智慧實驗室管理平臺系統
一、實驗室環境安全及智慧管理系統
1.實施規范
《民用建筑電氣設計規范》 JGJ16-2008
《智能建筑設計標準》 GB50314-2015
《通信管道與管道工程設計標準》 GB50373-2019
《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》 GB50169-2016
《安全防范工程技術規范》 GB50348-2018
《民用建筑工程室內環境污染控制規范》 GB50325-2010 (2013年版)
《公共建筑節能監測系統技術規范》 DBJ/T14-071-2016
《用戶計量儀表數據傳輸技術條件》 CJ/T188-2004
《智能建筑工程施工規范》 GB50606-2010
《智能建筑工程質量驗收規范》 GB50339-2013
《建筑電氣工程施工質量驗收規范》 GB50303-2011
《自動化儀表工程施工及驗收規范》 GB50093-2013
《建筑機電工程抗震設計規范》 GB50981-2014
《信息技術設備安全通用要求》 GB4943.1-2011
《建筑設計防火規范》 GB50016-2014
《常用危險化學品的分類及標志》 GB13690-92
《危險貨物分類和品名編號》 GB6944-86
《危險化學品安全管理條例》
《2009全國民用建筑工程設計技術措施》(電氣分冊)
其它相關的國家與行業及地方現行有關規范、規定及標準


二、實驗室智慧中控管理系統平臺
1.系統總則
實驗室智慧中控管理系統平臺,采用數字孿生技術,蘊含實驗室數字化建設先進模式、物聯網及大數據應用,充分支持高端實驗室的數字化轉型。實驗室全景三維可視化監控系統,實時監測環境溫度、濕度、壓力、報警、設備設施等數據,確保實驗室數據全面三維可視,實現人機實時交互及數據可視化決策輔助。實驗室環境空間及專業應用數據的綜合管理,含實驗室用戶管理界面配置工具集,可實現全局、區域、設備無縫對接可視化管理,含數據采集配置開發環境、物理運行環境、標準工業協議,支持物聯網MQTT協議。
2.系統要求
2.1.▲平臺支持linux系統,并可部署在linux系統之上,通過linux系統能夠更好的保護系統的安全性以及繼承linux系統本身的特點;
2.2.▲平臺支持B/S方式瀏覽數據,并且可在純B/S環境下進行開發;
2.3.平臺為高度模塊化設計,支持三維界面展示,數據管理、報警管理等功能,可按照模塊分布或分模塊實施;
2.4.平臺支持HTML5頁面技術,同時可在IOS、Android等主流移動設備上進行數據瀏覽;
2.5.實驗室智慧中控管理系統平臺管理系統集成要求:采用開放的主流商用數據庫,由后臺數據自動備份機制保障所有實驗室用戶數據安全保存;嚴格按照國際標準的設備及故障代碼體系,建立完整的數據存儲標準,為日后的大數據交換和挖掘提供最堅實的技術基礎。
3.實驗室數字模型系統
3.1.系統要求
構建實驗室三維模型,通過三維建模軟件將物理實體構建置三維場景中,在使用三維可視化數字孿生平臺構建物理世界與網絡虛擬空間的一一對應、相互映射、協同交互的復雜系統。滿足實驗室建設需求,包含以下功能:
1)虛擬反饋:通過平臺強大的三維引擎,實現設施設備的三維仿真,在構建的建筑和設施的數字孿生模型基礎上,獲取實時的設備數據。
2)三維展示:建設智慧實驗室的三維可視化數據孿生平臺結合建筑信息模型、物聯感知系統、視頻監控系統,實現實時監測數據的時間+空間一體化呈現,實現實景動態監測感知、事件聯動及指揮調度應用。
