网络条件下的实验室数据处理与应用

摘要: 本文探讨了网络条件下的实验室数据处理与应用（Laboratory Data Management and Application），提出了在实验室测试中应用无线数字手机信道的可能性，并对实验室网络化的智能接口应用进行讨论，认为在传输信道和智能接口商品化的条件下，实验数据才能真正成为共享的社会资源。
关键词：LIMS，实验室管理网络

　　随着高新技术的迅速发展，实验室的测试技术、设备与数据应用也同样得到飞速发展，实验室信息化管理也成为必不可少的支撑条件。
　　在实验室的理论与实践已经成为一门科学之时，需要关心的不仅是管理系统对整个实验室的仪器、试剂、样品、数学模型、分析结论和数据的囊括，要提高实验效率和使实验数据能够广泛应用才是最终的目的。因而本文关心的是在网络条件下如何提高实验数据的输入速度和数据共享。

一、无线数字信道为数据采集创造新环境
　　在各行各业已经大量使用智能仪器，测试数据已经实现自动采集甚至得到预处理之时，
再来讨论数据输入似乎已无必要。但是，如果考虑到人类对物质的认识与应用程度正在不断加深，再考虑到环保、生物工程、医学、新材料等一系列领域的发展，也对实验技术和实验室信息管理提出了更高、更新、更快的要求。
　　1，数据的获取是实验室的"瓶颈"
　　对多数行业来说，数据的测试占用了大量时间，包括仪器的标定、调整、自动与人工记录。实验过程实质上是实验人员不断调整仪器的集成，改变系统的输入以获取实验系统输出的过程，一系列数据就是实验过程的记录。
　　除了类似扫频仪这样的专用测试系统，能够自动调整参数并记录全频道的数据之外。相当多的仪器只能依靠人工调节输入参数，同时自动输出和打印测试记录，包括直接输出测试结果。
　　一般说来，凡是被测对象种类多，牵涉的时间、温度、频率等数值在较大范围中变化时，就有必要考虑构成自动多道采集和传输子系统。当前广泛地采用了手持电脑或是与仪器配套的自动数据接口，在为测试带来便捷的同时，也面临了设备昂贵和参数不易调节的困难。因此，在网络条件下，实验室的数据接口总是构建信息管理系统的首要问题。
　　2，数字手机为数据采集传输提供新机遇
　　新一代数字手机为数据自动采集创造了崭新的环境，这是仪器与电脑行业的专家还没有注意到的功能。因而，不仅仪器的输出接口要适应电脑设备的规范，所有的数字手机也要提供相应的规范和具备接插端口。可以设想，在无线传输信道投入商业化应用之后，对实验室以致现场测试带来了根本化的变革。
不是按照接通时间，而以传输数据的数量来计费的数字手机。不仅带来了低廉的传输价格，使实验室远距离采集与处理成为可能。变化的核心来自数据采集和传输一体化。因而方便了大量数据的存储和再次应用。对于像大型水利枢纽、超高建筑和与爆炸、震动有关的实验数据来说，其测试数据的保存周期不仅会超过实物的寿命，而且还需要尽可能多的原始一次数据。911事件之后，世贸大楼的所有原始数据将为全球高层建筑所参考，而数字地球的概念提出之后，我们甚至不知道采集和保存大自然数据的边界究竟何在。
　　3，统一的接口标准提供了万能应用
　　应用无线数字信道，会为管理带来意想不到的便捷。仅从在大街上经常可以看到的公交车辆运行数据与交通流量统计，在数字手机的支持下，不仅可以最简便的实时完成统计与处理，还可以得到更多的原始数值。
　　2002年冬天，面对城市公交运输的压力，北京市有关部门在无奈之中不得不提出了一个针对公交车辆的"拥挤度"标准，以进行冬运考评。实际上这种标准是无法依靠人工得出真实的数据，也没有必要依靠人工。在数学模型的支持下，依靠车辆运行图和实际数值的对比同样可以进行评价。
　　因为司机和乘客的数字手机可以替代安装在公交车站上的"车辆运行参数屏幕显示系统"，所以拟建中的"公交运行管理系统"，还没有诞生就将带来根本的变革。在各种涉及分布参数的实验室中，会不会也会出现类似的情况。
　　4，数字手机实现商业化远程数据处理
　　进一步说，在数据手机和相应数学模型的支持下，数据处理将出现商业化的服务模式。
　　公交部门可以租用"处理中心"，进行最复杂的数据保存与分析，各种交通流量、人群流量都可以使用不同的数学模型来处理。
　　对于公众倍加关注的食品、药品等，只要是通过生产线进行加工包装，都能够在下线时，自动将数据转发到管理中心，再和超市的调拨数据对照，可以户"生产厂家--商业销售--用户"这样一个数据链中进行最有效的监督、核查。
　　对于大数据量和复杂的数据处理过程，也可以在远程传输、处理的环境下得到应用，例如美国无人侦察机在阿富汗的数据直接传送到美国本土处理，再给出执行命令。对于科技、理化数据的应用来说，在新一代数字手机投入应用之后，远程处理也不再遭遇技术和价格上的困难。
　　以建筑材料的现场辐射测试来说，现有携带式设备从材料的体积和测试的操作过程来说都是比较复杂的，如果只在现场采用辐射传感器和通信接口，远程使用实验室中电脑的处理程序就可以灵活地完成不同条件下的材料辐射。

