一种基于平台的实验室贵重仪器智能使用管理系统

本发明涉及信息化管理领域，特别涉及一种基于平台的实验室贵重仪器智能使用管理系统。

高校实验室的建设目前是国家教育资金投入的一个重点方向，随着更精密、更高端的贵重仪器设备在高校实验室的陆续投放，一方面的确极大地提升了高校的科研基础条件。但从另一方面来讲，这些贵重仪器的使用安全管理问题也变得越来越突出，首先是由于其精密且贵重的特点，为了避免因人为不当使用而造成重大经济损失，因此需要建立科学严谨的贵重仪器管理制度，当然这就需要实验室管理员投入极大的精力到实验室管理工作当中，传统低效率的管理方式已不能满足当今对高度精密的贵重仪器管理需求；其次，从这些贵重仪器的使用上来说，因为实验室操作人员多是学生体，其实践经验较少，且对于这些精密的贵重仪器来讲，操作起来是具有一定的难度的，如果因为对这些精密仪器的不熟悉，而对其进行了误操作而造成其损坏，这将是一个极大的财产损失事件，因此在这些仪器的使用问题上，要对设备操作人员进行极为严格的把关和审查。

为更好的进行实验室贵重仪器的管理和保护，本发明提出了一种基于平台的实验室贵重仪器智能管理系统。

一种基于平台的实验室贵重仪器智能使用管理系统，包括贵重仪器监控节点、OneNet云平台贵重仪器管理员端和贵重仪器使用申请端；

进一步的，所述贵重仪器监控节点包括微控制器模块、无线通讯模块、电源控制模块、功率采集模块、显示模块以及贵重仪器参数二维码；

所述微控制器采用了MSP430F5529作为主控芯片，用来控制其余各模块工作。所述无线通讯模块采用了ESP8266WIFI模块，用来连接路由器的无线网络，同时也可获取路由器的12位MAC地址序列。所述电源控制模块采用了SRD-05VDC-SL-C固态继电器模块，用以控制贵重仪器电源的开关。所述功率采集模块采用了以HLW8012为功率计量芯片的功率计量模块，用以获取贵重仪器工作电流、电压以及功率数据。所述显示模块采用了12864点阵液晶屏，用于显示贵重仪器工作状态信息以及管理员和用户下发的消息；

所述贵重仪器参数二维码标识粘贴在贵重仪器上，二维码内包含了贵重仪器的设备编号和设备名称信息；

进一步的，所述OneNet云平台贵重仪器管理员端包括基于EDP协议数据传输类型的OneNet云平台虚拟设备；

所述基于EDP协议的虚拟设备不仅可以实现贵重仪器监控节点的无线数据上传，同时其自带指令下发的功能，即也可实现无线数据下发；

进一步的，所述贵重仪器监控节点通过无线通讯模块建立与OneNet云平台虚拟设备的无线网络连接，贵重仪器监控节点将采集到的贵重仪器的电流信息、电压信息、功率信息以及无线路由器MAC地址序列上传给OneNet云平台EDP虚拟设备；

进一步的，在所述EDP虚拟设备下，还建立了数据图形化动态显示机制和数据异常警报机制；

所述数据图形化动态显示机制的实现是通过在EDP虚拟设备下建立折线图图形应用，将上传上来的电流、电压以及功率数据流分别绑定一个折线图，使得这些数据流在图中以动态曲线形式展示，方便贵重仪器管理员的数据分析等工作；

所述数据异常报警机制包括功率数据异常警报机制和无线路由器12位MAC地址序列异常警报机制；它们的实现是通过在EDP虚拟设备下建立两个触发器，两个触发器分别绑定功率和MAC地址序列数据流，并分别设定触发条件(大于功率上限值和不等于正确的MAC地址序列)和警报邮箱。当功率数据流异常时，通过邮件通知贵重仪器管理员设备功率异常；当MAC地址异常时，通过邮件通知管理员贵重仪器未处于授权的网络环境下，实验室管理员可直接通过OneNet云平台EDP虚拟设备的自带的指令下发功能，远程控制贵重仪器监控节点执行远程关闭贵重仪器的电源等操作。

