智慧实验室管理平台系统

一、实验室环境安全及智慧管理系统
　　1.实施规范
　　《民用建筑电气设计规范》                         JGJ16-2008
　　《智能建筑设计标准》                            GB50314-2015
　　《通信管道与管道工程设计标准》                  GB50373-2019
　　《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》      GB50169-2016
　　《安全防范工程技术规范》                        GB50348-2018
　　《民用建筑工程室内环境污染控制规范》            GB50325-2010 (2013年版） 
　　《公共建筑节能监测系统技术规范》                DBJ/T14-071-2016
　　《用户计量仪表数据传输技术条件》                CJ/T188-2004
　　《智能建筑工程施工规范》                        GB50606-2010 
　　《智能建筑工程质量验收规范》                    GB50339-2013 
　　《建筑电气工程施工质量验收规范》                GB50303-2011
　　《自动化仪表工程施工及验收规范》                GB50093-2013
　　《建筑机电工程抗震设计规范》                    GB50981-2014 
　　《信息技术设备安全通用要求》                    GB4943.1-2011
　　《建筑设计防火规范》                            GB50016-2014
　　《常用危险化学品的分类及标志》                  GB13690-92
　　《危险货物分类和品名编号》                      GB6944-86
　　《危险化学品安全管理条例》
　　《2009全国民用建筑工程设计技术措施》（电气分册）
　　其它相关的国家与行业及地方现行有关规范、规定及标准

二、实验室智慧中控管理系统平台
　　1.系统总则
　　实验室智慧中控管理系统平台，采用数字孪生技术，蕴含实验室数字化建设先进模式、物联网及大数据应用，充分支持高端实验室的数字化转型。实验室全景三维可视化监控系统，实时监测环境温度、湿度、压力、报警、设备设施等数据，确保实验室数据全面三维可视，实现人机实时交互及数据可视化决策辅助。实验室环境空间及专业应用数据的综合管理，含实验室用户管理界面配置工具集，可实现全局、区域、设备无缝对接可视化管理，含数据采集配置开发环境、物理运行环境、标准工业协议，支持物联网MQTT协议。
　　2.系统要求
　　2.1.▲平台支持linux系统，并可部署在linux系统之上，通过linux系统能够更好的保护系统的安全性以及继承linux系统本身的特点；
　　2.2.▲平台支持B/S方式浏览数据，并且可在纯B/S环境下进行开发；
　　2.3.平台为高度模块化设计，支持三维界面展示，数据管理、报警管理等功能，可按照模块分布或分模块实施；
　　2.4.平台支持HTML5页面技术，同时可在IOS、Android等主流移动设备上进行数据浏览；
　　2.5.实验室智慧中控管理系统平台管理系统集成要求：采用开放的主流商用数据库，由后台数据自动备份机制保障所有实验室用户数据安全保存；严格按照国际标准的设备及故障代码体系，建立完整的数据存储标准，为日后的大数据交换和挖掘提供最坚实的技术基础。
