生物实验室物联网解决方案

1.行业现状和需求

随着国家对科研的重视和支持，中国的科研条件已经有了很大的改善，生物实验室的现代化水平也在不断提高，拥有很多昂贵、精密的仪器设备，因此对实验室的火、电等安全性能要求很高。另一方面，很多生物样品和数据具有收集周期长、样品来源稀缺、不易重复等特点，对于样品的保存和安全稳定问题也有很高的要求。 但目前对于生物实验室的设计多关注其中化学药品等的安全性，对于仪器使用和样品保存等方面的安全性关注较少，现代化程度不高。

针对这一现状，洲斯物联研制了生物实验室解决方案，基于无线传感器网络技术的温湿度监控系统，具有组网方便、通信可靠、图形化人机交互和实时短信报警等特点，实现24小时不间断的温湿度记录、分析和预警，便于对多台生物医学实验温控设备统一管理，为生物医学实验室温湿度过程监控提供有力的监控手段。在生物实验室有着广泛的应用前景，洲斯物联针对每个具体的实验室环境，提出了基于无线传感器网络的生物实验室设计方案，用以构建一个新型、安全和智能的生物实验室，并可以推广至其他类型的实验室应用环境。

本生物实验室解决方案采用诺亚生物样本库信息管理系统，它是一套基于云平台的生物样本库信息化管理解决方案，在开发信息管理系统之前，贝尔对国家三甲医院，重点高校及科研机构的样本使用流程进行了深入调查，做出全面的需求分析、详细设计，并根据专家、用户的综合反馈理解用户的期望、需求、动机和使用情境。它不仅仅是一个库存管理系统，还能够有效准确的追踪样本实体从产生到结束的标准化流程，并能支持多家生物样本库共享样本信息。

2.系统特点

 2.1硬件特点

该系统在硬件方面采用洲斯物联自主研发的interBow物联网无线通讯模组，模组作为一种低功耗广域网络（LPWAN），具有四大超强功能：

超远距离：是蓝牙的20倍，100m到1km的识别感知定位。

超低功耗：是wifi的1/20，1颗纽扣电池至少工作2年。

超多组网：单点容量是ZigBee的6倍，1节点可实时1000+双向通讯。

超强穿透：是传统设备的5倍以上，可实现百米穿3+堵墙、50+米穿冰箱

2.2软件特点

该系统在软件方面采用洲斯物联自主研发的冷云监控系统，该系统温湿度数据由温湿度探头精确采集，由网关接收数据并上传至云端服务器，用户凭借帐号密码登录进去，即可查看数据及其他管理操作，可以通过电脑、手机、微信等多种方式来实时查看冰箱情况。具有以下产品优势：

无线传输，安装位置不受限制，安装简易便捷。

远程监控，手机电脑在线访问，随时随地可查询。

满足静态、移动双重监控环境。

实时报警，超限报警（声光、短信、电话多种报警方式）。

2.3生物样本库系统特点

存储方便：能链接样本存储容器标签与系统内其相关信息，扫描样本标签条形码即可关联信息管理系统，以迅速找到样本并获得相关数据。信息管理系统具有灵活、方便的特点，用户可根据实际需求定制标签编码组合或标签编码规则。

管理简单：具有友好的用户体验(user experience)及用户界面(user interface)(能准确快速地反映样本的出入库情况，同时更新并明确标识样本的存储位置，应用图形化设计，用户操作更直观易用。

数据安全：确保数据输入的可靠性设置不同的用户账号及样本数据访问权限，充分考虑工作人员级别和使用需求的差异，数据和系统功能的重要程度和安全级别来。无需单独设置服务器，电脑、手机均可上网查询数据。

诺亚生物样本库解决方案的优势在于搭建一个智能化的样本库存储及管理平台，让样本的管理简洁方便，让样本库真正活起来。

3.系统硬件介绍

ZKSmart TH Sensor Datalogger-S1洲斯无线温湿度记录仪

产品简介

ZKSmartSensor是一款集自身存储和云端存储功能为一体的智能温湿度记录仪，基于ZKS自主研发的物联网通讯技术interBow与云端服务器实时通信，传感数据在传输和存储过程中安全可靠。ZKSmart  Sensor外观小巧轻薄，设计有悬挂、粘贴、吸附等多种置放方式，适用于医用冰箱、冷藏箱、冷库、冷藏车等固定或移动测温环境。

主要功能

超强防护级别：IP68工作频率：433MHz          

工作时间：2年

供电模式：CR2450纽扣电池

温度范围：-25℃～65℃    

温度误差：±0.5℃

湿度范围：0～100%

湿度误差：±5%

     ZKSmart T Sensor Datalogger-S2洲斯无线温度记录仪

产品简介

ZKSmart Sensor-S2是一款集自身存储与云端存储于一体的智能深低温记录仪，基于ZKS自主研发的物联网通讯技术interBow与云端服务器实时通信，传感数据在传输和存储过程中安全可靠。ZKS深低温记录仪采用外置探头测温，可采集-200℃——65℃的温度范围，尤其适用于医用液氮罐、医用冰箱等固定或移动测温环境。

主要功能   

超强防护级别：IP54

工作频率：433MHz

供电模式：18650锂电池  

温度范围：-200℃～65℃

温度误差：±0.5℃

温度分别率：0.1℃

可读距离：≤150米

ZKSmart Black Box-B2无线智能网关（2G）

产品简介

ZKSmart Black Box-2G是一款用于无线传感网络的智能移动网关，基于interBow无线通讯技术最多同时与1024个传感终端进行通讯，实时接收传感终端采集的传感数据，Black Box-2G通过2G网络将传感数据实时上传至云端服务器。体积小，防护级别高（IP 54）可应对移动车辆、仓库、冷库等大多数工作环境。

