1.本发明涉及实验室监测技术领域，特别涉及一种实验室的智慧监 测系统。
背景技术：2.目前，实现标准化、智能化、精细化是医疗样本的数字化检验管 理平台建设的方向。为了完善数字化检验管理平台的建设，对实验室 进行实时监测管理，防止实验室出现异常事件，提高实验室的环境和 实验人员管理，提高实验室数字化质量。
3.在现有实验室的信息管理系统中，通常采用磁卡对进入实验室的 人员进行识别，但是不能自动记录实验人员的实验信息，不能对实验 室内样本的存储环境进行实时的监测管理，而且对于室内的负压，主 要通过实验人员进行人工调节，对于实验室内的清洁度，现有的实验 室只能进行温度和湿度监测和调节，但是对于实验室内的灰尘和灰尘 颗粒度时无法进行检测的。
技术实现要素：4.本发明提供一种实验室的智慧监测系统，用以解决在现有实验室 的信息管理系统中，通常采用磁卡对进入实验室的人员进行识别，但 是不能自动记录实验人员的实验信息，不能对实验室内样本的存储环 境进行实时的监测管理，而且对于室内的负压，主要通过实验人员进 行人工调节，对于实验室内的清洁度，现有的实验室只能进行温度和 湿度监测和调节，但是对于实验室内的灰尘和灰尘颗粒度时无法进行 检测的情况。
5.一种实验室的智慧监测系统，包括：
6.人员监测模块：用于通过实验室的感应装置对实验员进行识别和 身体监控，进行身份识别和身体状态监控，生成实验员数据；
7.负压监测模块：用于通过负压装置对实验室内的负压进行动态监 测，并进行动态调节，生成负压调节数据；
8.医疗样本监测模块：用于对实验室内的医疗存储柜和医疗实验台 进行实时环境监测，判断医疗环境是否发生变化，并在医疗环境发生 变化时进行实时报警，生成医疗监测数据；
9.室内清洁监测模块：用于通过实验室内的清洁监测装置对实验室 内的清洁度进行监测，生成室内清洁度数据；
10.智慧报警模块：用于根据所述实验员数据、负压调节数据、医疗 监测数据和室内清洁度数据，判断实验室是否存在异常，并进行异常 报警。
11.进一步的：所述人员监测模块包括：
12.刷卡单元：用于实时读取实验员的智能标签卡，确定实验员信息； 其中，
13.所述实验员信息包括：实验员脸部信息、实验员实验类型信息和 实验员业务信息；
14.人脸识别单元：用于根据所述实验员信息，采集待进入实验室人 员的脸部信息，
并在人脸对比后，对所述待进入实验室人员进行进入 授权；
15.场景采集单元：用于实时采集实验员的工作场景信息，并通过所 述实验员实验类型信息和实验员业务信息，判断所述实验员是否存在 实验异常；其中，
16.所述实验异常包括：实验类型异常、实验动作异常和实验流程标 准异常；
17.身体状态采集单元：用于通过红外扫描设备通过预设时间对实验 员进行身体扫描，判断是否存在身体状态异常；其中，
18.所述身体状态异常包括：身体温度异常、身体动作异常和身体姿 势异常；
19.数据集成单元：用于设置实验员信息表格，并对实验室内的信息 进行整合清洗，生成实验员数据。
20.进一步的：所述数据集成单元生成实验员数据包括如下步骤：
21.预先对实验室数据进行分类，确定实验室数据类型；其中，
22.所述实验室数据包括：实验员身份数据、实验类型数据、实验流 程数据、实验员身体状态标准数据、实验员姿态标准数据、实验室场 景标准数据和实验员业务数据；
23.根据所述实验数据类型，划分数据存储区域；其中，
24.所述数据存储区域包括：实验员身份信息存储区域、实验员实验 数据存储区域、实验员身体数据存储区域和实验室场景数据存储区域；
25.根据所述数据存储区域设置存储缓冲区域，在所述存储缓冲区域 将不同的实验室数据转化为词向量数据，并判断是否存在重复词向量， 对重复的词向量进行位置标记，并对多余的重复词向量删除；
26.在不存在重复词向量时，将所述存储缓冲区域的实验室数据存储 至数据存储区域，并构成集成数据库，将所述集成数据库中的数据作 为实验员数据。
27.进一步的：所述负压监测模块包括：
28.负压监测单元：用于通过设置在实验室内多个负压感应装置，实 时对实验室进行负压监测；其中，
29.所述多个负压感应装置呈两两对称状分布在实验室内壁上；
30.负压判定单元：用于根据所述实验室内的实时实验业务，确定实 时需求负压阈值，并计算所述负压监测的负压与所述实时需求负压阈 值的负压差值区间；
31.负压调节单元：用于根据所述负压差值区间，通过设置在实验室 进出风口的负压调节装置对负压进行实时调节，并控制所述负压监测 的实时负压在所述实时需求负压阈值之内。
32.进一步的：所述负压调节单元对负压进行实时调节，包括如下步 骤：
33.获取实验室的实时负压值，并与实时需求负压阈值进行比较，当 实时负压值不在实时需求负压阈值之内时；
34.确定不同负压感应装置的实时负压监测数据；
35.并将不同负压感应装置的实时监测负压与实时需求负压阈值进 行比较，并将比较后的差值进行从大到小排序；
36.根据排序结果，依次确定每个负压感应装置的位置信息
