一种用于科研操作环境的实验系统设备

1.本发明属于成型模具技术领域，具体涉及一种用于科研操作环境的实验系统设备。


背景技术：

2.在生物化学实验过程中，由于整个实验步骤繁杂和药品数量众多，故而操作过程需集中注意力，稍有操作失误或细节处理不当对结果影响重大，
3.虽然科研人员可以依照实验步骤进行，并对实验进行记录，但难免会出现实验的操作影响和药品耗材的浪费，从而降低实验成功率和科研进度，严重影响实验高效的进行。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于科研操作环境的实验系统设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于科研操作环境的实验系统设备，包括主系统控制模块、区域辅助监测模块、操作区功能终端、设备对接控制模块；
6.所述主系统控制模块内设有用于科研操作环境的实验系统，用于对设备参数的定义和系统间信息的调控；
7.所述区域辅助监测模块包括摄像头和信号发送手环；
8.其中，所述摄像头为多个带有云台的摄像头，且其分别与主系统控制模块信号连接，所述摄像头分别布设在实验区域内开阔处和实验仪器界面无干扰观察处；
9.所述信号发射手环包括处理芯片、小型电路板、蓝牙发射器、内置电池，所述信号发送手环用于通过预定义发射频率，持续向周围发射信号，在实验环境内还设置有与信号发射手环配套使用的蓝牙网关，信号发射手环发出的信号经过蓝牙网关监测，将信号发送至主系统控制模块，通过计算确定信号发射手环的位置；
10.所述操作区功能终端用于在科研人员在实验环境内进行实验过程中，监测记录和服务显示，并且不同功能区域的操作区功能终端间分别与主系统控制模块信号连接，通过主系统控制模块调控；
11.所述设备对接控制模块信号输入端和输出端分别与主系统控制模块和可外接实验仪器设备信号连接，通过主系统控制模块控制设备对接控制模块可外接实验仪器设备进行读取和写入参数。
12.进一步的，所述主系统控制模块基于实验区域内可外接实验仪器设备获取数据进行图像的处理和定位数值计算，获取仪器使用数据，生成实验过程数据，并对计算好的带有信号发射手环的科研人员的位置进行判断，将实验全程需显示数据发送至范围内最近显示窗口，实现跟随显示；
13.所述主系统控制模块还能发送预定义实验步骤数据至显示窗口和仪器设置参数至设备，对下一可提前操作步骤进行自动干预，并能连接后台数据库进行预定义实验读取
和新定义试验写入。
14.进一步的，所述摄像头布设在实验区域内开阔处和实验仪器界面无干扰观察处，用于完成对实验区域内科研人员行动路径和范围的记录，还能对实验区域内可外接实验仪器设备显示界面进行监控，对开启设备界面进行数据扫描读取，根据仪器设定读取值含义，分析出仪器使用参数。
15.进一步的，所述蓝牙网关在单个监测区域范围内至少安装三个，用于持续监测信号发送手环的蓝牙信号，将蓝牙信号发送至主系统控制模块，在监测数据中同一信号名称信号数量三个以上，选取信号值排前三个信号，根据网关位置坐标和信号值进行三角定位，计算并确定信号发送手环的位置。
16.进一步的，所述操作区功能终端包括实验监测模块和显示模块；
17.所述实验监测模块通过在操作范围内布置的摄像组和扫描部件，对管盖管身物品名称进行获取，并定位移液枪枪头，通过透明枪头液面进行判断吸样加样判断，结合对移液枪吸液值进行记录，生成该次实验步骤；
18.所述显示模块分布在区域内实验操作范围内和需显示处，在科研人员操作过程中通过主系统控制模块对定位值的处理，将全程需显示数据呈现在最接近距离的窗口，同时追踪显示有移液枪操作过程枪头细节。
19.本发明与现有技术相比具有以下优点：
20.本发明通过包括主系统控制模块、区域辅助监测模块、操作区功能终端、设备对接控制模块相互协同作用，通过主系统控制模块对设备参数的定义和系统间信息的调控；通过区域辅助监测模块可动态监控对区域内设备进行细节放大并记录处理和对进入区域人员携带手环信号对其精准定位，通过操作区功能终端用于在科研人员在实验环境内进行实验过程中，监测记录和服务显示，并且不同功能区域的操作区功能终端间分别与主系统控制模块信号连接，通过主系统控制模块调控，利用设备对接控制模块将主系统控制模块与可外接实验仪器设备信号连接，通过主系统控制模块控制设备对接控制模块可外接实验仪器设备进行读取和写入参数，从而能协同高效的完成科研人员在实验环境内进行实验时的配套使用，利于实验高效便捷的进行，提高了实验进行的效率。
附图说明
21.图1是本发明整体原理框架图；
22.附图标记说明：
[0023]1‑
主系统控制模块；2
‑
区域辅助监测模块；3
‑
操作区功能终端；4
‑
设备对接控制模块。
具体实施方式
[0024]
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。
[0025]
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种用于科研操作环境的实验系统设备，
包括主系统控制模块1、区域辅助监测模块2、操作区功能终端3、设备对接控制模块4；
[0026]
所述主系统控制模块1内设有用于科研操作环境的实验系统，用于对设备参数的定义和系统间信息的调控；
[0027]
所述主系统控制模块1基于实验区域内可外接实验仪器设备获取数据进行图像的处理和定位数值计算，获取仪器使用数据，生成实验过程数据，并对计算好的带有信号发射手环22的科研人员的位置进行判断，将实验全程需显示数据发送至范围内最近显示窗口，通过显示模块32显示，实现数据跟随显示；
