提到“智慧实验室”,很多老师的第一反应是“装几个摄像头、换一套门禁”。但真正的智慧实验室环境智能化改造,远不止于此。它是一场从“人盯人”到“系统感知”、从“事后补救”到“事前预警”、从“物理空间”到“数字孪生”的深度变革。
那么,智慧实验室环境智能化改造,到底是改什么?怎么改? 我们结合北京欧倍尔在的成熟方案,一次性说清。
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一、环境智能化改造——智能门禁系统
完善数智化环境,打造全方位环境感知系统,通过门禁系统对实验室的出人口进行控制和管理。
门禁系统可以采用读卡、人脸识别、密码输入等方式,对实验室的人员进行身份认证,只有经过身份认证的人员才能进入实验室,提高实验室的安全性和保密性,通过小程序也可以进行密码下发开门和远程开门的功能。
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二、环境智能化改造——环境监测系统
在高校实验室安装环境传感器(可燃气体检测报警器\环境有毒气体探测),监测实验室的温度、湿度、气体等环境参数,可实时有效采集数据,通过与设定的安全值进行比对,及时预警并提醒实验室管理员。例如,当发异常情况时,环境监测系统可以通过警报装置进行声光报警,以引起实验室管理员的注意。现实验室温度过高、湿度过大或有毒气体泄漏等。
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三、环境智能化改造——AI视频分析管理系统
在实验室不同角度安装监控设备,对实验过程、实验环境、实验规范的实时监测和预警。利用智能超脑,部署多种智能算法,即可实现对实验室的人,物、行为进行抓拍、检测与识别,覆盖安全管理、人员行为、专业操作三大维度,共30多项核心算法(可根据实验室专业需求定制扩展),利用多模态模型实现人员管控,以文搜图,陌生人识别跟踪。
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四、实验过程分析——AI视频分析管理系统
教师在实验开始之前向模型中输入本节课需要检测的重要节点与相关描述,提交之后系统可以自动生成标准化SOP同时在每个节点挂载对应的培训资源,一旦学生在操作过程中出现失误,能够立即向其账号推送报警与培训资源。简单来讲即教师只需要进行填空操作即可。
实现实验资源精准推送:支持手机、机器人、平板等多端推送。可实时监控实验环境和实验操作不规范行为。系统可根据学生表现,智能分析实验环境和实验进度,在重要节点推荐对应的学习资料与实验操作的注意事项,丰富学生实验操作过程中的学习体验,加深学习印象。
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五、环境智能化改造——实验指导机器人
1、自动巡检:通过先进的图像识别、传感器技术等,对实验设备和环境进行实时监控,发现异常情况,如超温、超压等,这种自动化的巡检方式大大减少了人为失误,提高了实验室的安全性。
2、辅助实验指导:当学生在实验过程中遇到问题时,可以与机器人通过视频指导、人机交互问答等方式,为学生提供更加直观、高效的学习体验。
3、答疑,导航,讲解,展示
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六、设备智能改造
设备自带智慧大脑中枢,结合智能技术和算法模型,具有数据记录、数据传输、故障自诊断、随机故障下发、现场视频答疑、自动评分等功能。
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七、从以虚仿实到以虚控实的转变
通过互联网连接的实验设备,如传感器、摄像头和控制器,学生能远程操控现场的阀门、动设备等,可在PC端或手机端进行。老师可对学员进行实时的远程视频答疑。老师登录电脑端或手机端随时查看,掌握学生的操作情况并及时排除安全风险。
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八、智慧化工实验装置——配合机器人进行设备联动
实验任务“按照生产任务要求进行生产操作”,可通过助教机器人或遥控人为制造故障,能使正常运行的装置出现真实异常现象,培养学生发现问题分析定位原因寻找解决办法的能力。
精馏实验为例:
(1)停常压塔顶冷却水
(2)淹塔故障
(3)停减压塔真空
(4)回流泵坏
(5)停电
(6)釜温及压力不稳
(7)离心泵不工作
(8)换热器出现异常
学习资源推荐:实验室场景中,机器人可精准判断学生的不安全行为以及实验操作中不当的地方,推荐学习资源,帮助学生改正,做到真正的因材施教;
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智慧实验室环境智能化改造,改的是环境感知、管理流程和教学模式;改的方法,是以物联网、AI和机器人为核心,构建“感知-分析-决策-执行”的闭环。 北京欧倍尔通过软硬件一体的深度整合,已经帮助众多高校实现了这一目标。如果你也希望实验室管理不再费力,不妨从一次改造开始。
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