主要功能

洲斯无线网关，采用interBow内核，较高防护，超大内存容量，超长待机

采用物联网WSN技术； 支持GPRS网络，支持移动、联通、电信2G网络；直接内置中国移动物联网专卡，即插即用；支持同步上传数据到多个服务器；

可定时上传采集器的数据，上传时间也可以单独设定；

存储容量：≥100000条，可扩容；

ZKSmart Alarm产品简介

ZKS智能报警器是用于智能监控系统的显示、报警终端，主要具有声光报警、实时显示、数据翻查等功能。报警器的数据获取方式有2G-服务器获取和interBow-传感终端获取两种。一个报警器可绑定多个传感终端使用，同一个传感终端也可以绑定多个报警器使用。

主要功能

支持GPRS网络或WIFI网络，数据直接从云服务器读取

，GPRS支持移动、联通、电信2G；

每部报警均有唯一编码,方便识别；

屏幕参数：3.5寸LCD液晶点阵屏，可选配12英寸

或15英寸触摸屏（工业级）；

屏幕显示内容：监控设备温湿度信息，

温、湿度报警信息，报警时间；

屏幕显示模式：轮屏显示，每次显示一个

监控点位的信息，报警信息实时显示；

报警信息查看：上下翻页查看历史报警信息；

按确认键默认报警处理；

声音报警模式：有异常报警信息，蜂鸣报警，可单独关掉声音报警；

光报警模式：屏幕底部报警灯闪烁或报警指示铃铛闪烁；

5成功案例

目前，部署了interBow百米级物联网通讯模组的智能感知终端产品、网关产品与冷云系统共同构成洲斯智能传感网络，已在医疗温湿度监控行业应用领域取得巨大成果。该网络的采集范围已覆盖至包括山东、新疆、云南、湖南、广州、广西等全国大部分省市地区，重点覆盖华东、华南大型医院、血站、医药、冷链运输，用户包括国药控股、新大陆、山东省血液中心、苏州市中心血站、北京协和医院、人福药业、重庆三峡中心医院、镇江市疾控中心、山东省血液中心、上海仁济医院、深圳市妇幼保健院、延安市中心血站、杭州市儿童医院、贵州省计生研究所、中国科学院理化研究所、温州医科大学附属第一医院、浙江省人民医院、北京协和医院、菏泽第三人民医院、苏州市中心血站、广西食药监管、南昌市第一医院、临安市人民医院、临安市中医院、复旦肿瘤样本库、二炮总医院、人福医药集团总部研究院、齐鲁医院、杭州市儿童医院、桂林三山医药有限公司、广西桂林柳药药业有限公司、桂林医药集团有限公司、深圳市第二人民医院等客户。

青岛和睦家

青岛和睦家医院位于青岛市崂山区，依山傍海、优美舒适的环境为患者提供绝佳的治疗和康复环境。医院开业面积20000平方米，设置全科、内科、外科、妇产科、儿科、眼科、耳鼻喉科、口腔科等门诊及住院服务。经验丰富的国际医护团队将为居住和工作在青岛的多元文化患者提供悉心优质的医疗及保健服务。

北京铁营医院

铁营医院创建于1954年, 原为“北京市地方工业局职工医院”，1956年归属丰台区卫生局，是一所公立、非营利性的综合性二级医院。它坐落于南三环东路刘家窑环岛东南侧，地处城乡结合部，占地面积9300平方米，建筑面积11695.56平方米。借助北京市市政工程建设的东风，进行全院内、外环境改造，合力营造医院品牌效应，集中精力发展和壮大医院核心竞争力，坚持“以病人为中心，以诚信为根本，为患者提供满意服务”的质量方针，创建一所集科研、教学、医疗为一体的，适应新时期医疗市场竞争需求的公司制、产业化综合性医院。

各大医院甚至药企，均有许多最宝贵的生物样本，无论实验室用于学校的科研教学、制药行业的研发，还是用于医学研究，其运转必须可靠。实验室对于气体、温湿度等数据非常敏感，这也就对楼内设备控制系统提出了更高的要求。实验室是用于完成各种实验工作的特殊环境，这些设备里保存的可能是世界各地考察收集的样本，都是无可取代的。

对于许多高管和研究人员来说，冰柜意外故障带来的实际威胁就是过了一个大礼拜，看到实验室地上一片狼藉，一冰柜的样品都化了。如果实验室受系统监测，如有冰柜超温，系统会自动通知运维中心，工作人员安排将实验样本转移到了一台备用冰柜中，将会避免了一场灾难的发生。

洲斯物联利用无线传感器连接到外部，可以监测温度、湿度、二氧化碳和氧气水平，以及振动、光强度和空气流量。这类设备还可以作为内部传感器的补充，确保保温箱和低氧舱等关键硬件按预期运行，研究者就能监侧天平、酸度计，甚至还有高效液相色谱系统等设备，在某些情况下还能控制设备。

适用的应用场景：

1.药品、试剂储存：根据国家相关要求，药品及疫苗的存储运输过程必须符合相应的温湿度。

2.样本存储：对所采集的样本进行实时的温湿度监控和超温报警，保障样本安全。

3.样本管理：真正实现样本的系统化、简便化管理，样本管理从此变得简洁方便。

4.二氧化碳、氧气培养箱监控：对培养箱内二氧化碳、氧气浓度进行实时监控和记录，为实验项目保驾护航。

5.我们对本系统进行了多次长时间测温和组网

通过以上成案例表明，洲斯物联实现的生物实验室解决方案，具有低功耗、组网灵活和可靠性高等特点。通过配置不同的传感器节点可满足不同行业实验室多种场合的监测需求，具有广阔的应用前景。