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基于人工智能技术的实验室管控系统(上)

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-23  浏览次数:5
核心提示:本文将重点介绍我们基于实验室5G网关技术的人工智能,不仅可监控并追溯整个实验或设备运行的全过程、全方位、全信息数据,还可快
 本文将重点介绍我们基于实验室5G网关技术的人工智能,不仅可监控并追溯整个实验或设备运行的全过程、全方位、全信息数据,还可快速处理与储存采集到大量数据。并将来自各方面的信息在同一时间轴、在同一台设备上实时可视化展示、记录下来、可追溯、可分析处理,为改进实验操作与行为,避免不良事件,提高实验安全性,优化实验质量和成效提供了强大支撑。

实验室是从事科学研究和实验工作的建筑空间。从20世纪后期以来,现代实验实践进步速度加快,正在发生一场革命。科学研究、实验技术、实验装备的每一次突破,都是对实验环境控制提出了新的挑战。5G实验环境控制有了新的突破。

基于5G实验环境控制的网关技术的人工智能AI管控系统是一种新技术,能有效地改进实验操作与行为,避免不良事件,提高实验安全性,优化实验质量和成效。

01

实验室安全事故的主要因素

由于实验室不可避免地涉及到具有腐蚀性、易燃、易爆、有毒、有害的各种化学药品, 接触到具有高温、高压的各种仪器设备,以及使用中产生的有毒、有害气体、废液、废渣等, 假若使用不当或者处理不当都会引起实验室安全事故。化学实验室安全事故的类型通常包含:爆炸、火灾、中毒、灼 伤、腐蚀等[1]。因此实验室防火安全,化学安全,生物安全,大型仪器设备安全,实验数据与资料安全,辐射安全,设施安全等事关重大。

如果按著名的事故致因“三环”理论,人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全条件均是潜在风险因子(见图1)。每两环交叉处(蓝色)是事故潜在风险区,而三环交叉处(红色)就是事故最高风险区。消除或避免事故风险关键在于消除人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全条件。

导致实验室安全事故的因素很多,而且各种因素之间相互作用,有实验过程自身的原因,有环境控制原因,也有实验人员的原因。近年来,我国部分实验室(如高校实验室)出现了些实验室安全事故,甚至不良事件。所谓实验室不良事件(adverse events):是指实验人员对业务、技术、实验仪器设备不熟引起的误操作,或非正常实验过程或行为造成的无意伤害,严重到足以导致实验人员长时间入院或暂时或永久残疾(或两者兼而有之)。

实验室安全事故涉及的因素很多,是一个复杂、多变量综合作用的结果。实验室最大可能出错的是人的因素,只要“是人总会犯错误的(To Err Is Human)”。尤其是一些习惯性动作,无意识的行为在特殊条件下产生了不良后果。人的行为成为实验安全事故与不良事件的最大隐患(见图2)。

“据不完全统计,人为因素中的不安全行为因素 占到事故发生比例的50%,主要涉及使用不当、操作不当和违反操作规程等行为,人为因素中的不安全环境因素占48%,而天灾只占约2%。由此可见,人为因素是引起化学实验室安全事故的第一重要原因”[2]

02

实验室安全事故的主要手段

对于现代实验来说实验安全事故与不良事件都是致命的。主要表现为人员伤亡,财产损坏,科研资料损失。造成实验室安全事故的风险主要是人的不安全行为、不符合规范要求操作、实验环境失控以及管理上的缺陷,人员行为管理和规章制度不符合标准要求。

实验室发展到如今的阶段,实验室均已制定了完善的人员安全规程与管理规章制度,实验仪器与装备的操作规程,实验人员个人的个人防护,实验环境控制等已经日趋完善。

因为实验室以上这些隐患的存在,在特殊条件(或状况)下各种隐患偶然叠加而触发(见图1)。发生实验安全事故与不良事件的特殊条件可能是实验人员的操作失误与行为不当或实验环境条件的突然改变等等。如何发现问题及时进行干预与纠偏,国内外实验室监控常常通过摄像机进行。记录实验全过程、员工的行为、轨迹以及出入实验室次数与时间。监控技术也经过了单机监控系统、集中式监控系统和网络范围内的远程监控3个发展阶段[3]。这就是产生了所谓的实验室“黑匣子”等视频监控系统(见图3)。

实验室“黑匣子”系统已经解决了远程监控,[4]但数据远程传输安全性是一直引人关注的大问题。在过去的一段时间内“黑匣子”监控系统还是很有效的,如今实验室的传感器、视频、录音和数字设备的使用有了极大地增长,每时每刻以各种格式生成大量的数据,需要对这些大数据去分析、评估。为了记录实验全过程的影像需要从不同角度多点监控。加上实验室众多,这给监控人员工作带来了巨大压力。在下班后,当事人与管理人员以第三者视角通过影像资料的追溯,分析因实验人员在实验全过程的不规范操作,以及实验人员在实验室内的错误行为而引发的实验室安全事件或不良事件,找出发生的原因,提出改进措施,以规范实验人员的操作与行为,弥补管理上的漏洞。因此实验室“黑匣子”被称为控制实验室安全事故与不良事件的利器。

文章来源未来实验室学苑
 
 
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