37.根据所述位置信息，按照从大到小的顺序，调节负压调节装置的 方向，进行负压调节，并在每个位置信息对应的负压感应装置感应的 负压值在所述实时需求负压阈值内
时，切换负压调节方向。
38.进一步的：所述医疗样本监测模块包括：
39.存储柜监测单元：用于通过预设的培养环境监测设备，实时采集 存储柜内的医疗样本存储环境，并实时输出存储环境信息；其中，
40.所述培养环境监测设备包括：培养基监测设备、温度监测设备、 光照识别设备和湿度采集设备；
41.医疗实验台监测单元：用于通过生物扫描设备对并医疗样本进行 实时扫描，判断医疗样本在实验台内的生物扩散系数，并判断是否存 在生物溢出；
42.环境判定单元：用于根据所述存储环境信息和生物扩散系数，判 断实验室内的医疗样本环境是否存在异常，并进行异常报警。
43.进一步的：所述医疗实验台监测单元判断医疗样本在实验台内的 生物扩散系数包括如下步骤：
44.通过荧光生物标记装置，对医疗实验台的医疗样本进行荧光扫描， 生成荧光图；
45.对荧光图中的噪声类型进行分析，确定噪声类型；
46.对获取的荧光图做非局部均值平滑处理，滤波后的图像作为灰度 压缩的参考标准图；
47.获取含噪荧光图的多个室内区域，对每个室内区域的变异系数取 均值获取估计变异系数，确定灰度压缩迭代次数；
48.对含噪荧光图做灰度压缩预处理，以平滑后图像与原始荧光图像 的比值作为压缩系数，根据迭代次数进行压缩；
49.采用非局部的各向异性扩散方法，计算每个像素点的非局部余弦 距离获得扩散系数的阈值，求解微分方程去除噪点并恢复原始图像， 并将恢复后的原始图像的进行离散计算，将离散值作为生物扩散系数。
50.进一步的：所述室内清洁监测模块包括：
51.室内地图单元：获取实验室室内的地图信息，并进行区域标记；
52.轮廓单元：用于从所述区域标记中提取所述实验室室内的轮廓数 据，所述轮廓数据中包括所述实验室室内中墙体所在的线段；
53.端点设置单元：用于根据所述实验室室内的轮廓数据，通过角度 迭代搜索位于各轮廓线上的清洁端点；
54.线段单元：用于通过定向区域生长对各所述清洁端点进行区域边 界构建，得到边界线段；
55.划分单元：用于将各所述边界线段与相应位置的墙体所在的线段 围成的各规则区块作为所述实验室室内的各个清洁分区；
56.洁净度监测单元：根据所述各个清洁分区，分别进行洁净度监测；
57.所述清洁度监测包括：灰尘颗粒度监测、空气状态监测和异物识 别监测；
58.清洁单元：用于根据所述清洁度监测，当清洁度低于预设清洁度 标准时，进行实时清洁。
59.进一步的：所述室内地图单元包括：
60.地图图像处理子单元：用于对实验室室内图像进行二值化处理， 得到第一二值化
图像；
61.地图图像转换子单元：用于对所述第一二值化图像进行形态学开 操作，得到第二二值化图像；
62.轮廓线提取子单元：用于对所述第二二值化图像中的像素点构建 三维建筑模型，判断是否形成建筑轮廓线，并在存在建筑轮廓线时， 提取所述建筑轮廓线的坐标数据；
63.区域标记子单元：用于根据所述坐标数据，在所述第二二值图像 上进行线条标记，根据所述线条标记划分不同的室内区域，并进行区 域标记。
64.进一步的：所述智慧报警模块包括：
65.数据集成单元：用于建立报警监测机制，分别根据所述实验员数 据、负压调节数据、医疗监测数据和室内清洁度数据，判断是否存在 实验室异常；其中，
66.所述报警监测机制包括：实验员身份识别机制、负压异常判定机 制、医疗状态监测机制和室内清洁度判定机制；
67.云端判定单元：用于根据所述实验室异常，递交异常数据至云端 平台，并根据异常因素，进行实时报警。
68.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分 地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的 目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结 构来实现和获得。
69.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描 述。
附图说明
70.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分， 与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
71.在附图中：
72.图1为本发明实施例中一种实验室的智慧监测系统的系统组成 图；
73.图2为本发明实施例中实验室数据处理流程图；
74.图3为本发明实施例中负压动态调节流程图。
具体实施方式
75.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处 所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
76.如附图1所示，一种实验室的智慧监测系统，包括：
