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基于人工智能技术的实验室管控系统(下)

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-30  浏览次数:58
核心提示:03基于人工智能的开发的管控技术今非昔比,以往的黑匣子如今面临着现代实验环境复杂、实验装备众多、实验时间长、涉及的面广、数

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  基于人工智能的开发的管控技术
 

今非昔比,以往的“黑匣子”如今面临着现代实验环境复杂、实验装备众多、实验时间长、涉及的面广、数据量巨大的挑战,要求记录数据的种类和数量不断增加。数据种类从最初几个逐步发展到几百个甚至成千上万个,靠人实时监控已经不能胜任了。人的精力有限,无法做到一直保持效率,实时的全方面监控难以达成,更不用说根据实时监控作出判读告警。可见“黑匣子”等传统视频监控是一种被动型的系统。这种系统的确具有同步监视和远程控制的特点,尽管在事后有需要时调出影像进行事件回放,但无法在同一时间点查看相关信息(如环境参数、各种装备运行状况等)。总之,不管是实时监管、发出报警、影像回放、事后分析,都是以人的个体作用为关键。实验室管控系统必须从“人治”、“监控”发展为“智控(智能管控体系)”。

真正要找出实验安全事故与不良事件的原因仅仅凭影像资料是不够,还需要依据实验类型与目标信息、视频流、信息系统、音频资料以及室内环境参数如室温,湿度,空气质量,压差值,室内照明的状态。还有各种报警信息,如电气报警,气体报警,空调系统报警信息等。并要求这些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出来、记录下来,真实地展现追溯的任何时刻实时场景。不得不求助于人工智能。

所谓人工智能就是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。采用人工智能对实验全过程监控、追溯与分析是一项很有前途的创新技术(见图4)。

我们一方面借助于 5G 低时延、大带宽和高连接的特性,另一方面利用无线数字化实验室体系所采用的5G网关技术。可以将视频、音频设备、内窥镜的视频、信息系统以及实验环境控制设备等等均可一起接入网关。5G网关技术在人工智能上可以表现出强大功能。能在传统视频通信基础上融合图像、声频识别技术与跟踪定位技术,实现影像数据和体征数据的移动化采集和高速传输,以及智能分析。这样我们利用无线数字化实验室体系的5G网关开发了一套以人工智能为核心技术的全过程、全方位、全信息实验室管控系统(已申请专利号),不必研发另一套复杂的监控、追溯、分析与管理系统。
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 实验室5G网关的人工智能管控系统


管控系统基于无线数字实验室体系5G网关,是因为网关已经能够监控与存储所有实验信息与实验环境的数据,开发人工智能为核心技术的实验室管控系统重点在于人的行为。并将实验信息+实验环境+行为的数据在同一时间轴记录与存储,便于对所有数据根据院方要求可以进行回溯和归集、分析、行为识别,等等。均反映了5G网关的强大功能。

以人工智能为核心技术的实验室监控与追溯装置主要表现在以下几个方面。

Ⅰ实验相关的实验信息监控实验室的全部环境参数(温度、湿度、洁净度、压差),实验气体状态,器械与辅料,诊疗装备还是外围设备的工作状态和微小变动(包括设备运行日志、设备故障告警),AI不仅可以实时监控、将各个参数在同一时间轴存储、进行分析而且能在数据异常波动的时候自动触发告警,并且能够自动处置。

Ⅱ实验过程监控:实验作为一个工作流程(Workflow)被描述为一项工作从开始到完成的一系列任务、交互或其他过程[5]。人是实验的主要参与者,AI通过定位实验人员的身体来检测他们的位置、识别操作手势并评估他们的姿势,可以为优化实验流程提供有用的信息。AI使用外部视频,研究了评估实验室人员特定身体姿势的能力。每个关节的平均位置被用作二维和三维身体部位定位的定量测量。AI可以通过监控将相位识别、器具检测和定位、人体检测和姿势评估添加到工作流识别系统中。同时对照实验操作SOP执行形成的所有的数据文件也同步存储,一旦AI发现操作不规范而引发的实验质量与实验部位事故风险立即警示,所有这些实验操作的存储视频数据可以让医务管理或护理部便捷的进行溯源。

Ⅲ实验人员轨迹监控人像识别比对系统可实现人脸捕捉、定位、跟踪、轨迹记录、采集、比对等功能,能识别比对不同人员的身份,并及时向管理部门和人员发出警报信息等功能,进而从“大数据”中进行检索、比对、身份确认。在监控范围内设置一条或多条固定的界限,当人或物越过界限或执行某种非设定好的动作时,会触发报警。允许用户设定一条或多条任意形状的界限,采用单向或双向越界模式进行。由一条或数条界限改为一个或多个区域。实验人员进入实验区需要按照规定的轨迹活动。如果不在规定的区域、或闯入高风险区域、或不按标准轨迹行进、或引起干扰气流对层流洁净环境造成严重影响,可能引发交叉事故的风险,AI对异常行为系统会自动告警,并对异常节点进行智能管控。

5G网关以人工智能为核心技术可以实现实验实时过程的全域可视,全面可控,全程可溯。用人工智能将每时每刻监控生成大量的数据,快速采集、储存与处理。并将来自各方面的大量数据在同一时间轴、在同一台设备上记录下来、实时可视化展示出来、可追溯、还可以直观真实地再现当时场景每个时刻的过程,对方位与行为识别、分析与评价,自动分析可能存在的故障隐患和人员操作异常。并支持线上轻量化运营。为规范实验人员在实验全过程的操作,以及识别实验人员在实验室内的行为、风险评估,预警干预赋予了强大的功能。



文章来源未来实验室学苑











 
 
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