　　3.实验室数字模型系统
　　3.1.系统要求
　　构建实验室三维模型，通过三维建模软件将物理实体构建置三维场景中，在使用三维可视化数字孪生平台构建物理世界与网络虚拟空间的一一对应、相互映射、协同交互的复杂系统。满足实验室建设需求，包含以下功能：
　　1）虚拟反馈：通过平台强大的三维引擎，实现设施设备的三维仿真，在构建的建筑和设施的数字孪生模型基础上，获取实时的设备数据。
　　2）三维展示：建设智慧实验室的三维可视化数据孪生平台结合建筑信息模型、物联感知系统、视频监控系统，实现实时监测数据的时间+空间一体化呈现，实现实景动态监测感知、事件联动及指挥调度应用。
　　3.2.工作内容
　　1）实验室环境仿真模型
　　建立三维模型，包括大楼外立面、实验区、屋面等区域，
　　包含以下专业系统：实验室房间环境监控系统、实验室送排风系统、实验室门禁系统、实验室视频监控、实验室供气系统、实验室纯水系统。
　　4.系统要求
　　4.1.具备可靠性和实时性，采用成熟、先进的平台；可采用多任务工业标准技术，保证其开放性和可扩展性；架构符合标准化、规范化要求；广泛采用分布处理技术和冗余技术，具有良好的可移植性、可扩性和联网功能；便于功能和系统的扩充和升级，并充分保障实验室投资效益，使系统能适应功能的增加和规模的扩充要求。
　　4.2.应确保监控主机出现故障时不影响控制器独立完成监控功能，在控制器外接电源断电时, 其相关的状态资料也能送至监控主机，一旦断电恢复, 则所有受断电影响的设备也能自动复位, 而不需重新设定。
　　4.3.▲平台基于WebGL标准，threejs框架，支持快速搭建一个基于web的模型浏览应用；
　　4.4.▲平台支持glb与gltf格式的模型文件进行导入；
　　4.5.▲平台支持矢量化的实时三维可视化功能，可通过旋转、放大、缩小、移动等方式查看实验室三维场景，支持三维视角漫游、三维视角定位、三维场景与数据动态关联等功能，实现对实验室的全方便信息监控；
　　4.6.平台具备多应用集成架构，除过程数据外，支持视频、地理信息、管理数据、IT/Web信息集成；
　　4.7.支持HTML5页面技术，同时可在IOS、Andoid主流移动设备上进行数据浏览，可在手机端或PAD端进行画面展示。
　　4.8.平台支持与业务系统的对接，可重塑业务系统数据结构与业务管理流程，支持表单应用，包括：表单的收集、处理、统计类应用；
　　4.9.平台内置百余种组件，支持ecahrt和各类组件特效，可灵活、快捷地定制各类交互式大屏可视化，平台提供业务大屏可视化模版；
　　4.10.支持用户以拖拽形式向页面中添加基础组件，工具预置有web组件库（包含布局、导航菜单、面包屑、标签、进度条、消息提示、警告、输入、折叠面板、卡片、图片轮播等类别组件）和大屏组件库（包含折线图、柱状图、饼图、雷达图、散点图、词云图、跑马灯、仪表盘、视频、多行列表、中国地图等类别组件），进行自由化布局设计，尽量减少用户的开发工作量；
　　4.11.支持用户以拖拽形式向页面中添加3D组件以搭建3D室外或室内场景，工具预置3D组件库包含5类以上组件。
　　4.12.支持用户对各组件样式进行自定义编辑，如组件颜色、大小、文字、图例等，且不同组件包含不同的配置项；
　　4.13.支持用户通过工具设计器配置字段即可快速生成表单录入页面；
　　4.14.平台拥有丰富的组件库及各类型的B端应用模版；
　　4.15.界面化实现数据集成，实现多源异类数据的接入汇聚、集中管理。支持Oracle、MySQL、Socket、Webservice、Kafka、MQTT等主流数据格式的链接适配；
　　4.16.支持用户进行应用管理，多个应用以卡片方式平铺排布和展示基本信息，支持新建、删除、搜索查找应用；