77.人员监测模块：用于通过实验室的感应装置对实验员进行识别和 身体监控，进行身份识别和身体状态监控，生成实验员数据；
78.负压监测模块：用于通过负压装置对实验室内的负压进行动态监 测，并进行动态调节，生成负压调节数据；
79.医疗样本监测模块：用于对实验室内的医疗存储柜和医疗实验台 进行实时环境监测，判断医疗环境是否发生变化，并在医疗环境发生 变化时进行实时报警，生成医疗监测数据；
80.室内清洁监测模块：用于通过实验室内的清洁监测装置对实验室 内的清洁度进
行监测，生成室内清洁度数据；
81.智慧报警模块：用于根据所述实验员数据、负压调节数据、医疗 监测数据和室内清洁度数据，判断实验室是否存在异常，并进行异常 报警。
82.上述技术方案是一种能够对实验室内的实验员身体进行检测、对 实验室内的负压进行调节、对医疗样本进行环境监测、对实验室内进 行清洁监测和对异常的情况进行报警的智慧实验室。人员监测模块通 过进行人员监测，能够对进入实验室的实验员进行身份监测，判断是 不是实验员，保证进入实验室的人员都是符合审查标准的实验员。而 身体状态监控，能够实现对实验室内实验人员的身体进行实时检测， 防止实验人员在生病状态下做实验，也可以在因为做实验导致实验员 遭遇实验事故，受伤后，进行及时的受伤报警。对于负压检测，本发 明是一种动态的负压监控方式，能够针对实验需要的负压环境进行实 时的动态调节实验环境。而医疗样本监测主要是能够实现对医疗存储 柜和医疗实验台进行实时监测，防止医疗样本损坏或者做实验的时候 医疗样本扩散，特别是医疗样本为病毒样本的时候。而室内清洁度监 测是因为现有技术中对于实验室内的清洁度不同的实验清洁度要求 不同，本发明能够根据实验要求进行清洁度的实时监控和实时检测。
83.上述技术方案的有益效果在于：本发明作为一个智慧监测的实验 室管理系统，可以对进入实验室的实验员进行监控，防止进入的人员 不是实验员或者存在实验器材的偷盗。可以对实验员的身体进行监测， 判断实验员的身体是否健康，当然对实验员身体健康的监测只能进行 体温和面部状态的初级判断，进行基础身体健康状态的监测。负压监 测的动态调节可以根据不同的实验需求进行负压状态的动态调节，调 节为适合实验需求的负压状态。医疗样本监测模块通过对医疗样本的 存储柜和医疗样本的实验台进行监测，能够判断医疗样本的存储环境 是否发生变化，还能够在进行实验时，对实验需要的实验环境进行监 测，防止实验的时候出现实验的环境与实验需求环境不匹配，出现实 验误差。室内清洁度监测可以对实验室内的进行环境监测，特别是灰 尘，让实验室的清洁度达到做不同实验的环境需求。智慧报警模块的 作用就是对监测的实验员数据、环境数据、负压数据和医疗监测数据 进行分析，当存在故障的时候，就进行故障报警。
84.优选的、如附图1所示，所述人员监测模块包括：
85.刷卡单元：用于实时读取实验员的智能标签卡，确定实验员信息； 其中，
86.所述实验员信息包括：实验员脸部信息、实验员实验类型信息和 实验员业务信息；
87.人脸识别单元：用于根据所述实验员信息，采集待进入实验室人 员的脸部信息，并在人脸对比后，对所述待进入实验室人员进行进入 授权；
88.场景采集单元：用于实时采集实验员的工作场景信息，并通过所 述实验员实验类型信息和实验员业务信息，判断所述实验员是否存在 实验异常；其中，
89.所述实验异常包括：实验类型异常、实验动作异常和实验流程标 准异常；
90.身体状态采集单元：用于通过红外扫描设备通过预设时间对实验 员进行身体扫描，判断是否存在身体状态异常；其中，
91.所述身体状态异常包括：身体温度异常、身体动作异常和身体姿 势异常；
92.数据集成单元：用于设置实验员信息表格，并对实验室内的信息 进行整合清洗，生成实验员数据。
93.上述技术方案是一种人员监测的方案，也就是对人进行识别。刷 卡在进行人员检测的时候，首先刷卡可以保证我们能够提取进入实验 室的人员信息，也是执行后续任务的最关键一环。不管是进行人员识 别，实验环境调节都需要提前确定通过智能标签卡确定实验员信息。 人脸识别单元时进行实验员的身份识别。刷卡正确只能保证智能标签 卡是实验室实验员的，但是不能确定是不是本人。所以本发明通过人 脸识别单元，根据实验员信息和刷卡的人进行脸部信息对比，当然在 刷卡的同时，实验室门口还设置有视频监督设备获取待进入者的脸部 信息。只有人的身份和智能标签卡的两种识别方式都正确，才会授权 待进入的人员进入实验室。