进一步的，贵重仪器使用申请端包括自搭建的和自建MYSQL数据库。

所述包括贵重仪器使用申请模块、人脸识别模块、信息匹配模块和指令下发模块。

所述贵重仪器使用申请模块用来实现用户通过发起申请使用贵重仪器的操作，具体为：用户手动操作手机等移动设备上的客户端扫描贵重仪器参数二维码，客户端自动跳转至界面，此时后台自动获取并上传二维码参数信息、用户个人ID以及当前用户地理位置信息到数据库中的临时信息存储表和使用信息记录表中进行存储，同时无论申请成功与否，申请完之后，后台立即自主删除数据库中临时信息存储表中这些上传的临时信息。

所述人脸识别模块通过调用手机等移动设备的摄像头获取用户人脸信息，并将该人脸信息与数据库中的预先存储的具备贵重仪器使用资格的用户人脸信息进行识别认证，同时将用户上传的人脸信息存入数据库中的使用信息记录表。

所述信息匹配模块通过将用户上传上来的人脸信息、个人ID信息以及用户当前地理位置信息与数据库中的预先存储在用户信息表中的、具备贵重仪器使用资格的用户的对应信息进行一一匹配认证，同时将申请成功或失败的信息、申请时刻信息以及申请成功后使用贵重仪器的时长信息存入数据库中的使用信息记录表中。

指令下发模块为用户通过后台的信息匹配模块的信息匹配认证后，后台根据数据库临时信息存储表中的贵重仪器设备编号(与OneNet云平台虚拟设备的设备编号一致)获取数据库OneNet云平台虚拟设备参数信息表中的设备ID和APIKey信息，用这两个参数实现与OneNet云平台EDP虚拟设备对接，进而控制OneNet云平台虚拟设备下发开启贵重仪器电源的指令到贵重仪器监控节点。

所述数据库部署于云服务器上，数据库中包含四个表：预先存储着具备贵重仪器使用资格的用户的用户信息表、预先存储着OneNet云平台虚拟设备的参数信息(设备编号、设备ID以及APIKey信息)的参数信息表、临时存储着用户申请使用贵重仪器时上传的个人ID、当前地理位置、贵重仪器设备编号(与前面所述OneNet云平台虚拟设备的设备编号一致)信息的临时信息存储表以及用户申请和使用贵重仪器过程中的用户使用信息记录表。

进一步的，所述还包括：当需要更新数据库用户信息表和参数信息表的数据时，后台也可临时开放用户信息注册接口，提供用户信息注册菜单选项，实验室管理员也可直接操作数据库进行信息更新操作。

进一步的，所述还包括：当用户使用完贵重仪器后，可通过信息匹配模块从上关闭贵重仪器电源。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果有如下：

一、通过建立基于的贵重仪器使用管理，无需建立繁琐的人工管理流程，也无需安装特定管理软件，兼容性好，是一种非常符合实验室多仪器、多人员的复杂管理环境下的技术方案。

二、通过后台的用户人脸、用户地理位置以及用户个人ID三重信息认证功能，一方面，无需实验室管理员进行任何操作，即可实现实验室贵重仪器使用申请人员的身份信息自动鉴别的同时，也能提供强有力的贵重仪器使用安全保障，大大降低了实验室管理员的工作量，所需贵重仪器监控节点硬件搭建简单，只需MSP430微处理器模块、WIFI无线通讯模块、功率采集模块、显示屏模块、电源管理模块的组合，无需其他人员信息认证硬件设备(如指纹识别模块、人脸采集模块等)，大大降低了实验室贵重仪器智能使用管理系统的硬件搭建成本；