3.2.工作內容
1)實驗室環境仿真模型
建立三維模型,包括大樓外立面、實驗區、屋面等區域,
包含以下專業系統:實驗室房間環境監控系統、實驗室送排風系統、實驗室門禁系統、實驗室視頻監控、實驗室供氣系統、實驗室純水系統。
4.系統要求
4.1.具備可靠性和實時性,采用成熟、先進的平臺;可采用多任務工業標準技術,保證其開放性和可擴展性;架構符合標準化、規范化要求;廣泛采用分布處理技術和冗余技術,具有良好的可移植性、可擴性和聯網功能;便于功能和系統的擴充和升級,并充分保障實驗室投資效益,使系統能適應功能的增加和規模的擴充要求。
4.2.應確保監控主機出現故障時不影響控制器獨立完成監控功能,在控制器外接電源斷電時, 其相關的狀態資料也能送至監控主機,一旦斷電恢復, 則所有受斷電影響的設備也能自動復位, 而不需重新設定。
4.3.▲平臺基于WebGL標準,threejs框架,支持快速搭建一個基于web的模型瀏覽應用;
4.4.▲平臺支持glb與gltf格式的模型文件進行導入;
4.5.▲平臺支持矢量化的實時三維可視化功能,可通過旋轉、放大、縮小、移動等方式查看實驗室三維場景,支持三維視角漫游、三維視角定位、三維場景與數據動態關聯等功能,實現對實驗室的全方便信息監控;
4.6.平臺具備多應用集成架構,除過程數據外,支持視頻、地理信息、管理數據、IT/Web信息集成;
4.7.支持HTML5頁面技術,同時可在IOS、Andoid主流移動設備上進行數據瀏覽,可在手機端或PAD端進行畫面展示。
4.8.平臺支持與業務系統的對接,可重塑業務系統數據結構與業務管理流程,支持表單應用,包括:表單的收集、處理、統計類應用;
4.9.平臺內置百余種組件,支持ecahrt和各類組件特效,可靈活、快捷地定制各類交互式大屏可視化,平臺提供業務大屏可視化模版;
4.10.支持用戶以拖拽形式向頁面中添加基礎組件,工具預置有web組件庫(包含布局、導航菜單、面包屑、標簽、進度條、消息提示、警告、輸入、折疊面板、卡片、圖片輪播等類別組件)和大屏組件庫(包含折線圖、柱狀圖、餅圖、雷達圖、散點圖、詞云圖、跑馬燈、儀表盤、視頻、多行列表、中國地圖等類別組件),進行自由化布局設計,盡量減少用戶的開發工作量;
4.11.支持用戶以拖拽形式向頁面中添加3D組件以搭建3D室外或室內場景,工具預置3D組件庫包含5類以上組件。
4.12.支持用戶對各組件樣式進行自定義編輯,如組件顏色、大小、文字、圖例等,且不同組件包含不同的配置項;
4.13.支持用戶通過工具設計器配置字段即可快速生成表單錄入頁面;
4.14.平臺擁有豐富的組件庫及各類型的B端應用模版;
4.15.界面化實現數據集成,實現多源異類數據的接入匯聚、集中管理。支持Oracle、MySQL、Socket、Webservice、Kafka、MQTT等主流數據格式的鏈接適配;
4.16.支持用戶進行應用管理,多個應用以卡片方式平鋪排布和展示基本信息,支持新建、刪除、搜索查找應用;
4.17.支持用戶對完整應用或單個頁面進行預覽,生成臨時分享鏈接或進行發布。
4.18.采用前、后臺分離技術,前臺系統管理者具有對系統的監控權限,后臺系統管理者具有對系統的配置權限,前后臺權限分區管理,避免因誤操作造成系統的崩潰,最大程度保證系統的穩定性。
4.19.含用戶管理界面配置工具集,可實現全局、區域、設備無縫對接可視化管理;