[0028]
所述主系统控制模块1还能发送预定义实验步骤数据至显示模块32的显示窗口和仪器设置参数至可外接实验仪器设备，对下一可提前操作步骤进行自动干预，自动干预是在当前操作步骤完成时，主系统控制模块1提前进入下一步骤准备程序，对预定仪器使用进行自动设置，如设置参数值、完成开盖操作、完成预热程序等
[0029]
例如在进行下一步离心机操作步骤前，系统判断将要进行离心步骤，对离心机进行通电，打开盖板，将使用转速、温度、时间参数写入至离心机程序，完成准备环节，在实验人员将样品放入离心机，盖上盖板时开始启动及其进行离心。
[0030]
例如在下一步进行通风橱操作前，对其进行通电，开启紫外进行消毒，打开灯光、通风等步骤，等待操作人员进行使用。
[0031]
例如在下一步进行酶标仪操作时，系统将对仪器通电，打开应用程序，完成程序设定，进行第一步出板操作，待实验人员放入酶标板后提示检测孔位，确定后开始检测并记录数据。
[0032]
所述主系统控制模块1还能连接后台数据库进行预定义实验读取和新定义试验写入。
[0033]
所述区域辅助监测模块2包括摄像头21和信号发送手环22；
[0034]
其中，所述摄像头2为多个带有云台的摄像头，且其分别与主系统控制模块1信号连接，所述摄像头分别布设在实验区域内开阔处和实验仪器界面无干扰观察处，用于完成对实验区域内科研人员行动路径和范围的记录，还能对实验区域内可外接实验仪器设备显示界面进行监控，对开启设备界面进行数据扫描读取，根据仪器设定读取值含义，分析出仪器使用参数。
[0035]
所述信号发射手环22包括处理芯片、小型电路板、蓝牙发射器、内置电池，所述信号发送手环用于通过预定义发射频率，持续向周围发射信号，在实验环境内还设置有与信号发射手环22配套使用的蓝牙网关，信号发射手环22发出的信号经过蓝牙网关监测，将信号发送至主系统控制模块1，通过计算确定信号发射手环22的位置，所述蓝牙网关在单个监测区域范围内至少安装三个，用于持续监测信号发送手环22的蓝牙信号，
[0036]
在一个单个监测区域范围内，有三个以上蓝牙网关监测到该信号发射手环22发出的蓝牙信号，因距离、障碍物、其他干扰等，不同蓝牙网关检测到的信号值会不同，在汇总的检测数据中就会显示该名称蓝牙信号对应的不同信号值数据，为加强对区域内定位的准确性，故选取信号值最强的至少三个进行处理。
[0037]
将蓝牙信号发送至主系统控制模块1，在监测数据中同一信号名称信号数量三个以上，选取信号值排前三个信号，根据网关位置坐标和信号值进行三角定位，计算并确定信号发送手环22的位置。
[0038]
所述操作区功能终端3用于在科研人员在实验环境内进行实验过程中，监测记录和服务显示，并且不同功能区域的操作区功能终端3分别与主系统控制模块1信号连接，通过主系统控制模块1调控；
[0039]
不同功能区域的操作区功能终端3是桌面操作环境监控终端、对实验仪器进行监控的终端和特殊区域监控终端，如对需要暗室的实验进行夜视监控记录。
[0040]
所述操作区功能终端3包括实验监测模块31和显示模块32；
[0041]
所述实验监测模块31通过在操作范围内布置的摄像组和扫描部件，对管盖管身物品名称进行获取，并定位移液枪枪头，通过透明枪头液面进行判断吸样加样判断，结合对移液枪吸液值进行记录，生成该次实验步骤；
[0042]
实验步骤生成：一方面通过预定步骤进行实验时，通过设定的操作关键步骤点进行每一步的判断，比如步骤一过程加a液，检测到吸取a液，则目前处于步骤1中，另可设置区域内定点，操作者在进行每一步时在该点区域进行激活，如设置拨动杆、触摸点等，
[0043]
另一方面，对于试验步骤中需临时更改的记录，可通过关键字预设，如添加、删除、记录等、语音激活操作，如“添加”，“下一步”“2mla到2管”、生成实验步骤，将更改的步骤自动加入预定实验操作中生成新步骤文件，以实验名和更改者名进行命名存储。
[0044]
针对操作：对使用移液枪类实验，采用液体记录方案，针对移液枪记录吸液量；对称量器相关实验，采用固体记录方案，固体试剂放在操作区内含有称量作用的区域内，放上自动记录初始重，根据每次步骤结束时的重量判断使用量，并进行记录反应时间根据试剂加入时间与下一步操作时间进行计算。
[0045]
对科研操作者整个实验过程全程监控、同步记录比对，并结合多次训练数据对进行实验实时提醒纠错，提醒纠错是通过记录的试验步骤，根据追踪枪头进入的试剂管壁二维码和对移液枪量程数据进行分析，判断所用试剂的正确与否和用量的提醒；
[0046]
提醒与警告：对错误的加液进行警告，显示区域内，对加液量的不同进行提醒，并写入此次操作步骤中，和整体实验构建试验记录；
[0047]
训练数据：对每次重复性实验进行记录，统计结果进行数据分析，生成该实验操作模型，同每次试验做出分值记录，判断操作规范程度，并可作为操作分析辅助作用。
[0048]
所述显示模块32分布在区域内实验操作范围内和需显示处，在科研人员操作过程中通过主系统控制模块对定位值的处理，将全程需显示数据呈现在最接近距离的窗口，同时追踪显示有移液枪操作过程枪头细节。
[0049]
所述设备对接控制模块4信号输入端和输出端分别与主系统控制模块1和可外接实验仪器设备信号连接，通过主系统控制模块1控制设备对接控制模块可外接实验仪器设备进行读取和写入参数。
[0050]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0051]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。