三、当用户申请使用贵重仪器时，不仅通过用户三重信息认证，能够实现用户身份信息的自动审核验证，建立用户与某台贵重仪器一对一的联系；而且在三重信息认证的同时，将用户人脸信息、个人ID、当前地理位置、使用时间存入自建数据库中的用户使用信息记录表中，方便后续实验室管理员检查到贵重仪器出现损坏等事故时，通过查询数据库中的使用信息记录表，可快速寻到事故责任人，实现“谁用谁负责，只要用了就知道是谁在用”的安全责任机制。

四、实验室管理员通过OneNet云平台，实现贵重仪器远程管理和操控，并可在贵重仪器出现工作异常时能从OneNet云平台端接收到贵重仪器工作状态异常的警报邮件。

图1为本发明系统总体结构框图；

图2为本发明用户通过发起贵重仪器使用申请流程图。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参考图1，本发明的基于的实验室贵重仪器智能管理系统，包括贵重仪器监控节点、OneNet云平台贵重仪器管理员端和贵重仪器使用申请端三大部分。

本实施例中，所述微控制器采用了MSP430F5529作为主控芯片，用来控制其余各模块工作。所述无线通讯模块采用了ESP8266WIFI模块，用来连接路由器的无线网络，同时也可获取路由器的12位MAC地址序列。所述电源控制模块采用了SRD-05VDC-SL-C固态继电器模块，用以控制贵重仪器电源的开关。所述功率采集模块采用了以HLW8012为功率计量芯片的功率计量模块，用以获取贵重仪器工作电流、电压以及功率数据。所述显示模块采用了12864点阵液晶屏。用于显示贵重仪器工作状态信息以及管理员和用户下发的消息。

本实施例中，所述贵重仪器参数二维码标识粘贴在贵重仪器上，二维码内包含了贵重仪器的设备编号和设备名称信息。

本实施例中，当贵重仪器处于正常工作状态时，显示模块“当前显示贵重仪器工作正常”状态信息。

本实施例中，所述OneNet云平台贵重仪器管理员端建立了基于EDP数据传输协议类型的OneNet云平台虚拟设备。

本实施例中，基于EDP协议的虚拟设备不仅可以实现贵重仪器监控节点的无线数据上传，同时其自带指令下发的功能，即也可实现无线数据下发。

本实施例中，所述贵重仪器监控节点通过无线通讯模块ESP8266建立与OneNet云平台建立基于EDP数据传输协议的无线网络连接，贵重仪器监控节点将采集到的贵重仪器的电流信息、电压信息、功率信息以及无线路由器MAC地址序列上传给OneNet云平台EDP虚拟设备。

本实施例中，基于EDP协议的虚拟设备下，还建立了数据图形化动态显示机制和数据异常警报机制。

本实施例中，所述数据图形化动态显示机制的实现是通过在EDP虚拟设备下建立折线图图形应用，将上传上来的电流、电压以及功率数据流分别绑定一个折线图，使得这些数据流在图中以动态曲线形式展示，方便贵重仪器管理员的数据分析等工作；

本实施例中，所述数据异常报警机制包括功率数据异常警报机制和无线路由器12位MAC地址序列异常警报机制。它们的实现是通过在EDP虚拟设备下建立两个触发器，两个触发器分别绑定功率和MAC地址序列数据流，并分别设定触发条件(大于功率上限值和不等于正确的MAC地址序列)和警报邮箱。当功率数据流异常时，通过邮件通知贵重仪器管理员设备功率异常；当MAC地址异常时，通过邮件通知管理员贵重仪器未处于授权的网络环境下，实验室管理员可直接通过OneNet云平台EDP虚拟设备的自带的指令下发功能，控制贵重仪器监控节点执行远程关闭贵重仪器的电源等操作。

本实施例中，当贵重仪器使用时长超过规范的时长范围时，实验室管理员可通过OneNet云平台EDP虚拟设备下发消息给贵重仪器监控节点，贵重仪器监控节点响应并控制显示模块显示“此台贵重仪器工作时间过长，请及时关闭电源”的提醒信息。