4.20.建立在高速的局域網LAN上,采用國際通用的開放式網絡傳輸協議TCP/IP,從而使各種不同的系統均可在同一網絡上實現信息的共享與集成。
4.21.各系統主要信息可實現交換及聯動。
4.22.具有多維度報警管理能力。
4.23.實現連續不間斷運行,保證系統365天24小時正常運行。
4.24.具備實時、歷史數據的3D圖表展示和分析,采用企業級的數據采集系統,支持數據存儲到不同的數據庫系統,并進行實時數據和歷史數據的趨勢和圖表分析。
4.25.采用分布式報警管理系統,可查看實時報警信息。
4.26.支持實時數據顯示和歷史數據回放;
4.27.軟件至少包括以下方面
1)豐富的數據接口,可以接入任何標準協議的設備或系統;
2)平臺采用微服務架構,全面支持物聯網架構,支持http協議方式,支持移動和跨平臺應用等;
3)平臺可進行多人協同作業開發,快速完成工程開發與部署
4)平臺支持本地快照、異地災備、多地備份功能;
5.報警服務要求
5.1.可集成大樓機電專業報警數據,受控品使用管理報警數據等多專業、多維度安全報警數據。
5.2.支持對報警數據分類分級,可按照類型、等級和報警對象向不同責任人或責任人分組進行推送和實時提醒。
5.3.系統需提供包含(不限于)分級、分組、分部門、分區域、分專業等多種報警信息管理維度,以實現安全報警管理責任到人。
5.4.可設置報警接收人篩選條件,可按部門、區域配置管理責任人。可按報警內容設置過濾條件,推送給指定接收人。
5.5.全面管理實驗室報警信息,可設置報警閾值和觸發規則,可實現觸發報警實時查看。
5.6.針對設備運行和使用過程中的異常進行報警。可配置多級報警值區間范圍,報警分組分級,通知規則與通知升級,實時查詢與歷史分析統計,報警處理恢復生命周期管理等。
5.7.報警等級不少于4級,按照嚴重程度進行劃分,推送給實驗室用戶定義的相關負責人。
5.8.報警通知方式,包括:郵件、手機短信,可按需自定義接收人組和通知方式。
三、實驗室環境安全及智慧管理專項應用系統
1.實驗室儀器監測&管理系統
1.1.系統總則
實驗室儀器監測&管理系統應以科研工作為核心,以自動化、開放式管理為支撐,完善基礎設施,統一軟硬件平臺,規范工作流程,分層授權管理,建立覆蓋安全安防、科研資源和工作過程的信息化管理平臺,實現自動、先進的數字化、信息化和開放性的智能化管理。
1.2.軟件要求
1)概覽:可顯示系統管理的儀器的統計數據,儀器的使用統計圖等。
2)儀器:可顯示系統管理的儀器基本信息、使用信息、預約信息等。
3)控制設備設置:可設置儀器的控制設備參數,用電信息參數等,可查看儀器的實時用電數據。
4)儀管員設置:可設置儀器的管理人員,管理人員可以審批儀器的預約。
5)使用權限管理:可設置儀器與人員的使用權限匹配,有使用權限人員可以實時使用儀器或可以在線預約儀器。
6)使用記錄查詢:可查看儀器的使用記錄,可以按需求篩選并導出表單存檔。
7)刷卡記錄查詢:可查看儀器的刷卡記錄,包括無權限的刷卡記錄。
8)預約一覽:可查看儀器預約狀態和預約信息。
9)系統可通過刷卡等方式實現儀器使用人員自動識別、授權。有效對儀器使用人員進行安全責任劃分,給予不同等級的授權,做到線上線下閉環管理。
10)系統應支持線上預約,預約審核功能,確保特定儀器的對外開放性。
11)可采集使用過程數據,諸如使用人員信息,使用時長,用電數據等;可連接數據集成平臺,提供統一管理手段。
12)系統可采集并形成實驗室用戶使用記錄,可導出。記錄包含:儀器名稱、儀器編號、儀器所屬部門、使用人、使用人所屬部門、開始時間、結束時間、使用時長、備注信息。