　　4.17.支持用户对完整应用或单个页面进行预览，生成临时分享链接或进行发布。
　　4.18.采用前、后台分离技术，前台系统管理者具有对系统的监控权限，后台系统管理者具有对系统的配置权限，前后台权限分区管理，避免因误操作造成系统的崩溃，最大程度保证系统的稳定性。
　　4.19.含用户管理界面配置工具集，可实现全局、区域、设备无缝对接可视化管理；
　　4.20.建立在高速的局域网LAN上，采用国际通用的开放式网络传输协议TCP/IP，从而使各种不同的系统均可在同一网络上实现信息的共享与集成。
　　4.21.各系统主要信息可实现交换及联动。
　　4.22.具有多维度报警管理能力。
　　4.23.实现连续不间断运行，保证系统365天24小时正常运行。
　　4.24.具备实时、历史数据的3D图表展示和分析，采用企业级的数据采集系统，支持数据存储到不同的数据库系统，并进行实时数据和历史数据的趋势和图表分析。
　　4.25.采用分布式报警管理系统，可查看实时报警信息。
　　4.26.支持实时数据显示和历史数据回放；
　　4.27.软件至少包括以下方面 
　　1）丰富的数据接口，可以接入任何标准协议的设备或系统；
　　2）平台采用微服务架构，全面支持物联网架构，支持http协议方式，支持移动和跨平台应用等；
　　3）平台可进行多人协同作业开发，快速完成工程开发与部署
　　4）平台支持本地快照、异地灾备、多地备份功能；
　　5.报警服务要求
　　5.1.可集成大楼机电专业报警数据，受控品使用管理报警数据等多专业、多维度安全报警数据。
　　5.2.支持对报警数据分类分级，可按照类型、等级和报警对象向不同责任人或责任人分组进行推送和实时提醒。
　　5.3.系统需提供包含（不限于）分级、分组、分部门、分区域、分专业等多种报警信息管理维度，以实现安全报警管理责任到人。
　　5.4.可设置报警接收人筛选条件，可按部门、区域配置管理责任人。可按报警内容设置过滤条件，推送给指定接收人。
　　5.5.全面管理实验室报警信息，可设置报警阈值和触发规则，可实现触发报警实时查看。
　　5.6.针对设备运行和使用过程中的异常进行报警。可配置多级报警值区间范围，报警分组分级，通知规则与通知升级，实时查询与历史分析统计，报警处理恢复生命周期管理等。
　　5.7.报警等级不少于4级，按照严重程度进行划分，推送给实验室用户定义的相关负责人。
　　5.8.报警通知方式，包括：邮件、手机短信，可按需自定义接收人组和通知方式。

三、实验室环境安全及智慧管理专项应用系统
　　1.实验室仪器监测&管理系统
　　1.1.系统总则
　　实验室仪器监测&管理系统应以科研工作为核心，以自动化、开放式管理为支撑，完善基础设施，统一软硬件平台，规范工作流程，分层授权管理，建立覆盖安全安防、科研资源和工作过程的信息化管理平台，实现自动、先进的数字化、信息化和开放性的智能化管理。
　　1.2.软件要求
　　1）概览：可显示系统管理的仪器的统计数据，仪器的使用统计图等。
　　2）仪器：可显示系统管理的仪器基本信息、使用信息、预约信息等。
　　3）控制设备设置：可设置仪器的控制设备参数，用电信息参数等，可查看仪器的实时用电数据。
　　4）仪管员设置：可设置仪器的管理人员，管理人员可以审批仪器的预约。
　　5）使用权限管理：可设置仪器与人员的使用权限匹配，有使用权限人员可以实时使用仪器或可以在线预约仪器。
　　6）使用记录查询：可查看仪器的使用记录，可以按需求筛选并导出表单存档。
　　7）刷卡记录查询：可查看仪器的刷卡记录，包括无权限的刷卡记录。
　　8）预约一览：可查看仪器预约状态和预约信息。
　　9）系统可通过刷卡等方式实现仪器使用人员自动识别、授权。有效对仪器使用人员进行安全责任划分，给予不同等级的授权，做到线上线下闭环管理。