94.因为，在采集实验员信息的时候，也明确了这个实验员准备做那 种实验，根据需要做的实验业务的实验环境需求，进行实验室的环境 调整。实验员实验类型信息表示实验员要做什么类型的实验，实验员 业务信息表示实验员要做的实验的具体实验信息。当然，不仅仅是在 实验员进入之前进行实验环境的调节，还有在实验的过程中，进行环 境信息采集，判断是不是出现了实验异常，实验类型异常表示实验员 做的实验种类和其身份不匹配。例如化学实验员做物理实验或者生物 实验，这就是实验类型异常。实验动作异常包括饰演的时候，加入试 剂加多，温度调节的过高这种饰演的步骤或者流程错误。实验流程标 准异常表示做的实验不符合实验的流程标准，也就是饰演的环境不符 合预设的标准或者实验的流程或者实验的组数不符合实验标准。身体 状态采集单元主要是通过红外扫描设备进行身体扫描，红外扫描可以 确定人体的温度，判断人体是否出现发烧或者过冷的状况。身体动作 异常就是在做实验的时候出现了动作十分迟钝，经常擦汗或者站不起 来等动作异常。而身体姿势异常就是实验员呈现摔倒姿势，或者长期 处于非正常的实验姿势。而上述不管是人体的身份信息、动作姿势信 息和身体状态信息都会填写的实验员信息表格中，生成实验员自身的 数据，当然这些数据也宝库实验员正常状态下的数据，从而能能够对 实验员进行监督。
95.本发明的有益效果在于：本发明可以对实验员个人进行身份验证。 可以根据实验员的信息对实验室内进行实验环境调节，可以对进入实 验室的人员进行识别防止外人进入实验室。本发明还能够进行身体状 态检测，可以基于身体状态的检测，判断实验员是否存在身体异常， 进而实现实验信息的整合。
96.优选的、如附图2所示，所述数据集成单元生成实验员数据包括 如下步骤：
97.预先对实验室数据进行分类，确定实验室数据类型；其中，
98.所述实验室数据包括：实验员身份数据、实验类型数据、实验流 程数据、实验员身体状态标准数据、实验员姿态标准数据、和实验室 场景标准数据和实验员业务数据；
99.根据所述实验数据类型，划分数据存储区域；其中，
100.所述数据存储区域包括：实验员身份信息存储区域、实验员实验 数据存储区域、实验员身体数据存储区域和实验室场景数据存储区域；
101.根据所述数据存储区域设置存储缓冲区域，在所述存储缓冲区域 将不同的实验室数据转化为词向量数据，并判断是否存在重复词向量， 对重复的词向量进行位置标记，并对多余的重复词向量删除；
102.在不存在重复词向量时，将所述存储缓冲区域的实验室数据存储 至数据存储区域，并构成集成数据库，将所述集成数据库中的数据作 为实验员数据。
103.上述技术方案在生成实验员数据的过程中，首先会对实验数据进 行分类，确定不同类型的实验室数据。这些数据包括实验员自己的身 份数据，例如：其面部信息、性别、属于病毒细胞、癌症细胞等不同 领域实验类型的实验员；实验类型数据就是看做的实验是细胞类型实 验还是药物实验类型的实验等等。实验流程数据就是做实验存在那些 步骤，不同步骤之间的执行顺序或者执行流程等。而实验员身体状态 标准数据就是实验员在身体正常状态下应该存在的动作、提问等等标 准身体状态数据。而实验员姿态标准数据就是实验员在正常做实验的 时候进行的不同动作。实验室场景标准数据就是实验室环境标准数据， 以及需要的实验设备和实验材料是否符合实验场景的配置标准。而实 验员业务数据就是实验员属于什么业务类型，例如属于细胞实验员， 或者属于药物实验等等。对于这些数据，会通过不同的数据存储区域 进行存储，从而可以保证在需要调取这些实验数据的时候可以快速的 查询到这些数据。本发明比较创新的一点是在数据库的涉及上，设置 了存储缓冲区域，因为实验室的数据太多，不容易快速查询，所以本 发明通过缓冲区域将实验室数据转化为词向量数据，这个时候词向量 数据可以通过向量的形式进行底占用存储，使用更少的存储空间。而 且对于重复的词向量可以删除，在调用的时候通过位置标记，确定这 个地方存在的重复词向量，进行对应的词向量调取。而没有重复的词 向量就直接的存储。
104.本发明有益效果在于：可以对实验数据进行分类，进行分类存储， 首先可以监督实验进度，其次，可以让实验数据进行清晰化的划分。 而词向量转化的方式，能够对实验室数据进行存储，利用更小的存储 空间，存储更多的数据。
105.优选的、如附图1所示，所述负压监测模块包括：
106.负压监测单元：用于通过设置在实验室内多个负压感应装置，实 时对实验室进行负压监测；其中，
107.所述多个负压感应装置呈两两对称状分布在实验室内壁上；
108.负压判定单元：用于根据所述实验室内的实时实验业务，确定实 时需求负压阈值，并计算所述负压监测的负压与所述实时需求负压阈 值的负压差值区间；
109.负压调节单元：用于根据所述负压差值区间，通过设置在实验室 进出风口的负压调节装置对负压进行实时调节，并控制所述负压监测 的实时负压在所述实时需求负压阈值之内。
110.上述技术方案是一种负压动态调节的方案，在这个负压监测的模块中，本发明是通过多个负压感应装置实现负压感应，这些负压感应装置安装在实验室的墙壁上，而且是按照距离进行均匀安装。本发明的负压监测和现有技术不同，本发明会根据实时实验业务，就是判断正在进行的实验的负压标准，将这个负压标注作为负压阈值进行负压调控。保证负压处于一种动态的调节状态，能够符合所有实验的需要。
111.本发明的有益效果在于：本发明不仅能够实现实验室的全场景监 测，而且还可以在实验室处理实验业务的时候，根据实验业务调节实 验室内的负压，通过调节负压的负压区间，实现负压动态调节。
