本發(fā)明屬于實驗室監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的快速發(fā)展,實驗室環(huán)境安全監(jiān)測越來越受到重視,但現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)和方法仍存在諸多不足。傳統(tǒng)的實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)通常采用單點或少量固定點位進行監(jiān)測,無法全面覆蓋實驗室空間,導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠全面和準(zhǔn)確。同時,現(xiàn)有系統(tǒng)往往只關(guān)注單一或少數(shù)環(huán)境參數(shù),如溫度、濕度等,忽視了其他潛在的安全隱患。此外,大多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)缺乏實時數(shù)據(jù)分析和智能預(yù)警功能,無法及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測潛在風(fēng)險。現(xiàn)有的監(jiān)測方法通常采用人工定期巡檢或簡單的自動化監(jiān)測,效率低下且容易出現(xiàn)疏漏。數(shù)據(jù)的收集、存儲和分析往往是分散進行的,缺乏統(tǒng)一的管理平臺,導(dǎo)致信息孤島的形成,影響了數(shù)據(jù)的有效利用。

2、在告警機制方面,現(xiàn)有系統(tǒng)多采用固定閾值觸發(fā)告警,不能根據(jù)不同時間段和實驗條件動態(tài)調(diào)整,容易造成誤報或漏報?？梢暬故痉矫?許多系統(tǒng)僅提供簡單的數(shù)據(jù)顯示,缺乏直觀、易懂的圖形化界面,不利于管理人員快速掌握實驗室環(huán)境狀況。此外,現(xiàn)有系統(tǒng)與實驗室其他安全設(shè)備的聯(lián)動性較差,無法在發(fā)生緊急情況時自動觸發(fā)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。在數(shù)據(jù)存儲和分析方面,許多系統(tǒng)只關(guān)注短期數(shù)據(jù),缺乏長期數(shù)據(jù)的積累和分析,無法為實驗室環(huán)境優(yōu)化和安全管理決策提供有力支持。另一個普遍存在的問題是,現(xiàn)有系統(tǒng)大多是獨立運行的,缺乏與實驗室管理系統(tǒng)、實驗過程監(jiān)控系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的集成,無法實現(xiàn)信息的高度共享和協(xié)同管理。在監(jiān)測點的布置方面,現(xiàn)有系統(tǒng)往往采用均勻分布的方式,未考慮實驗室內(nèi)不同區(qū)域的特殊需求和潛在風(fēng)險,導(dǎo)致監(jiān)測資源分配不合理。此外,大多數(shù)系統(tǒng)缺乏自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力,無法根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和環(huán)境變化自動優(yōu)化監(jiān)測策略和告警閾值。

3、在用戶交互方面,許多系統(tǒng)的操作復(fù)雜,需要專業(yè)人員維護,不利于實驗室日常管理人員的使用。最后,現(xiàn)有系統(tǒng)在數(shù)據(jù)安全性和隱私保護方面也存在不足,容易造成敏感信息泄露。這些問題嚴(yán)重制約了實驗室環(huán)境安全監(jiān)測的效果,無法滿足現(xiàn)代實驗室對安全、高效、智能化管理的需求,亟需一種新型的智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法來解決這些問題。

4、因此，現(xiàn)在亟需一種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，解決了以下技術(shù)問題：實現(xiàn)了實驗室空間的全面網(wǎng)格化監(jiān)測，提高了數(shù)據(jù)采集的精確性和覆蓋范圍；通過多層次監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)分析，增強了環(huán)境異常的檢測能力；采用動態(tài)限位區(qū)間和時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線，提高了告警的準(zhǔn)確性和及時性；通過可視化展示和數(shù)據(jù)備存，改善了數(shù)據(jù)管理和應(yīng)急響應(yīng)能力。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括區(qū)域劃分單元、環(huán)境監(jiān)測點、分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元、數(shù)據(jù)記錄告警單元和可視化展示后臺，其中區(qū)域劃分單元首先對實驗室空間進行網(wǎng)格化處理，形成若干個實驗室分區(qū)，并在每個實驗室分區(qū)內(nèi)劃分應(yīng)監(jiān)測層，所述環(huán)境監(jiān)測點在每個實驗分區(qū)中的對應(yīng)監(jiān)測層至少設(shè)置有兩組，將環(huán)境監(jiān)測點采集的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元內(nèi)，所述分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元將所有環(huán)境監(jiān)測點中的數(shù)據(jù)進行匯總，并將每個實驗室分區(qū)中對應(yīng)監(jiān)測層的環(huán)境數(shù)據(jù)按時間繪制時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線，所述數(shù)據(jù)記錄告警單元對時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線進行記錄，并在不同時間段設(shè)定限位區(qū)間，在時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線超過或者低于限位區(qū)間后，向可視化展示后臺進行告警，所述可視化展示后臺調(diào)取每個環(huán)境監(jiān)測點數(shù)據(jù)以及時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線進行數(shù)據(jù)展示，并在數(shù)據(jù)記錄告警單元進行告警時，將展示數(shù)據(jù)進行備存。