13)▲系統應與實驗室智慧中控管理系統平臺擁有統一的登錄界面、統一的實驗室用戶賬戶信息。
14)▲系統應與實驗室智慧中控管理系統平臺共用數據庫,統一進行數據管理確保數據安全。
15)▲系統應由實驗室智慧中控管理系統平臺統一進行權限管理。
16)▲系統產生的報警應由實驗室智慧中控管理系統平臺統一管理并下發推送。
17)▲系統所涉及到設備由實驗室智慧中控管理系統平臺的設施管理進行統一管理。
1.3.軟件功能要求
1)儀器信息化管理:系統管理員可對儀器基本信息進行管理,包括儀器的添加、刪除、查詢等基本信息的修改。儀器基本信息包括儀器名稱、所屬分類、儀器所屬部門、儀器負責人、放置位置等。
2)儀器監督及監控管理
3)儀器工作狀態:包括儀器是否開啟、待機、工作,操作人員,使用時長等信息。管理員可遠程掌握儀器工作狀態,包括空閑狀態、使用狀態、使用方、使用時長等;
4)儀器工作數據:系統可對儀器的實時用電數據進行采集,包括儀器的工作電壓、工作電流、用電量等。數據均可上傳至中控系統進行統計。
5)儀器使用的現場管理:可通過儀器使用管理器、儀器能耗監控器和儀器監控管理系統可以在現場管理儀器的使用。包括儀器使用的權限管理和使用時間超時等提醒。系統提醒方式包括蜂鳴器、液晶屏顯示等。
6)異常告警:當出現設備異常使用時,包括非授權人員刷卡企圖使用、異常斷電、未授權的開啟使用等情況均會觸發系統報警,可在服務端后臺查詢報警信息。
7)實驗數據匯總分析:系統可匯總所有的儀器使用信息并進行分析,如分析單個設備的使用率、實驗室內各個設備的使用頻次、工作效率等,分析的具體需求可根據客戶定制。
8)儀器使用預約
9)系統支持線上預約功能,使用人員可在線上對相應儀器進行預約,儀器管理員審核通過后儀器方可按時使用;
10)系統可設定預約規則,如開放預約時段、單次預約周期和提前預約閾值等;
2.實驗室受控品管理系統
2.1.系統總則
實驗室受控品管理系統通過實現受控品領取、歸還的自動化管理,形成完整的受控品領用信息數據庫,實現受控品管理信息化,嚴格控制受控品的領用。
實驗室受控品的安全管理貫穿在使用管理的全過程中,對于受控品全方位監督管理主要是通過電子計算機網絡的監控手段對受控品進行安全監控管理,根據儲存不同的受控品種類分別存放。
2.2.技術標準
1)《建筑設計防火規范》 GB50016-2014
2)《常用危險化學品的分類及標志》GB13690-92
3)《危險化學品安全管理條例》
4)《危險貨物分類和品名編號》GB6944-86
2.3.軟件要求
1)可通過電子標簽自動識別受控品的各項信息。
2)滿足不同特性的受控品的申領、存取、稱量、移動、定位等管理要求,形成不同的管理流程。
3)可對受控品的存儲環境進行監控,如存儲的溫濕度、有害氣體濃度等。
4)可進行受控品信息化管理,包含各類產品信息電子化及標準信息庫,方便查詢庫存、特性、保質期、使用規定和購買信息等。
5)可采集使用過程數據,諸如存儲環境數據、存取數據、人員進出數據、庫存數據和定位數據;可連接數據集成平臺,提供統一管理手段;形成存取記錄表單,可導出,內容包含:存取的受控品類型、存取人、存取時間、存取量、管理人和存取后的庫存余量等。
6)可通過多種手段監控使用行為,諸如環境監測、視頻監控、實時抓拍和電子感應等,預防意外事故及人為疏漏,做到事前防范、事中報警和事后追溯。
7)可有效對受控品使用人員進行安全責任劃分,給予不同等級的授權,完善受控品使用流程及風險管控措施,做到線上線下閉環管理。
