一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，包括通信系统以及警报系统；所述通信系统电性连通警报系统，且所述通信系统由后端数据采集发送系统以及web前端系统组成；利用树莓派A以及树莓派B，其中树莓派A作为数据站接收数据，并同时采集图像系统，并提供实验室内的数据可视化，树莓派B能够与实验室设备通讯，采集温湿度数据、真空规数据并负责数据发送，且作为数据站的树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具有天气预报、实验室温湿度和真空规示数监控、漏水检测、视频监控等多种实用功能，保证了实验室设备数据信息以特定频率通过树莓派B单向向外网传送，从而保证了信息的安全性，且规避了实验室存在的潜在风险。实验室存在的潜在风险。实验室存在的潜在风险。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统


[0001]本专利技术涉及监控系统
，具体是一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统。

技术介绍

[0002]现代科研实验室中，实验室的设备运行状态、环境温湿度，以及数据的存储和安全问题是核心，一个好的局域网系统和监控报警系统不仅可以方便实验人员的工作，并且对于实验室的潜在危险起到了提醒和预警作用。
[0003]例如实验室超高真空系统的破坏可造成样品污染、仪器设备损坏等；实验室温湿度变化与高精度实验结果的准确性密切相关；实验室漏水事故会导致一系列严重的后果，保护设备断电，引起化学药品起火等。
[0004]本监控和组网方案根据物理化学实验室实际情况而设计，由于成本低廉且安全度高，且具有可扩展性，例如增加其他需要监测的设备，因此可推广到所有相关科研实验室应用；因此，针对上述问题提出一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统。