　　10）系统应支持线上预约，预约审核功能，确保特定仪器的对外开放性。
　　11）可采集使用过程数据，诸如使用人员信息，使用时长，用电数据等；可连接数据集成平台，提供统一管理手段。
　　12）系统可采集并形成实验室用户使用记录，可导出。记录包含：仪器名称、仪器编号、仪器所属部门、使用人、使用人所属部门、开始时间、结束时间、使用时长、备注信息。
　　13）▲系统应与实验室智慧中控管理系统平台拥有统一的登录界面、统一的实验室用户账户信息。
　　14）▲系统应与实验室智慧中控管理系统平台共用数据库，统一进行数据管理确保数据安全。
　　15）▲系统应由实验室智慧中控管理系统平台统一进行权限管理。
　　16）▲系统产生的报警应由实验室智慧中控管理系统平台统一管理并下发推送。
　　17）▲系统所涉及到设备由实验室智慧中控管理系统平台的设施管理进行统一管理。
　　1.3.软件功能要求
　　1）仪器信息化管理：系统管理员可对仪器基本信息进行管理，包括仪器的添加、删除、查询等基本信息的修改。仪器基本信息包括仪器名称、所属分类、仪器所属部门、仪器负责人、放置位置等。
　　2）仪器监督及监控管理
　　3）仪器工作状态：包括仪器是否开启、待机、工作，操作人员，使用时长等信息。管理员可远程掌握仪器工作状态，包括空闲状态、使用状态、使用方、使用时长等；
　　4）仪器工作数据：系统可对仪器的实时用电数据进行采集，包括仪器的工作电压、工作电流、用电量等。数据均可上传至中控系统进行统计。
　　5）仪器使用的现场管理：可通过仪器使用管理器、仪器能耗监控器和仪器监控管理系统可以在现场管理仪器的使用。包括仪器使用的权限管理和使用时间超时等提醒。系统提醒方式包括蜂鸣器、液晶屏显示等。
　　6）异常告警：当出现设备异常使用时，包括非授权人员刷卡企图使用、异常断电、未授权的开启使用等情况均会触发系统报警，可在服务端后台查询报警信息。
　　7）实验数据汇总分析：系统可汇总所有的仪器使用信息并进行分析，如分析单个设备的使用率、实验室内各个设备的使用频次、工作效率等，分析的具体需求可根据客户定制。
　　8）仪器使用预约
　　9）系统支持线上预约功能，使用人员可在线上对相应仪器进行预约，仪器管理员审核通过后仪器方可按时使用；
　　10）系统可设定预约规则，如开放预约时段、单次预约周期和提前预约阈值等；
　　2.实验室受控品管理系统
　　2.1.系统总则
　　实验室受控品管理系统通过实现受控品领取、归还的自动化管理，形成完整的受控品领用信息数据库，实现受控品管理信息化，严格控制受控品的领用。
实验室受控品的安全管理贯穿在使用管理的全过程中，对于受控品全方位监督管理主要是通过电子计算机网络的监控手段对受控品进行安全监控管理，根据储存不同的受控品种类分别存放。
　　2.2.技术标准
　　1）《建筑设计防火规范》 GB50016-2014
　　2）《常用危险化学品的分类及标志》GB13690-92
　　3）《危险化学品安全管理条例》
　　4）《危险货物分类和品名编号》GB6944-86
　　2.3.软件要求
　　1）可通过电子标签自动识别受控品的各项信息。
　　2）满足不同特性的受控品的申领、存取、称量、移动、定位等管理要求，形成不同的管理流程。
　　3）可对受控品的存储环境进行监控，如存储的温湿度、有害气体浓度等。
　　4）可进行受控品信息化管理，包含各类产品信息电子化及标准信息库，方便查询库存、特性、保质期、使用规定和购买信息等。
　　5）可采集使用过程数据，诸如存储环境数据、存取数据、人员进出数据、库存数据和定位数据；可连接数据集成平台，提供统一管理手段；形成存取记录表单，可导出，内容包含：存取的受控品类型、存取人、存取时间、存取量、管理人和存取后的库存余量等。