8)系統應與實驗室智慧中控管理系統平臺聯動,多終端展示界面顯示受控品庫、受控品智能管理柜的實時環境信息及庫存記錄;在多終端展示界面顯示領取的受控品的所在位置。
9)受控品庫智能管理站及受控品智能管理柜需配有獨立客戶端,并實現以下功能:
受控品智能管理柜客戶端
存入取出自動識別:可自動識別存入取出柜內的物品并上傳記錄;
存儲環境采集:可自動采集顯示柜內的環境參數并上傳;
違規操作報警:當發生溫濕度異常、非法開門、開門超時等異常時,產生報警并上傳;
功能拓展:▲可實現與實驗室智慧中控管理系統平臺統一數據庫,實現跨系統功能拓展應用。
受控品庫智能管理站客戶端
結算自動識別:可自動識別置于臺面上的物品,可進行存入庫區或領取出庫區的操作;
環境采集:可自動采集庫區的環境參數并上傳;
庫存查詢:可查詢庫區的庫存及庫區內部受控品智能管理柜的庫存;
庫區管理:可設定庫區的相關管理參數;
功能拓展:▲可實現與實驗室智慧中控管理系統平臺統一數據庫,實現跨系統功能拓展應用。
2.4.軟件功能要求
1)概覽:可顯示受控品庫及受控品智能管理柜的實時環境數據,受控品使用及存放的統計數據圖。
2)受控品管理:可建立一個受控品管理名錄,可設置受控品的分類、管理受控品的管控方式、錄入受控品的基本信息。
3)庫柜管理:可管理受控品庫及受控品智能管理柜的參數信息。
4)庫存管理:可查看受控品庫及受控品智能管理柜內的庫存,可以按庫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記錄,可按需篩選,并導出表單存檔。
6)授權管理:可管理出入受控品庫及打開受控品智能管理柜的人員權限。
7)日志查詢:可查看系統使用所有的記錄,包括操作日志、異常日志。
8)設置:可定義庫管理站存取受控品的“來源”“去向”“用途”字段。
9)受控品識別自動化
系統可以自動地采集受控品品種、狀態數據、稱重的質量等數據,均可自動錄入系統;
庫區內結算:受控品在庫區內的領取、存入操作均可自動識別并且自動存儲信息;
受控品智能管理柜自動識別:受控品存入、取出受控品智能管理柜,均可實現自動識別自動記錄。
10)操作流程標準化
系統通過對操作人員的系統指令,可將受控品的申領、存取、轉移等操作流程標準化,降低對人員經驗的依賴,提高了效率。可通過對受控品進行識別與跟蹤,進行全程自動化管理;
對受控品領取、使用對軌跡可查詢(非定制軌跡除外);
申領、存取流程:針對不同類型的受控品,包括可直接領取存入的普通品、領取及歸還需要稱量的管控品、僅在庫操作的稱量的嚴控品均設有不同的流程進行管理;
報警系統:針對不同管理流程的受控品可設置不同的報警形式(現場聲光報警、平臺推送報警),庫內受控品違規出庫、受控品智能管理柜門未關等情況均會在現場及后臺報警。
11)存儲環境監控智能化
系統可記錄溫度、濕度、氣體濃度數據,提供異常情況報警信息,報警信息包括泄漏濃度探測和溫濕度異常分析等,并且自動向平臺傳送傳感器信息;
庫區及受控品智能管理柜內環境數據:可通過專用傳感器采集庫區及受控品智能管理柜內的溫度、濕度、氣體濃度等數據;
數據顯示存儲:所有環境數據可在本地、平臺顯示,并記錄存儲。
12)受控品存儲信息化
受控品統計包括受控品屬性信息、系統屬性信息、關聯人員信息等;各類統計信息表均可以通過數據庫導出,結合各種報表,構建完整的受控品追溯體系;