3、該智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的創(chuàng)新和優(yōu)勢。系統(tǒng)采用了網(wǎng)格化處理的方法對實驗室空間進行劃分，這種方法相比傳統(tǒng)的單點或少量固定點位監(jiān)測，能夠更全面、精細地覆蓋整個實驗室空間，大大提高了監(jiān)測的精確性和全面性。系統(tǒng)在每個實驗室分區(qū)內(nèi)劃分多個監(jiān)測層，并在每層至少設(shè)置兩組環(huán)境監(jiān)測點，這種多層次、多點位的監(jiān)測布局能夠捕捉到不同高度和位置的環(huán)境參數(shù)變化，有效避免了傳統(tǒng)單一高度監(jiān)測可能造成的數(shù)據(jù)偏差。系統(tǒng)通過分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元對所有監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行匯總和分析，并繪制時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線，這種方法不僅能夠?qū)崟r反映環(huán)境參數(shù)的變化趨勢，還能夠通過曲線的變化預(yù)測潛在的環(huán)境風(fēng)險，大大提高了系統(tǒng)的預(yù)警能力。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄告警單元采用了動態(tài)限位區(qū)間的設(shè)置方法，可以根據(jù)不同時間段的實驗需求和安全標(biāo)準(zhǔn)靈活調(diào)整告警閾值，這比傳統(tǒng)固定閾值的告警方式更加智能和精準(zhǔn)，有效減少了誤報和漏報的情況。系統(tǒng)的可視化展示后臺不僅能夠?qū)崟r展示各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線，還能在告警時自動備存展示數(shù)據(jù)，這種設(shè)計大大提高了數(shù)據(jù)的可追溯性和事后分析的便利性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)還實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、處理、分析到展示和存儲的全流程智能化管理，避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)分散、孤立的問題。

4、這種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)通過網(wǎng)格化空間劃分、多層次監(jiān)測布局、實時數(shù)據(jù)分析、動態(tài)告警閾值設(shè)置以及智能化數(shù)據(jù)管理和展示等創(chuàng)新設(shè)計，大大提升了實驗室環(huán)境監(jiān)測的精確性、全面性、實時性和智能化水平，為實驗室安全管理提供了更加可靠和高效的技術(shù)支持。

5、作為一優(yōu)選的實施方式，所述區(qū)域劃分單元在進行實驗室空間的網(wǎng)格化處理時，根據(jù)實驗室結(jié)構(gòu)特點進行分區(qū)，形成若干個實驗室分區(qū)，并在每個實驗室分區(qū)內(nèi)由上至下將空間劃分為至少三層，對實驗室內(nèi)環(huán)境進行全面監(jiān)測。

6、作為一優(yōu)選的實施方式，所述環(huán)境監(jiān)測點設(shè)置在每個實驗分區(qū)中的不同監(jiān)測層，每組環(huán)境監(jiān)測點包括溫度、濕度、氣體濃度環(huán)境參數(shù)傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸單元，通過環(huán)境參數(shù)傳感器對該區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀況進行實時監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)傳輸單元將采集數(shù)據(jù)反饋至分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元內(nèi)。

7、作為一優(yōu)選的實施方式，所述分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元將所有環(huán)境監(jiān)測點中采集的數(shù)據(jù)進行匯總和整合，生成每個實驗室分區(qū)中對應(yīng)監(jiān)測層的環(huán)境數(shù)據(jù)報告，并定時對數(shù)據(jù)進行更新，并將更新后的數(shù)據(jù)向可視化展示后臺進行反饋。

8、作為一優(yōu)選的實施方式，所述數(shù)據(jù)記錄告警單元對時間數(shù)據(jù)關(guān)系曲線進行記錄和分析，通過將記錄數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行對比，對環(huán)境數(shù)據(jù)的變化規(guī)律進行趨勢預(yù)測，設(shè)定并調(diào)整限位區(qū)間，并對超出或低于限位區(qū)間的狀態(tài)進行對應(yīng)響應(yīng)。

9、一種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測方法，所述方法包括如下步驟：

10、將整個實驗室空間進行三維網(wǎng)格化處理,劃分為若干個實驗室分區(qū)；在每個實驗室分區(qū)內(nèi),由上至下至少設(shè)置三個監(jiān)測層,每層至少布置兩組環(huán)境監(jiān)測點；

