基于物联网的智能实验室的功能及应用

文/黄靓

在当前的各大高校之中，甚至于一些研究所里。其主要的研究或者相关实验主要是向学生提供课后的实践基地或者是一些科研人员进行研究事物的场所。在当前社会中有各种各样的实验室，其中，让人最为关注的实验室就是高校的理工实验室的安全问题。随着智能实验室的推广和应用，人们在进行日常的学术研究和其他的科研探索的时候，通过智能的实验室更能方便的开展科研和探究活动，但是由于随着智能实验室在各大高校、研究所中的推广和应用其中的安全问题也在日渐的凸显，为了保障智能实验室的安全，不仅仅能够保证实验人员的人身安全还能够保障实验室里的设备的安全，同时也能够在一定的程度上保障实验室的数据的安全，这在一定程度上就能够解决人们的关于实验室安全的困扰。

通过调查研究可以发现，近些年来，一些高校的实验室频繁的发生着安全事故，这对于学校的安全和秩序以及学校的舆论都会带来不好的影响，同时也会给学生的心理带来一定的冲击，导致一些学生在上实验课程的时候畏手畏脚，前怕狼后怕虎，不能充分的发挥出实验室带来的便利和探究未知世界的乐趣，这些现象的出现也会引起来社会的广泛的关注。在这种问题的基础上，社会上一些专业的人士开始对于实验室的安全管理问题进行过深入的探索，不乏一些专业的理论。但是，就目前来看，都不能实质的解决当前智能实验室的安全管理的问题。

在对于普通的实验室进行管理之中，可以发现其管理的过程中会存在许多的不稳定的因素，同时在管理的过程中可以发现存在着大量的安全隐患。基于物联网技术下的智能实验室的管理，也需要对其影响安全的因素进行深入的探究。但，不论是实验室人员的安全或者是设备的安全都是要将这两者放到实验室安全管理的首要 位置，另外对于实验室的数据安全也要进行高度的重视，在现在的实验室管理之中实验室的数据安全还是存在着一定的问题，由于人员和设备的安全都可以在一定程度的外力作用下进行保障其安全，但是数据的安全则是需要使用特殊的手段进行保护的。为了进一步保障实验室的人员、设备和数据的安全，本篇论文基于物联网的智能实验室对这几个模块进行了深入的探究，旨在为实验室的安全管理提供一定的理论支撑。

1 总体架构设计

基于物联网技术下的智能实验室的管理中，本篇论文首先对总体架构的设计思路进行了深入的研究，首先，主要是利用了传感器的节点关于数据的收集和传输的特点，再利用网关将有关的数据传送到实验室的管理平台之中，同时对不同模块的传感器的节点关于收集的数据情况进行深入的分析,最后通过一定的计算的算法设计进行控制各个模块中接下来的具体工作。

通过在研究和分析如今各个实验室在安全管理中存在的问题的基础之上，深入的了解在实际的实验室的运行之中，不同的实验室其具体的实际需求也是不同的。但是总体来说实验室的安全管理主要是包括三大块：实验室的人员安全问题；实验室的设备安全问题和实验室的数据安全问题。只有在实际的实验室的管理过程中保障了这3大板块的安全问题，就能够在一定程度上遏制住实验室的安全隐患。我们主要是利用智能实验室的特点，对物联网技术下的实验室进行了模块的划分。通过实际的运用我们可以将实验室分成4个模块，主要包括门禁的控制模块，防盗报警的模块，室内监测的模块，以及网络监控的模块。通过对于这4个模块的加强管理，保证了各个模块对于各自负责区域内的数据的采集与传输的安全，在此基础之上完成了实验室的安全管理，有利于最终的任务的完成。

2 系统的功能设计

在本次的研究之中主要是对于高校的智能实验室进行了分析，并基于物联网的智能实验室的功能和应用的研究。本篇论文的探索并不是只针对于某一个类型的实验室进行设计，而是在实验室的某一安全事故的模块中进行模拟的实验进行设计。旨在为各个实验室在实际的工作开展过程中如果遇到了相同的管理问题的时候，可以给与一定的理论和技术的研究。

