样采样瓶运输至采样瓶暂存位，扫码核对采样瓶信息无误后，由机械臂自动转送至采样瓶留样区位置；
64.所述清洗完成入库是指agv小车将自动化清洗平台单元已完成清洗的采样瓶运输至采样瓶暂存位，扫码核对采样瓶信息无误后，由机械臂自动转送至采样瓶采样区位置；
65.步骤s23：所述样品杯出库是指按照实验分析人员选择的分析样品，分析平台单元自动计算出所需样品杯种类及数量，分析平台单元自动调度agv小车从智能仓库单元出库相应的实验用的样品杯；
66.步骤s24：所述样品杯入库是指清洗后的样品杯由agv小车运输到分析平台单元的固定位置，然后由机械臂放置转移至相应类型的样品杯架空闲位置。
67.步骤s2的优势和好处在于：基于控制系统自动化识别进行，不需要工作人员在各环节干预，提高任务执行效率，降低在各环节中出错的几率。
68.步骤s3：分析平台单元实现样品分样、分析，并将样品分析结果自动上传至分析系统软件；优选的，所述步骤s3的具体步骤为：
69.步骤s31：实验分析人员通过分析系统软件选择需要分析的样品后由分样平台按照标准流程自动配制所需数量的空白、标定、样品、预检样品和质控；
70.步骤s32：首先由agv小车将样品杯转送至分析仪器定位装置；然后由机械臂将定位装置上的样品杯全部转移到分析仪器样品盘中，分析仪器开始分析，分析仪器实时发送状态到分析系统软件，待分析全部结束后将结果上传至数据管理中心单元；最后设置样品杯为留样或者清洗，启动agv小车将留样样品杯送至智能仓库单元，将清洗样品杯送至自动化清洗平台单元。
71.步骤s3的优势和好处在于：agv小车配合机械臂，设计合理，操作简单，配合分析仪器使用，使得分析仪器使用时更加高效，大大提高了工作效率。
72.步骤s4：手工实验室数字化单元对需要手工测试的采样装置进行登记、分析，并将需要手工测试的采样装置的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元；步骤s4中，采样装置为采样瓶。优选的，所述步骤s4的具体步骤为：
73.agv小车将手工测试采样瓶从智能仓库单元送至手工实验室数字化单元，实验分析人员对来样进行扫码登记，进行检测分析，全部原始记录和分析结果按中心采样记录单内容和格式要求，并将需要手工测试的采样瓶的原始样品信息和样品分析结果传至数据管理中心单元；分析任务完成后，实验分析人员将采样瓶放至采样瓶暂存位，由agv小车进行入库至智能仓库单元或者运至自动化清洗平台单元清洗。
74.步骤s4的优势和好处在于：设置手工实验室，方便目前无法实现自动化分析的项目进行实验，进而方便实验室统一管理。
75.步骤s5：自动化清洗平台单元对采样装置和样品杯进行自动清洗，并将清洗完成的采样装置、样品杯送至智能仓库单元；步骤s5中，采样装置为采样瓶。优选的，所述s5的具体步骤为：
76.agv小车把待清洗采样瓶或样品杯送至自动化清洗平台单元暂存区，机械臂把采样瓶从暂存区放置到清洗工位上，自动进行开盖、水样倾倒、水洗、酸洗、吹干操作进行清洗；清洗完成的采样瓶被agv小车送至智能仓库单元入库；机械臂把样品杯从暂存区放置到清洗工位上，自动进行水样倾倒、水洗、酸洗、吹干操作进行清洗，清洗完成的样品杯被agv小车送至智能仓库单元入库。
77.步骤s5的优势和好处在于：对采样瓶及样品杯进行自动清洗，一方面减轻实验室分析人员工作量，另一方面，保证采样瓶及样品杯的清洗满足实验分析要求，避免因清洗不干净带入污染，继而影响实验结果。
78.步骤s6：数据管理中心单元实现所述智慧实验室分析系统的数据共享给采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元、手工实验室数字化单元和自动化清洗平台单元，并实现采样管理单元、智能仓库单元、分析平台单元、手工实验室数字化单元和自动化清洗平台单元各个单元之间的交互。
79.步骤s6的优势和好处在于：实现整个实验室智能化管理，通过统一的平台，可以对各个数据进行跟踪溯源，随时可以了解当前实验室各实验项目情况，减少了人工干扰，方便统一管理。
80.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。