本实施例中，贵重仪器使用申请端包括自搭建的和自建MYSQL数据库。

本实施例中，所述包括使用申请模块、人脸识别模块、信息匹配存储模块和指令下发模块。

本实施例中，所述贵重仪器使用申请模块用来实现用户通过发起申请使用贵重仪器的操作，具体为：用户手动操作手机等移动设备上的客户端扫描贵重仪器参数二维码，客户端自动跳转至界面，此时后台自动获取并上传二维码参数信息(贵重仪器设备编号和设备名称)、用户个人ID以及当前用户地理位置信息到数据库临时信息存储表和使用信息记录表中进行存储，同时无论申请成功与否，申请完之后，后台立即自主删除数据库临时信息存储表中这些上传的临时信息。

本实施例中，所述人脸识别模块通过调用手机等移动设备的摄像头获取用户人脸信息，并将该人脸信息与数据库中的预先存储的具备贵重仪器使用资格的用户人脸信息进行识别认证，同时将用户上传的人脸信息存入数据库中的使用信息记录表。

本实施例中，所述信息匹配模块通过将用户上传上来的人脸信息、个人ID信息以及用户当前地理位置信息与数据库中的预先存储在用户信息表中的、具备贵重仪器使用资格的用户的相关信息进行一一匹配认证，同时将申请成功或失败的信息、申请时刻信息以及申请成功后使用贵重仪器的时长信息存入数据库中的使用信息记录表中。

本实施例中，指令下发模块为用户通过后台的信息匹配模块的信息匹配认证后，后台根据数据库临时信息存储表中的贵重仪器设备编号(与OneNet云平台虚拟设备的设备编号一致)获取数据库OneNet云平台虚拟设备参数信息表中的设备ID和APIKey信息，用这两个参数实现与OneNet云平台EDP虚拟设备对接，进而控制OneNet云平台虚拟设备下发开启贵重仪器电源的指令到贵重仪器监控节点。

本实施例中，数据库部署于云服务器上，数据库中包含四个表：预先存储着具备贵重仪器使用资格的用户的用户信息表、预先存储着OneNet云平台虚拟设备的参数信息(设备编号、设备ID以及APIKey信息)的参数信息表、临时存储着用户申请使用贵重仪器时上传的个人ID、当前地理位置、贵重仪器设备编号信息的临时信息存储表以及用户申请和使用贵重仪器过程中的用户使用信息记录表。

所述还包括：当需要更新数据库用户信息表和参数信息表的数据时，后台也可临时开放用户信息注册接口，提供用户信息注册菜单选项，实验室管理员也可直接操作数据库进行信息更新操作。

进一步的，所述还包括：当用户使用完贵重仪器后，可通过信息匹配模块从上关闭贵重仪器电源。

本实施例中，参考图2，用户想申请使用使用贵重仪器时，通过调用手机等移动设备的客户端扫描贵重仪器的参数二维码，客户端自动跳转至界面，此时对话窗推送二维码内的设备编号和名称信息，同时后台获取用户个人ID、当前地理位置信息以及二维码参数信并存入数据库的临时信息存储表中；

用户通过点击使用申请菜单，调用摄像头获取用户人脸信息，后台调用人脸识别模块、信息匹配存储模块将当前用户人脸信息、当前用户地理位置信息以及个人ID信息与数据库中的用户信息表中的对应数据进行一一匹配操作(其中用户当前地理位置信息与贵重仪器所在地地理位置信息的匹配是通过设定贵重仪器地理位置经纬度值的一个大致区间，当用户当前地理位置经纬度数值都处于这个区间时，即可判断用户当前地理位置信息正确)，同时上传用户人脸信息到数据库使用信息记录表中。

用户通过身份信息验证后，后台调用指令下发模块，与OneNet云平台EDP虚拟设备对接，进而通过控制OneNet云平台EDP虚拟设备向对应的贵重仪器监控节点发送一条开启贵重仪器电源的命令消息。贵重仪器监控节点接收到的开启贵重仪器电源命令，控制电源控制模块执行开启贵重仪器电源的操作。