技术实现思路

[0005]为了弥补现有技术中实验室中，设备的运行状态，以及实验室环境的温湿度等信息监控不及时进而导致实验室存在潜在的危险的问题，本专利技术提出的一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统。
[0006]一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，包括通信系统以及警报系统；所述通信系统电性连通警报系统，且所述通信系统由后端数据采集发送系统以及web前端系统组成；
[0007]所述后端数据采集发送系统包含有树莓派A以及树莓派B，且所述树莓派A作为数据站，用于接收数据，同时采集图像数据，并提供对实验室内的数据可视化；所述树莓派B与实验室设备通讯，用于采集实验室设备的温湿度数据、真空度数据，并负责数据的传输；
[0008]所述web前端系统中，树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具备多种功能；而树莓派B则可以特定频率将实验室设备数据信息单向向外网传送；
[0009]具体的，树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具备天气预报、实验室温湿度以及真空规示数监控、漏水检测、食品监控等功能，且监控设备可进行扩展。
[0010]优选的，所述通信系统通过交换机实现内外网隔离组网；其中内外网通过不同网段和VLAN实现数据不互通，进而保护内网；VLAN技术将一个物理局域网在逻辑上划分为多个子网(广播域)，多个用户可在同一子网中进行互访，而不同子网间的用户被隔离。
[0011]优选的，所述警报系统包含警笛以及DAQ970模块，其中DAQ970模块作为警报系统中的数据接收模块；所述警报系统电性连通后端数据采集系统，且在后端数据采集系统通过树莓派B采集数据后，警报系统通过内置的DAQ970模块将采集数据与预设参数对比，若实验室的环境与预设参数有出入，则触发警笛报警，同时向预设的指定邮箱发送邮件。
[0012]优选的，所述通信系统通过交换机实现内外网隔离组网后，可将实验室中的数据采集工控机、内部电脑、树莓派A、树莓派B以及各仪器仪表实验室数据核心置于内网；而数据服务器、存储系统、个人电脑置于外网中。
[0013]优选的，所述树莓派A以及树莓派B作为后端数据采集发送系统中的微处理器，且树莓派A以及树莓派B上开设有多种接口，包括串口、NI
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VISA端口以及GPIO接口；其中通过串口、NI
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VISA端口，利用SCPI指令集可与实验室仪器进行通讯，而GPIO接口可接入多种不同的传感器以及控制模块。
[0014]优选的，所述树莓派B利用基于Python软件实现对后端数据的采集，且树莓派A基于Apache服务搭建web服务器，实现前端可视化网站，以此直观通过互联网访问实验室的环境监控数据。
[0015]优选的，所述后端数据采集发送系统中，对于需要经常进行试验操作的仪器，采用LabVieW软件进行控制；而所述web前端系统中，使用eChars可视化数据、并利用jQuery获取服务器的数据，最终通过花生壳内网穿透工具对实验室的环境进行监控。
[0016]优选的，所述DAQ970模块能够对接收的监控参数进行逻辑分析，并通过编程设置各监控参数的报警上下限以及报警输出信息；其中在DAQ970模块输出报警信息时，报警信息包含：其一，发送当前实验室状态以及照片的邮件给实验室成员；其二，输出报警数字信号，且该信号为TTL数字信号，通过继电器控制警笛启动，以及切断对重要仪器的电源以保护重要仪器。
[0017]本专利技术的有益之处在于：
[0018]本专利技术通过利用树莓派A以及树莓派B，其中树莓派A作为数据站接收数据，并同时采集图像系统，并提供实验室内的数据可视化，树莓派B能够与实验室设备通讯，采集温湿度数据、真空规数据并负责数据发送，且作为数据站的树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具有天气预报、实验室温湿度和真空规示数监控、漏水检测、视频监控等多种实用功能，保证了实验室设备数据信息以特定频率通过树莓派B单向向外网传送，保证了信息的安全性，避免通过外网恶意控制实验室设备，且规避了实验室存在的潜在风险。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1为本专利技术一种实施例的通信系统结构示意图；
[0021]图2为本专利技术中实验室网络的基础拓扑结构示意图；
[0022]图3为本专利技术中C#版的运行示意图；
[0023]图4为本专利技术中树莓派内部的Python监控程序示意图；
[0024]图5为本专利技术一种实施例的网站主页示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参阅图1
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5所示，一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，包括通信系统以及警报系统；所述通信系统电性连通警报系统，且所述通信系统由后端数据采集发送系统以及web前端系统组成；
[0027]所述后端数据采集发送系统包含有树莓派A以及树莓派B，且所述树莓派A作为数据站，用于接收数据，同时采集图像数据，并提供对实验室内的数据可视化；所述树莓派B与实验室设备通讯，用于采集实验室设备的温湿度数据、真空度数据，并负责数据的传输；
[0028]所述web前端系统中，树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具备多种功能；而树莓派B则可以特定频率将实验室设备数据信息单向向外网传送。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，其特征在于：包括通信系统以及警报系统；所述通信系统电性连通警报系统，且所述通信系统由后端数据采集发送系统以及web前端系统组成；所述后端数据采集发送系统包含有树莓派A以及树莓派B，且所述树莓派A作为数据站，用于接收数据，同时采集图像数据，并提供对实验室内的数据可视化；所述树莓派B与实验室设备通讯，用于采集实验室设备的温湿度数据、真空度数据，并负责数据的传输；所述web前端系统中，树莓派A使用Apache服务实现基于html5的网站服务，具备多种功能；而树莓派B则可以特定频率将实验室设备数据信息单向向外网传送。2.根据权利要求1所述的一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，其特征在于：所述通信系统通过交换机实现内外网隔离组网；其中内外网通过不同网段和VLAN实现数据不互通，进而保护内网；VLAN技术将一个物理局域网在逻辑上划分为多个子网(广播域)，多个用户可在同一子网中进行互访，而不同子网间的用户被隔离。3.根据权利要求2所述的一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，其特征在于：所述警报系统包含警笛以及DAQ970模块，其中DAQ970模块作为警报系统中的数据接收模块；所述警报系统电性连通后端数据采集系统，且在后端数据采集系统通过树莓派B采集数据后，警报系统通过内置的DAQ970模块将采集数据与预设参数对比，若实验室的环境与预设参数有出入，则触发警笛报警，同时向预设的指定邮箱发送邮件。4.根据权利要求3所述的一种低成本、安全性高的实验室设备环境网络监控系统，其特征在于：所述通信系统通过交换机实现内外网隔离组网后，可将实验室中的数据采集工控机、内部电脑、树莓派A、树莓派B以及各仪器仪表实...

【专利技术属性】
技术研发人员：单坤，刘澜，谢雨润，杨天罡，杨学明，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：