11、每組環(huán)境監(jiān)測點實時采集環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸至分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元，分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元匯總所有監(jiān)測點數(shù)據(jù),并按時間順序為每個分區(qū)的各監(jiān)測層繪制環(huán)境參數(shù)時間關(guān)系曲線；

12、數(shù)據(jù)記錄告警單元根據(jù)時間段的安全需求,為環(huán)境參數(shù)設(shè)定動態(tài)限位區(qū)間，數(shù)據(jù)記錄告警單元實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)時間關(guān)系曲線,當(dāng)曲線超出或低于限位區(qū)間時,向可視化展示后臺發(fā)出告警信號；

13、可視化展示后臺實時調(diào)取并展示監(jiān)測點數(shù)據(jù)和時間關(guān)系曲線，在接收到告警信號時,可視化展示后臺將當(dāng)前展示的所有數(shù)據(jù)進行備份存儲；

14、基于歷史環(huán)境數(shù)據(jù)和當(dāng)前時間關(guān)系曲線變化趨勢,利用機器學(xué)習(xí)算法對潛在風(fēng)險進行預(yù)測,并在發(fā)生異常前發(fā)出預(yù)警。

15、這種智慧實驗室環(huán)境安全監(jiān)測方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有多個顯著的創(chuàng)新點和優(yōu)勢。該方法采用三維網(wǎng)格化處理來劃分實驗室空間，這種方法比傳統(tǒng)的二維平面劃分更加精細和全面，能夠更準(zhǔn)確地反映實驗室空間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和環(huán)境特征。在每個分區(qū)內(nèi)設(shè)置至少三個監(jiān)測層，每層至少兩組環(huán)境監(jiān)測點，這種多層次、高密度的監(jiān)測布局大大提高了數(shù)據(jù)采集的精確度和空間覆蓋率，能夠捕捉到不同高度和位置的微小環(huán)境變化。該方法通過分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元實時匯總和處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，并繪制環(huán)境參數(shù)時間關(guān)系曲線，這種動態(tài)可視化的數(shù)據(jù)處理方式有助于快速識別環(huán)境參數(shù)的變化趨勢和異常波動。該方法引入了動態(tài)限位區(qū)間的概念，根據(jù)不同時間段的安全需求靈活調(diào)整告警閾值，這比傳統(tǒng)的固定閾值告警更加智能和精準(zhǔn)，能夠有效減少誤報和漏報。在數(shù)據(jù)展示和存儲方面，該方法實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)調(diào)取和展示，并在告警時自動備份數(shù)據(jù)，這種設(shè)計大大提高了數(shù)據(jù)的可追溯性和事后分析的便利性。

16、最為創(chuàng)新的是，該方法引入了機器學(xué)習(xí)算法，基于歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前趨勢對潛在風(fēng)險進行預(yù)測和預(yù)警，這種前瞻性的風(fēng)險管理方法在傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)中是少見的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種方法實現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、處理、分析到預(yù)警的全流程智能化，避免了傳統(tǒng)方法中各環(huán)節(jié)分散、孤立的問題。

17、采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：通過三維網(wǎng)格化處理和多層次高密度監(jiān)測點布置，實現(xiàn)了對實驗室空間的全方位、高精度監(jiān)測，大幅提升了環(huán)境參數(shù)采集的準(zhǔn)確性和全面性。利用分區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)管理單元實時匯總和處理數(shù)據(jù)，繪制環(huán)境參數(shù)時間關(guān)系曲線，使管理人員能夠直觀地掌握環(huán)境變化趨勢，快速識別異常情況。采用動態(tài)限位區(qū)間設(shè)置，根據(jù)不同時間段的安全需求自動調(diào)整告警閾值，顯著提高了告警的準(zhǔn)確性，有效減少誤報和漏報。通過可視化展示后臺實時展示數(shù)據(jù)，并在告警時自動備份，提高了數(shù)據(jù)的可追溯性和事后分析的便利性。引入機器學(xué)習(xí)算法，基于歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前趨勢對潛在風(fēng)險進行預(yù)測和預(yù)警，實現(xiàn)了從被動響應(yīng)到主動預(yù)防的轉(zhuǎn)變。通過精確的環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，幫助實驗室管理者更好地了解各區(qū)域的環(huán)境狀況，從而優(yōu)化資源配置和實驗布局。系統(tǒng)的全面監(jiān)測和智能預(yù)警功能大大提高了實驗室的安全管理水平，減少了安全事故發(fā)生的可能性。