2.1 门禁的控制模块

关于门禁的控制模块主要是使用射频识别的技术感应卡式的门禁系统，在这种系统中方便实验人员在实验室中的进出，避免产生大的麻烦。在开放式的实验室智能监控系统中，传统的面部识别、指纹识别、虹膜识别等系统中，虽然起到了很大的作用，但同时也存在着一定的安全隐患。射频识别的技术运用比较广泛，同时其加入了代刷的系统，解决了当前各个识别系统中的漏洞；另外由于高校的学生进行实验课的学习较多，同时一个班级的学生不一定只进行一种类型的实验，还要进入各个不同的实验室进行研究，如果进行信息录入式的识别系统，会造成其后台的工作量过大。利用IC卡或者校园卡进行认证，通过对卡片信息进行读取，在后台接受到卡号时，根据此持卡人的信息来进行判断，此时间段是否可以进行来进行授权，以此来完成门禁系统的识别工作。这种模块的设置也是在一定程度上对于实验室的设备以及实验室数据的安全的保障，通过这种技术的运用可以有效的抵制非实验人员的进入，保障了实验室的可控的安全管理。

2.2 室内监测的模块

对于实验室的室内监测主要是包括湿度的监测、温度的监测、二氧化碳浓度的监测，烟雾的报警部分。为了保证实验室人员更好的在实验室中进行实验，对实验室的温度进行监测，以防止实验室的温度过高或者是过低，同时也能有效的避免实验室的一些化学物质在温度的变化中影响了其性质造成了物质的浪费。湿度的监测也是在一定的程度上保证实验室的化学物品在潮湿或者过分干燥的情况下发生性质的变化进而损坏，浪费了实验室的资源。对于二氧化碳浓度的检测也是对实验室的化学物品进行安全保证，以免其发生化学变化。烟雾报警的装置也是此作用，当烟雾报警时，就说明其空气中存在着大量的及天然气等可燃蒸汽。此监测模块主要是为了保证实验室的器材的安全。

2.3 防盗报警的模块

防盗的报警模块主要包括3个部分：

（1）探测器（又叫做报警器）；

（2）传输的通道；

（3）报警的控制器。通过物理的方法或者电子的技术就监测区域内存在的人员入侵的行为进行探测，发现人员入侵时发出报警的信号，通过拨打电话或者发送短信的形式进行信息传达，以便通知到用户。如果有警告出现，就会及时传送到管理中心，提示值班的人员发生警报的具体的位置，并作出一定的处理措施。一般报警系统通常选择红外线的报警器，此类报警器在小区或者家庭的防盗方面运用特别广泛。在运用这种防盗技术的基础之上，可以一定程度上的保证了实验室的安全，抵制外界别有用心人员的侵入，保证了科研成果，实验室设备的安全。

2.4 网络监控的模块

网络监控模块主要是针对于数据的安全进行检测，在Web的服务器里进行嵌入实时的操作系统，摄像机的转换系统，在高效的压缩芯片中进行压缩，利用内部总线将信息传送到 Web的 服务器里，在配置完成IP地址，路由器和网关之后，用户就可以直接通过浏览器进行访问现场情况，防止了恶意的网站对于信息的窃取，保障了实验室数据管理的安全，以此来实现信息的管理。

3 结语

基于物联网的智能实验室主要是从实验室的人员、设备和数据的安全进行探究的，通过对于技术和管理制度上的完善，在一定程度上能够解决传统的实验室中存在的安全隐患，避免了安全事故的产生。但是由于当前的物联网技术的飞速发展，我们的管理技术在加强的同时外界的侵入的额力量也在不断的增强，因此，当前的研究还是有不太完善的地方的，需要进一步的研究和探索，同时也需要根据各个实验室的不同情况，适当的调节对于实验室的管理的侧重点，在不断的增强管理手段的基础之上，强化对于实验室管理技术的推进，为建设完美的智能实验室而不断的探索。