二、网络化与仪器智能接口
　　从技术和标准上说，由于网络的国际化，接口似乎不再成为自动化仪器应用中的问题。
　　但是，由于在不同行业中，仪器的国产化程度不同，在复杂的系统集成中就可能出现某些问题。
　　1，网络化通过软件提高了仪器智能化
　　一般说来，单机接口所面临的问题正是整个系统构成和调试的关键问题，原因是在缺乏零部件和接口软件的情况下，单机的输入、输出很难进行调节、替代。而在网络支持下的系统，可以通过软件方便地对所有仪器的输入，特别是输出数据进行调整、变换。
　　例如，进口水泥搅拌设备要依靠打印配方控制生产进程，一旦专用打印机损坏，就是要寻找与之相匹配的插头也不是一件容易的事，否则很难得到现场数据的输出。而类似问题是我国基层单位实验室经常面临的问题。
　　但是，在统一接口标准和网络环境之下，数据的集成、替代就比较容易解决。例如，进口的各种医疗设备，输出外文清单的项目和注释都是按照国外标准。不仅患者难于理解，就是大型医院的医护人员也不一定都能够了解全院所有仪器的检测项目，一旦理解错误，将带来严重后果。一家大型医院把所有的检测设备都接入网络，通过服务器数据转换软件，把检测项目汉化，集中打印。不仅解决阅读、理解问题，在专人的管理下，对于检测结果中的超标数据，可以重点提示，防止人为理解原因造成失误。
　　因此，为现有的仪器接口提供通用的板卡和接口软件，并使之与主流电脑系统配套是现代实验室的重要任务。这项工作应当得到行业和地区性科技条件市场的关注，最好能够提出软硬件接口规范和提供商品化产品。
　　2，实验室网络化有效利用资源
　　各类实验室的基础数据都是重要的资源，而实验室人员的经验成为最宝贵的资源。在联网的条件下，信息系统成为最权威的在线专家，可以及时指导实验人员安全有效的进行操作和分析。
　　智能网络是实验室信息化的下一个目标，仅仅依靠一个在线手机，就可以达到目的。在某些行业，如石化、核物理领域，联网的实验数据库可以通过预定的短信息服务及时指导实验人员进行正确操作，防止出现过载、过压等不安全状态。至少可以很容易的给出正常实验与操作的提示。
　　网络化的实验室将从仪器设备的资源共享过渡到知识的实时共享，在手机成为无线数字通信终端的情况下，对教师、学生和实验员都是一个福音。
　　例如，在错误地产生或输入了实验参数的情况下，系统马上能够通过电脑音响或远程短信息提示、警告。将保障整个实验正确进行。
　　3，智能表格的提供与变换
　　由于实验的权威性，主管部门规定的项目与仪器输出不尽一致，就是现有的实验室管理软件也未免能够适应不同部门和地区的要求。通过网络管理，进行表格的变换和参数的选择，可以便捷的提出合法表格。这一功能在相当长的时期中不仅会适应国内不同地区的需要，在入世的环境下，面对国内外交流和贸易的需要，也是十分必要的。

三、实验数据真正成为资源和财富
　　"信息跨越"的任务在实验室领域绝对不是仅意味着参数的数字化和装备的电子化、智能化。更为重要的是信息化不再以工业时代的模式来思考，只在表面上把器件和技术更新的状况。
　　1，实验数据成为重要的财富和资源
　　网络化提高了实验室的社会化、商品化，使实验数据成为重要的财富和资源。但是，这并不意味着实验室就是"电脑--仪器设备--数据"。实验室在新的材料、产品开发和保障传统产品的质量与品质上应当发挥重要的作用，而且提高实验室的快速反应能力，也是入世和承担奥运的必需。
在现实生活中不同的行业和企业的情况千变万化，自然首先要立足于自身信息系统的构建。在构建自身信息化的同时，在更大的范围内应当重视所有仪器输入、输出接口的标准化，要重视围绕智能接口的板卡、程序的标准化和商品化。特别要重视仪器的通信接口与通信设备的对接，这才是实验室信息化、智能化的第一步。
　　2，实验设备将向两个侧面发展
　　在微电子产业快速发展的情况下，一方面几乎所有的仪器都在通过芯片提高准确度和集成度，给用户带来"傻瓜"式的操作。另一方面，网络的智能化使仪器有了自由组合完成特定任务的可能性。
　　对我国来说，智能化使仪器的价格提高，再加上种类、规格增多，使企业机构的实验室投资急剧加大。层出不穷的现实要求，对仪器和传感器提出了积木的可能性，即使在基层单位，也有可能通过传感器和接口设备，使联网的电脑成为智能仪器系统。这个方向，应当成为中小企业实验室信息化的一个特色，同时也应当产生相应的网络设备、新的数学模型和软件供应商。在大量科研单位改制之后，孵化出一批为中小企业实验室服务的"科技条件提供企业"是科研社会化的另一个途径。
　　在传输信道和智能接口商品化的条件下，实验数据才能真正成为共享的社会资源。 (责任编辑：泉水)

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