　　6）可通过多种手段监控使用行为，诸如环境监测、视频监控、实时抓拍和电子感应等，预防意外事故及人为疏漏，做到事前防范、事中报警和事后追溯。
　　7）可有效对受控品使用人员进行安全责任划分，给予不同等级的授权，完善受控品使用流程及风险管控措施，做到线上线下闭环管理。
　　8）系统应与实验室智慧中控管理系统平台联动，多终端展示界面显示受控品库、受控品智能管理柜的实时环境信息及库存记录；在多终端展示界面显示领取的受控品的所在位置。
　　9）受控品库智能管理站及受控品智能管理柜需配有独立客户端，并实现以下功能：
　　受控品智能管理柜客户端
　　存入取出自动识别：可自动识别存入取出柜内的物品并上传记录；
　　存储环境采集：可自动采集显示柜内的环境参数并上传；
　　违规操作报警：当发生温湿度异常、非法开门、开门超时等异常时，产生报警并上传；
　　功能拓展：▲可实现与实验室智慧中控管理系统平台统一数据库，实现跨系统功能拓展应用。
　　受控品库智能管理站客户端
　　结算自动识别：可自动识别置于台面上的物品，可进行存入库区或领取出库区的操作；
　　环境采集：可自动采集库区的环境参数并上传；
　　库存查询：可查询库区的库存及库区内部受控品智能管理柜的库存；
　　库区管理：可设定库区的相关管理参数；
　　功能拓展：▲可实现与实验室智慧中控管理系统平台统一数据库，实现跨系统功能拓展应用。
　　2.4.软件功能要求
　　1）概览：可显示受控品库及受控品智能管理柜的实时环境数据，受控品使用及存放的统计数据图。
　　2）受控品管理：可建立一个受控品管理名录，可设置受控品的分类、管理受控品的管控方式、录入受控品的基本信息。
　　3）库柜管理：可管理受控品库及受控品智能管理柜的参数信息。
　　4）库存管理：可查看受控品库及受控品智能管理柜内的库存，可以按库位查看也可按受控品查看。
　　5）存取管理：可查看受控品的存取记录，可按需筛选，并导出表单存档。
　　6）授权管理：可管理出入受控品库及打开受控品智能管理柜的人员权限。
　　7）日志查询：可查看系统使用所有的记录，包括操作日志、异常日志。
　　8）设置：可定义库管理站存取受控品的“来源”“去向”“用途”字段。
　　9）受控品识别自动化
　　系统可以自动地采集受控品品种、状态数据、称重的质量等数据，均可自动录入系统；
　　库区内结算：受控品在库区内的领取、存入操作均可自动识别并且自动存储信息；
　　受控品智能管理柜自动识别：受控品存入、取出受控品智能管理柜，均可实现自动识别自动记录。
　　10）操作流程标准化
　　系统通过对操作人员的系统指令，可将受控品的申领、存取、转移等操作流程标准化，降低对人员经验的依赖，提高了效率。可通过对受控品进行识别与跟踪，进行全程自动化管理；
　　对受控品领取、使用对轨迹可查询（非定制轨迹除外）；
　　申领、存取流程：针对不同类型的受控品，包括可直接领取存入的普通品、领取及归还需要称量的管控品、仅在库操作的称量的严控品均设有不同的流程进行管理；
　　报警系统：针对不同管理流程的受控品可设置不同的报警形式（现场声光报警、平台推送报警），库内受控品违规出库、受控品智能管理柜门未关等情况均会在现场及后台报警。
　　11）存储环境监控智能化
　　系统可记录温度、湿度、气体浓度数据，提供异常情况报警信息，报警信息包括泄漏浓度探测和温湿度异常分析等，并且自动向平台传送传感器信息；
　　库区及受控品智能管理柜内环境数据：可通过专用传感器采集库区及受控品智能管理柜内的温度、湿度、气体浓度等数据；
　　数据显示存储：所有环境数据可在本地、平台显示，并记录存储。
　　12）受控品存储信息化