標簽信息:系統可錄入受控品信息,包括受控品的類別、品名、級別、規格、單位、管控方式等。在后臺管理系統中可以新建、編輯、刪除受控品信息并綁定標簽。這些信息可自動同步到本地管理系統;
庫存信息:后臺及本地管理系統可以對受控品的存儲位置、種類和數量等進行查詢和管理;
操作日志:操作日志可記錄操作的時間、操作員名稱、操作內容、異常情況等,并可按操作員、時間、操作類型等進行選擇和查詢。
13)使用權限清晰化
實驗室受控品管理系統將人員劃分為管理員、審批人員、使用人員三級權限,主要在庫區出入、受控品出入庫操作、數據查詢、監控視頻記錄查詢、管理操作等方面有所區別。上級人員可對下級人員在不同的方面進行授權操作。
14)值守無人化
系統可自行記錄受控品流動情況,并能進行異常情況判斷,其視頻攝像系統在不接入互聯網情況下可以正常工作,能夠至少連續記錄30天、7*24小時全天候錄像。現場無需人員值守,發生任何問題可以通過調取對應時段的視頻錄像追溯。
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統的功能要求:受控品智能管理柜以柜體為主要載體,可多個串聯使用,也可單個使用,同時也可以置于區域管理系統中使用。每個單柜都可以達到單獨管理受控品的功能。
2)受控品智能管理柜操作管理要求:受控品智能管理柜本體需安裝身份識別系統,實驗室用戶需要通過人員刷卡識別才能打開柜門,沒有授權的實驗室用戶不能開門。開門后到關閉柜門之間的操作均認為是開門人的操作,系統會進行信息的記錄。
3)受控品智能管理柜存取受控品要求:實驗室用戶打開柜門后可以取出或存入受控品,取出受控品視為受控品的領取操作,存入受控品視為受控品的補貨操作。這些操作均需進行系統記錄。
4)違規操作管理要求:實驗室用戶在受控品智能管理柜中進行受控品操作時可能發生錯誤,如存入了不能識別標簽的受控品、取走了不在本人權限內的受控品,甚至忘記關門等意外情況。對于這些違規的行為,受控品智能管理柜均需發出蜂鳴器報警,提醒操作人員,同時記錄入系統,以便對發生的相關事件查找原因。
5)受控品智能管理柜配置專用文丘里排風閥(DN100)
閥門規格:DN100;
采用暖通控制專用防腐型文丘里閥;
機械式自動裝置,無需外部動力;
閥門前后壓差范圍在150Pa到750Pa之間時壓力無關;
風量控制精度:控制風量的±5%;
工作溫度:0至50℃;
3.實驗室溫濕度監測系統
3.1.系統要求
1)▲系統應與實驗室智慧中控管理系統平臺擁有統一的登錄界面、統一的實驗室用戶賬戶信息。
2)▲系統應與實驗室智慧中控管理系統平臺共用數據庫,統一進行數據管理確保數據安全。
3)▲系統應由實驗室智慧中控管理系統平臺統一進行權限管理。
4)▲系統產生的報警應由實驗室智慧中控管理系統平臺統一管理并下發推送。
5)▲系統所涉及到設備由實驗室智慧中控管理系統平臺的設施管理、資產管理進行統一管理 。
3.2.軟件功能要求
1)支持高溫、常溫、低溫、超低溫、相對濕度等各類監測指標,實現對無人值守的實驗過程、存儲過程、培養過程的全程監控。
2)不依賴于任何實驗設備及廠商,記錄的數據客觀公正,符合FDA21CFR part11規范。
3)充分利用以太網絡,無需布置專門復雜線路。監測點數量不受限制。
4)所有檢測數據7*24小時自動記錄,減少人工工作量和人為失誤,標準化的電子數據格式使數據記錄更加準確、完整、規范可追溯。
系統支持實時監測、實時記錄、實時報警。數據同步更新,7*24小時不間斷在線監測、最快1秒鐘內發出風險警示。系統可對接平臺推送報警信息。