112.优选的、如附图3所示，所述负压调节单元对负压进行实时调节， 包括如下步骤：
113.获取实验室的实时负压值，并与实时需求负压阈值进行比较，当 实时负压值不在实时需求负压阈值之内时，确定不同负压感应装置的 实时负压监测数据；
114.将不同负压感应装置的实时监测负压与实时需求负压阈值进行 比较，并将比较后的差值进行从大到小排序；
115.根据排序结果，依次确定每个负压感应装置的位置信息；
116.根据所述位置信息，按照从大到小的顺序，调节负压调节装置的 方向，进行负压调节，并在每个位置信息对应的负压感应装置感应的 负压值在所述实时需求负压阈值内时，切换负压调节方向。
117.上述技术方案，在对实验室负压进行调节的过程中，会进行动态 的调节，在这个调节过程中；首先是负压比较，就是判断实时负压是 否达到需求负压的标准。因为本发明存在多个负压监测装置，对每个 地方的负压监测装置的监测结果和需求负压的差值进行排序，这个排 序的作用是判断那些地方的负压差距最大，从而对这个地方的负压优 先进行调节，这是因为如果优先对负压差距小的地方进行调节，可能 存在负压超过预设的负压需求阈值。而先调节差距大的地方就不会存 在这个问题。
118.本发明的有益效果在于：通过对负压的监测，在负压不符合需求 负压时，通过多个负压调节装置，进行动态的负压调节，而且是根据 负压差距的排序进行负压调节。
119.优选的、如附图1所示，所述医疗样本监测模块包括：
120.存储柜监测单元：用于通过预设的培养环境监测设备，实时采集 存储柜内的医疗样本存储环境，并实时输出存储环境信息；其中，
121.所述培养环境监测设备包括：培养基监测设备、温度监测设备、 光照识别设备和湿度采集设备；
122.医疗实验台监测单元：用于通过生物扫描设备对并医疗样本进行 实时扫描，判断医疗样本在实验台内的生物扩散系数，并判断是否存 在生物溢出；
123.环境判定单元：用于根据所述存储环境信息和生物扩散系数，判 断实验室内的医疗样本环境是否存在异常，并进行异常报警。
124.上述技术方案在对医疗样本的监测方面，首先会通过培养环境监 测设备对存储柜的环境数据进行采集，确定医疗样本实时存储的环境 数据这些环境数据就包括培养基的温度、光照和湿度等等，但是局限 于这些环境因素，具体根据医疗样本的具体样本信息。生物扩散系数 就是如果是在做生物实验，例如细菌或者病毒之类的，会通过实时扫 描，判断是否存在病毒或者细菌扩散，扩散的范围和范围内的细菌或 者病毒的密度进行图像处理，得到生物扩散系数，通过生物扩散系数 可以判断是不是存在生物溢出，也就是实验室内是否存在病毒和细菌 在空气中传播，主要是进行实验的病毒或者细菌，因为这些病毒和细 菌会影响实验结果，而存储环境的生物扩散系数，也可以判断存储是 否异常，从而对异常情况进行报警。
125.本发明的有益效果在于：本发明是对存储柜、医疗试验台和整个 实验室的环境进行实时监测。本发明通过对这些医疗样本的存储环境 和实验台环境进行监测，不仅能够实现数据的实时分析，还能够实现 对医疗环境的实时报警，防止病毒或者细菌扩散。
126.优选的、所述医疗实验台监测单元判断医疗样本在实验台内的生 物扩散系数包括如下步骤：
127.通过荧光生物标记装置，对医疗实验台的医疗样本进行荧光扫描， 生成荧光图；
128.对荧光图中的噪声类型进行分析，确定噪声类型为伽马乘性噪声；
129.对获取的荧光图做非局部均值平滑处理，滤波后的图像作为灰度 压缩的参考标准图；
130.获取含噪荧光图的多个室内区域，对每个室内区域的变异系数取 均值获取估计变异系数，确定灰度压缩迭代次数；
131.对含噪荧光图做灰度压缩预处理，以平滑后图像与原始荧光图像 的比值作为压缩系数，根据迭代次数进行压缩；
132.采采用非局部的各向异性扩散方法，计算每个像素点的非局部余 弦距离获得扩散系数的阈值，求解微分方程去除噪点并恢复原始图像， 并将恢复后的原始图像的进行离散计算，将离散值作为生物扩散系数。
133.上述技术方案是一种对生物扩散系数的具体计算方法，本发明设 置有荧光生物标记装置，可以对实现医疗样本的荧光扫描，这个荧光 扫描不仅仅是对医疗样本本身的部分区域扫描，而是实验室的整体扫 描。用来生成一个荧光图，荧光图上能够显示生物分布状况，但是因 为环境中必定是会存在其它病毒和细菌的，所以这时候这些其它的和 医疗样本不同的病毒和细菌就是噪声，要消除这些噪声，消除之前首 先由类型分析，不同类型的噪声其荧光图上显示的光亮程度不同，而 且颜色也存在差异，所以本发明通过非局部均值平滑处理，其通过根 据图像的自相似性来计算邻域像素的权重，然后基于权重和像素值来 进行精确滤波，剔除像素真实值不同的像素，留下的就是目标病毒或 者细菌的图像，也就是滤波后的图像，然后进行灰度处理，得到每个 像素的灰度值。