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智慧化生物安全实验室智能管理平台展望

近年来，以人工智能、大数据、数字孪生、物联网为代表的信息技术日新月异，这股“智慧风”同样为智慧实验室的发展注入了新的动力，实验室的智慧升级已成为未来发展方向中的重要一环。其中生物安全实验室的智慧化也不例外。

一、智慧化生物安全实验室概述

智慧化生物安全实验室是综合利用传感技术和控制技术以及互联网技术、大数据技术、人工智能技术、数字孪生技术、物联网技术、自动控制技术、机器人技术等先进技术和网络及计算机开发工具，构建的在一定程度上能够感知实验室人员心理、语言或行为的诉求，感知环境变化以及研究对象变化，并自动科学自主决策以实现生物安全实验室实验及管理人员诉求的现代化生物安全实验室。

二、智慧化生物安全实验室的构成

智慧化生物安全实验室除具备一般意义上各级生物安全实验室所必须的建筑、设施设备特性外，还具备四类重要智能化功能：即环境/对象感知功能、信息传输功能、信息分析处理功能、自动执行功能、自主决策功能。

1、感知功能：门禁、人脸识别、红外感知（如红外跟踪）、环境传感（温度传感、湿度传感、压力传感、光线传感等）、设备状态感知（如设备参数采集）、样件状态表征感知（机器人巡查）等。

2、信息传输功能：通过无线传输技术（4G、5G、红外）、有线网络等将物联网感知信息传输到各类计算机服务器。

3、信息处理功能：通过大数据、AI、区块链、仿真技术等先进技术编制具备自学习、自适应的处理系统软件，对通过互联网传递来的物联感知数据进行识别、判断，然后将处理控制信号通过网络系统传递到物联网的终端，控制终端进行相应操作。

4、执行功能：主要是将服务器发出的控制信息通过网络系统传递给各类需要动作的设备，如室内压力的新风阀门或排风阀门、门禁系统的开关、窗帘关（闭）的步进电机等。有的感知系统和执行系统集成为一体。

三、智慧化生物安全实验室解决方案

智慧化生物安全实验室运维管理平台一般情况下由如下功能板块构成：三维展示、设备管理、能源管理、安防管理、智能运维、实验管理等。

1、三维界面高度仿真

三维界面高度仿真，真实反映实验室房间各部件细节，平台充分利用BIM信息集成的功能，实现楼宇自控系统及各能源管理系统间的互联互通及数据共享，便于管理者对管理主体的整体把控，提供各楼层展示、设备定位、VR漫游、空间定位等功能。

可以实现第一人称视角在项目各楼层房间模型中自由漫游，提前体验实验室项目未来状态及现状演示，让设计方案更符合客户使用习惯，最终确认功能需求，同时也为后期运维中基于样件状态表征感知（机器人巡查）的自动巡查功能的实现提供了基础。

2、智能设备管理

生物安全实验室工艺复杂，设备系统众多，通过监测区域实验室环境参数、空调设备、排风设备、通风柜、设备层排风系统、过滤消杀设备、废气处理设备、压缩空气系统及纯水系统的运行状态和运行数据，实现智能设备运行管理。

3、无人值守的安防管理

安防管理包含视频监控、门禁系统、电子巡更、周界报警四个板块。

此功能发挥积极的安全防范作用。依靠视频监控系统、智能分析、报警系统等子系统及其之间的系统联动，为用户及时提供异常事件的监控信息，将被动监控化为主动，防患于未然。

4、集监、管、控、服于一体的智能运维

通过BIM模型保留建设过程中积累的大量工程信息，并用于大楼的运营维护，把复杂的系统三维可视化呈现，用于应急指挥、设备监控、报警定位、快速排障等场景，同时可查看实验室配套设备的运行数据和历史运行记录，提高大楼运维效率，提升建筑智能化水平。

实时监测设备运行，通过设备联网，实时采集设备数据，打破各设备和系统之间的数据壁垒，将多类型设备信息和参数统一保存到一个平台进行管理和维护。

智能预警自动判断设备在运行过程中存在哪些隐患，快速定位异常点，将异常问题快速、及时的通知运维人员，辅助其找到故障原因。

借助智能系统自动监测设备内部，辅助运维人员提前发现设备问题，甚至可以进行远程运维服务。同时对费用进行分项、分类汇总分析，且可以月度、年度成本对比分析。

5、能耗实时监控，分析，实现数据可视化

能耗管理云平台通过运行结果，提供设计依据反馈效果验证，实时运行监控并给出维护与改造的策略。

能耗总览、分类、分项能耗的图表展示。分类能耗、分部门能耗对比、分设备能耗查询与对比分析。

6、网络联接有线变无线

Wi-Fi与物联融合，实验室智能终端全联接。通过Wi-Fi技术，实现网络联接有线变无线，支持多种物联协议扩展，提供无线和物联融合能力，满足实验室各类终端便捷接入网络，支撑实验室数据的统一获取，助力智能管理。

实验室数据实现高效处理。数据自动采集和回传，实验室数据高效管理：基于物联感知技术，自动采集终端数据，通过容器化部署应用，进行不同物联协议数据的解析和转换，将采集到的数据实时回传到云服务平台，实现自动识别实验室人