　　受控品统计包括受控品属性信息、系统属性信息、关联人员信息等；各类统计信息表均可以通过数据库导出，结合各种报表，构建完整的受控品追溯体系；
　　标签信息：系统可录入受控品信息，包括受控品的类别、品名、级别、规格、单位、管控方式等。在后台管理系统中可以新建、编辑、删除受控品信息并绑定标签。这些信息可自动同步到本地管理系统；
　　库存信息：后台及本地管理系统可以对受控品的存储位置、种类和数量等进行查询和管理；
　　操作日志：操作日志可记录操作的时间、操作员名称、操作内容、异常情况等，并可按操作员、时间、操作类型等进行选择和查询。
　　13）使用权限清晰化
　　实验室受控品管理系统将人员划分为管理员、审批人员、使用人员三级权限，主要在库区出入、受控品出入库操作、数据查询、监控视频记录查询、管理操作等方面有所区别。上级人员可对下级人员在不同的方面进行授权操作。
　　14）值守无人化
　　系统可自行记录受控品流动情况，并能进行异常情况判断，其视频摄像系统在不接入互联网情况下可以正常工作，能够至少连续记录30天、7*24小时全天候录像。现场无需人员值守，发生任何问题可以通过调取对应时段的视频录像追溯。
　　2.5.受控品智能管理柜管理要求
　　1）受控品智能管理柜管理系统的功能要求：受控品智能管理柜以柜体为主要载体，可多个串联使用，也可单个使用，同时也可以置于区域管理系统中使用。每个单柜都可以达到单独管理受控品的功能。
　　2）受控品智能管理柜操作管理要求：受控品智能管理柜本体需安装身份识别系统，实验室用户需要通过人员刷卡识别才能打开柜门，没有授权的实验室用户不能开门。开门后到关闭柜门之间的操作均认为是开门人的操作，系统会进行信息的记录。
　　3）受控品智能管理柜存取受控品要求：实验室用户打开柜门后可以取出或存入受控品，取出受控品视为受控品的领取操作，存入受控品视为受控品的补货操作。这些操作均需进行系统记录。
　　4）违规操作管理要求：实验室用户在受控品智能管理柜中进行受控品操作时可能发生错误，如存入了不能识别标签的受控品、取走了不在本人权限内的受控品，甚至忘记关门等意外情况。对于这些违规的行为，受控品智能管理柜均需发出蜂鸣器报警，提醒操作人员，同时记录入系统，以便对发生的相关事件查找原因。
　　5）受控品智能管理柜配置专用文丘里排风阀（DN100）
　　阀门规格：DN100；
　　采用暖通控制专用防腐型文丘里阀；
　　机械式自动装置，无需外部动力；
　　阀门前后压差范围在150Pa到750Pa之间时压力无关；
　　风量控制精度：控制风量的±5%；
　　工作温度：0至50℃；
　　3.实验室温湿度监测系统
　　3.1.系统要求
　　1）▲系统应与实验室智慧中控管理系统平台拥有统一的登录界面、统一的实验室用户账户信息。
　　2）▲系统应与实验室智慧中控管理系统平台共用数据库，统一进行数据管理确保数据安全。
　　3）▲系统应由实验室智慧中控管理系统平台统一进行权限管理。
　　4）▲系统产生的报警应由实验室智慧中控管理系统平台统一管理并下发推送。
　　5）▲系统所涉及到设备由实验室智慧中控管理系统平台的设施管理、资产管理进行统一管理 。
　　3.2.软件功能要求
　　1）支持高温、常温、低温、超低温、相对湿度等各类监测指标，实现对无人值守的实验过程、存储过程、培养过程的全程监控。
　　2）不依赖于任何实验设备及厂商，记录的数据客观公正，符合FDA21CFR part11规范。
　　3）充分利用以太网络，无需布置专门复杂线路。监测点数量不受限制。
　　4）所有检测数据7*24小时自动记录，减少人工工作量和人为失误，标准化的电子数据格式使数据记录更加准确、完整、规范可追溯。
　　系统支持实时监测、实时记录、实时报警。数据同步更新，7*24小时不间断在线监测、最快1秒钟内发出风险警示。系统可对接平台推送报警信息。