获取含噪荧光图的多个室内区域，就是获取实验室中 存在噪声荧光图的多个室内区域，室内区域的变异系数就是以初始荧 光图为基准，这个基准是预先设置的，然后根据细菌和病毒的扩散程 度生成新的荧光图，这两个荧光图对比得到的参数就是变异系数；灰 度压缩是为了减少计算量将区域室内区域的荧光图进行压缩的一种 方式，而变异系数越大，灰度压缩的迭代次数就越大，因为需要的计 算量就越大，而变异系数越少，灰度压缩的迭代次数就越少，因为计 算量越少。然后本发明通过灰度压缩处理，压缩后的图像通过非局部 的各向异性扩散的图像扩散去噪的方式，进行再次去噪，并通过去噪 确定每个像素点非局部余弦距离，也就是相同或者相邻像素点的距离。 在统计了大量的像素点之后，就能够确定相同像素点也就是目标荧光 的像素点的最大扩散距离和最小距离，也就确定了扩散的边界，在扩 散的边界确定之后，就能确定扩散系数的阈值，也就是扩散的整体范 围参数化之后得到的空间范围阈值；最后通过解微分方程去除噪点并 恢复原始图像，将压缩后的图像进行去噪，噪声去除后，图像中只有 病毒或者细菌扩散的灰度图，而恢复原始图像，就是解压缩的过程， 压缩后的图像在灰度值去除之后，解压缩得到的就是去噪的原始图像， 去噪的原始图像只有黑白两色；通过黑白两色图进行离散计算，离散 值就是生物扩散系数；离散值越大就表示扩散的越广，范围越大。 离散值越小就表示扩散的程度越低。这也是基于病毒和细胞的自身特 性，在扩散的时候必定是距离越近，密度越大。
134.本发明的有益效果在于：在病毒或细菌的实验中，因为病毒危害 比较大，所以本发明通过荧光图实现对生物扩散系数的处理，可以让 实验员根据生物扩散系数，判断是否进行实验，以及根据生物扩散系 数可以进行病毒报警。
135.优选的、如附图1所示，所述室内清洁监测模块包括：
136.室内地图单元：获取实验室室内的地图信息，并进行区域标记；
137.轮廓单元：用于从所述区域标记中提取所述实验室室内的轮廓数 据，所述轮廓数据中包括所述实验室室内中墙体所在的线段；
138.端点设置单元：用于根据所述实验室室内的轮廓数据，通过角度 迭代搜索位于各轮廓线上的清洁端点；
139.线段单元：用于通过定向区域生长对各所述清洁端点进行区域边 界构建，得到边界线段；
140.划分单元：用于将各所述边界线段与相应位置的墙体所在的线段 围成的各规则区块作为所述实验室室内的各个清洁分区；
141.洁净度监测单元：根据所述各个清洁分区，分别进行洁净度监测；
142.所述清洁度监测包括：灰尘颗粒度监测、空气状态监测和异物识 别监测；
143.清洁单元：用于根据所述清洁度监测，当清洁度低于预设清洁度 标准时，进行实时清洁。
144.上述技术方案是室内清洁度监测的方案，首先是实验室内的地图 信息，可以进行区域划分，进而实现区域清洁度监控，也能实现区域 建模；区域标记的目的是确定实验室室内的大致轮廓，最重要的是确 定墙体所在的线段，因为实验室不是想足球场一样属于无障碍空间， 它可能存在多个实验舱，墙体较多，进行区域标记的目的是进行区域 分析，通过区域分析得到的墙线可以划分清洁区域，本发明是按照角 度划分，所以是角度迭代搜索。角度划分的方式更加容易发现一些卫 生死角，通过卫生死角进行清洁区域划分，更加容易进行清洁处理。 洁净度监测是为了判断实验室内的每个区域环境质量是否达到需求 标准，从而在没有达到清洁标准的时候可以实现实时清洁。
145.本发明的有益效果在于：本发明在对室内清洁度调节的过程中， 能够以实验室内分区的方式对实验室内不同位置的清洁度进行实时 监测，而且能够对清洁度按照实验业务的标准进行判断，以此保证对 实验室的清洁度达到更高的清洁标准，并且和实验要求适配。
146.优选的、所述室内地图单元包括：
147.地图图像处理子单元：用于对实验室室内图像进行二值化处理， 得到第一二值化图像；
148.地图图像转换子单元：用于对所述第一二值化图像进行形态学开 操作，得到第二二值化图像；
149.轮廓线提取子单元：用于对所述第二二值化图像中的像素点构建 三维建筑模型，判断是否形成建筑轮廓线，并在存在建筑轮廓线时， 提取所述建筑轮廓线的坐标数据；
150.区域标记子单元：用于根据所述坐标数据，在所述第二二值图像 上进行线条标记，根据所述线条标记划分不同的室内区域，并进行区 域标记。
151.上述技术方案中：本发明在对室内地图处理的时候，因为要提高 计算清洁处理的计算速度，所以采用了二值化处理将室内图像转化为 矩阵形式的二值化图像，第一个二值化处理主要是为了降低计算难度。 而形态学开操作，生成的第二二值化图像，主要是为了消除图像中孤 立点，消除图像中的噪声，更加清楚显示轮廓边界。本发明在进行轮 廓线提取的过程中，时需要根据第二二值化图像搭建三维坐标系，这 是因为第二二值化图像只有黑白两色，搭建的三维建筑模型可以只通 过黑白两色显示，从而更加趋近于素描的立体轮
廓，在这种情况下， 更加容易区分建筑轮廓线，从而通过建立三维坐标系，通过建筑轮廓 线的坐标在第二二值图像进行轮廓线条标记，从而进行区域划分，进 行区域划分还是通过第二二值图像，是因为这样会通过第二二值图像 中任意一个图像，确定那些图像是那些区域，三维立体的建筑模型， 虽然更加容易辨别轮廓线，按照原理说更加容易区域划分，但是，因 为本发明虽然是三维立体模型，但是本发明是通过二值图像构成，三 维划分之后，还要转化为图像，在图像上识别确定划分的区域，所以 本发明直接在二值图像上进行坐标标注，相对来说流程更加简便。
152.优选的、如附图1所示，所述智慧报警模块包括：
153.数据集成单元：用于建立报警监测机制，分别根据所述实验员数 据、负压调节数据、医疗监测数据和室内清洁度数据，判断是否存在 实验室异常；其中，
154.所述报警监测机制包括：实验员身份识别机制、负压异常判定机 制、医疗状态监测机制和室内清洁度判定机制；
155.云端判定单元：用于根据所述实验室异常，递交异常数据至云端 平台，并根据异常因素，进行实时报警。
156.上述技术方案中，在对实验室的异常进行报警的时候，本发明能 够根据监测数据的监测标准，实时的判断实验室异常，在这个情况下， 本发明通过报警监测机制，通过云端平台进行报警，这种报警方式可 以直接报警给实验室内和实验室外的实验员，从而实现双重报警，便 于更加紧急的处理。
157.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于 本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。
技术特征：1.一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，包括：人员监测模块：用于通过实验室的感应装置对实验员进行识别和身体监控，进行身份识别和身体状态监控，生成实验员数据；负压监测模块：用于通过负压装置对实验室内的负压进行动态监测，并进行动态调节，生成负压调节数据；医疗样本监测模块：用于对实验室内的医疗存储柜和医疗实验台进行实时环境监测，判断医疗环境是否发生变化，并在医疗环境发生变化时进行实时报警，生成医疗监测数据；室内清洁监测模块：用于通过实验室内的清洁监测装置对实验室内的清洁度进行监测，生成室内清洁度数据；智慧报警模块：用于根据所述实验员数据、负压调节数据、医疗监测数据和室内清洁度数据，判断实验室是否存在异常，并进行异常报警。2.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述人员监测模块包括：刷卡单元：用于实时读取实验员的智能标签卡，确定实验员信息；其中，所述实验员信息包括：实验员脸部信息、实验员实验类型信息和实验员业务信息；人脸识别单元：用于根据所述实验员信息，采集待进入实验室人员的脸部信息，并在人脸对比后，对所述待进入实验室人员进行进入授权；场景采集单元：用于实时采集实验员的工作场景信息，并通过所述实验员实验类型信息和实验员业务信息，判断所述实验员是否存在实验异常；其中，所述实验异常包括：实验类型异常、实验动作异常和实验流程标准异常；身体状态采集单元：用于通过红外扫描设备通过预设时间对实验员进行身体扫描，判断是否存在身体状态异常；其中，所述身体状态异常包括：身体温度异常、身体动作异常和身体姿势异常；数据集成单元：用于设置实验员信息表格，并对实验室内的信息进行整合清洗，生成实验员数据。3.如权利要求2所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述数据集成单元生成实验员数据包括如下步骤：预先对实验室数据进行分类，确定实验室数据类型；其中，所述实验室数据包括：实验员身份数据、实验类型数据、实验流程数据、实验员身体状态标准数据、实验员姿态标准数据、实验室场景标准数据和实验员业务数据；根据所述实验数据类型，划分数据存储区域；其中，所述数据存储区域包括：实验员身份信息存储区域、实验员实验数据存储区域、实验员身体数据存储区域和实验室场景数据存储区域；根据所述数据存储区域设置存储缓冲区域，在所述存储缓冲区域将不同的实验室数据转化为词向量数据，并判断是否存在重复词向量，对重复的词向量进行位置标记，并对多余的重复词向量删除；在不存在重复词向量时，将所述存储缓冲区域的实验室数据存储至数据存储区域，并构成集成数据库，将所述集成数据库中的数据作为实验员数据。4.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述负压监测模块包
括：负压监测单元：用于通过设置在实验室内多个负压感应装置，实时对实验室进行负压监测；其中，所述多个负压感应装置呈两两对称状分布在实验室内壁上；负压判定单元：用于根据所述实验室内的实时实验业务，确定实时需求负压阈值，并计算所述负压监测的负压与所述实时需求负压阈值的负压差值区间；负压调节单元：用于根据所述负压差值区间，通过设置在实验室进出风口的负压调节装置对负压进行实时调节，并控制所述负压监测的实时负压在所述实时需求负压阈值之内。5.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述负压调节单元对负压进行实时调节，包括如下步骤：获取实验室的实时负压值，并与实时需求负压阈值进行比较，当实时负压值不在实时需求负压阈值之内时，确定不同负压感应装置的实时负压监测数据；将不同负压感应装置的实时监测负压与实时需求负压阈值进行比较，并将比较后的差值进行从大到小排序；根据排序结果，依次确定每个负压感应装置的位置信息；根据所述位置信息，按照从大到小的顺序，调节负压调节装置的方向，进行负压调节，并在每个位置信息对应的负压感应装置感应的负压值在所述实时需求负压阈值内时，切换负压调节方向。6.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述医疗样本监测模块包括：存储柜监测单元：用于通过预设的培养环境监测设备，实时采集存储柜内的医疗样本存储环境，并实时输出存储环境信息；其中，所述培养环境监测设备包括：培养基监测设备、温度监测设备、光照识别设备和湿度采集设备；医疗实验台监测单元：用于通过生物扫描设备对并医疗样本进行实时扫描，判断医疗样本在实验台内的生物扩散系数，并判断是否存在生物溢出；环境判定单元：用于根据所述存储环境信息和生物扩散系数，判断实验室内的医疗样本环境是否存在异常，并进行异常报警。7.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述医疗实验台监测单元判断医疗样本在实验台内的生物扩散系数包括如下步骤：通过荧光生物标记装置，对医疗实验台的医疗样本进行荧光扫描，生成荧光图；对荧光图中的噪声类型进行分析，确定噪声类型；对获取的荧光图做非局部均值平滑处理，滤波后的图像作为灰度压缩的参考标准图；获取含噪荧光图的多个室内区域，对每个室内区域的变异系数取均值获取估计变异系数，确定灰度压缩迭代次数；对含噪荧光图做灰度压缩预处理，以平滑后图像与原始荧光图像的比值作为压缩系数，根据迭代次数进行压缩；采用非局部的各向异性扩散方法，计算每个像素点的非局部余弦距离获得扩散系数的
阈值，求解微分方程去除噪点并恢复原始图像，并将恢复后的原始图像的进行离散计算，将离散值作为生物扩散系数。8.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述室内清洁监测模块包括：室内地图单元：获取实验室室内的地图信息，并进行区域标记；轮廓单元：用于从所述区域标记中提取所述实验室室内的轮廓数据，所述轮廓数据中包括所述实验室室内中墙体所在的线段；端点设置单元：用于根据所述实验室室内的轮廓数据，通过角度迭代搜索位于各轮廓线上的清洁端点；线段单元：用于通过定向区域生长对各所述清洁端点进行区域边界构建，得到边界线段；划分单元：用于将各所述边界线段与相应位置的墙体所在的线段围成的各规则区块作为所述实验室室内的各个清洁分区；洁净度监测单元：根据所述各个清洁分区，分别进行洁净度监测；所述清洁度监测包括：灰尘颗粒度监测、空气状态监测和异物识别监测；清洁单元：用于根据所述清洁度监测，当清洁度低于预设清洁度标准时，进行实时清洁。9.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述室内地图单元包括：地图图像处理子单元：用于对实验室室内图像进行二值化处理，得到第一二值化图像；地图图像转换子单元：用于对所述第一二值化图像进行形态学开操作，得到第二二值化图像；轮廓线提取子单元：用于对所述第二二值化图像中的像素点构建三维建筑模型，判断是否形成建筑轮廓线，并在存在建筑轮廓线时，提取所述建筑轮廓线的坐标数据；区域标记子单元：用于根据所述坐标数据，在所述第二二值图像上进行线条标记，根据所述线条标记划分不同的室内区域，并进行区域标记。10.如权利要求1所述的一种实验室的智慧监测系统，其特征在于，所述智慧报警模块包括：数据集成单元：用于建立报警监测机制，分别根据所述实验员数据、负压调节数据、医疗监测数据和室内清洁度数据，判断是否存在实验室异常；其中，所述报警监测机制包括：实验员身份识别机制、负压异常判定机制、医疗状态监测机制和室内清洁度判定机制；云端判定单元：用于根据所述实验室异常，递交异常数据至云端平台，并根据异常因素，进行实时报警。
技术总结本发明提供了一种实验室的智慧监测系统。本发明通过四个监测模块和一个报警模块实现对实验室的全流程和全方位的监督管理。本发明通过对实验室人员的监测，实现实验员身份识别，并且对实验员进行身体状态监控，防止实验人员在生病状态下做实验，也可以在因为做实验导致实验员遭遇实验事故，受伤后，进行及时的受伤报警。负压检测在本发明中是动态的负压监控方式，能够针对实验需要的负压环境进行实时的动态调节实验环境。而医疗样本监测能够防止医疗样本损坏或者做实验的时候医疗样本扩散，特别是医疗样本为病毒样本。室内清洁度监测对于实验室内的清洁度不同的实验清洁度要求不同，本发明能够根据实验要求进行清洁度的实时监控和实时检测。监控和实时检测。监控和实时检测。
技术研发人员：迟海鹏 张怀东 邢希学 张京军 龚长华
受保护的技术使用者：北京戴纳实验科技有限公司
技术研发日：2022.06.22
技术公布日：2022/11/1
