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數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室

Digital laboratory

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的概念

數(shù)字化是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程，通過數(shù)字信號(hào)的表示和處理實(shí)現(xiàn)各種信息和功能的傳遞和實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化主要強(qiáng)調(diào)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)字信號(hào)的傳輸，是信息化的手段和基礎(chǔ)。它不僅僅是信息的數(shù)碼表現(xiàn)，更多的是工作流程、業(yè)務(wù)模式以及組織結(jié)構(gòu)的數(shù)字化改造，是一種全面的、深度的、戰(zhàn)略性的變革。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是指利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等進(jìn)行數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)字化。 數(shù)字實(shí)驗(yàn)室是利用數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室，它完全或部分?jǐn)?shù)字化了實(shí)驗(yàn)過程，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、模擬分析等各個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室具有信息資源共享、全程無紙化、采集自動(dòng)化、分析智能化的特點(diǎn)，可以幫助實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)質(zhì)量管理方法；規(guī)范實(shí)驗(yàn)室管理過程；實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用以及提升用戶對(duì)服務(wù)的滿意度。諸多優(yōu)勢使得實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化成為趨勢。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室包括三個(gè)方面

一、數(shù)字儀器設(shè)備：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室使用數(shù)字化的儀器設(shè)備來采集、測量和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些設(shè)備能夠以數(shù)字形式輸出數(shù)據(jù)，并與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接和交互。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室采用數(shù)字化的操作方法，如自動(dòng)化儀器控制、數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控等，以提高實(shí)驗(yàn)過程的效率和準(zhǔn)確性。

三、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室借助數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)和管理。這些系統(tǒng)能夠自動(dòng)化數(shù)據(jù)錄入、備份和共享，提供數(shù)據(jù)安全性和可追溯性。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的功能特點(diǎn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的目的，是從檢驗(yàn)前、檢驗(yàn)中、檢驗(yàn)后，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效、降本增益、創(chuàng)新服務(wù);具有信息資源共亭、全程無紙化、采集自動(dòng)化、分析智能化的特點(diǎn)。它的建設(shè)目標(biāo)包括了改進(jìn)質(zhì)量管理手段;規(guī)范實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部管理;設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集;實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)大范圍共享;支持實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用;提升用戶對(duì)服務(wù)的滿意度。 

實(shí)驗(yàn)室資源的數(shù)字化管理：檢驗(yàn)項(xiàng)目與方法的數(shù)字化管理,設(shè)備的數(shù)字化管理,實(shí)驗(yàn)室人員的數(shù)字化管理,試劑耗材的數(shù)字化管理；

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的數(shù)字化建設(shè)與管理：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)；

體系文件的數(shù)字化建設(shè)與管理：管理要素,技術(shù)要素；

檢驗(yàn)流程的數(shù)字化管理：檢驗(yàn)申請(qǐng),標(biāo)本采集,檢驗(yàn)過程(標(biāo)前處理,檢驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集,質(zhì)量控制),檢驗(yàn)報(bào)告,信息查詢等其他業(yè)務(wù)的數(shù)字化；

實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理：實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理平臺(tái)建設(shè),實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)安全,大數(shù)據(jù)下的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析；

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)

提高實(shí)驗(yàn)效率：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的自動(dòng)化和智能化，減少人工操作的時(shí)間和精力，提高實(shí)驗(yàn)效率；

減少實(shí)驗(yàn)誤差：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室采用高精度的傳感器和測量設(shè)備，可以減少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，提高實(shí)驗(yàn)精度；

提高數(shù)據(jù)共享性：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端或本地服務(wù)器上，方便多個(gè)用戶共享和訪問，提高數(shù)據(jù)共享性；

便于數(shù)據(jù)分析：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，幫助研究人員更好地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出新的研究思路；

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的配置

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室一般由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成的測量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器裝備組成的實(shí)驗(yàn)室。基于傳感器的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)建模和圖象分析等技術(shù)是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的兩大技術(shù)支撐。

計(jì)算器硬件：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室需要大量計(jì)算機(jī)硬件來支持實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究，包括臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器、交換機(jī)路由器等。這些配置越高，實(shí)驗(yàn)效果就越好。

虛擬化平臺(tái)：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的虛擬平臺(tái)包括虛擬機(jī)、操作系統(tǒng)虛擬化等，通過虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)運(yùn)行不同實(shí)驗(yàn)的需求。虛擬化技術(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，減少設(shè)備支出、管理和維護(hù)成本。

仿真軟件：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室開展的實(shí)驗(yàn)往往需要借助仿真軟件。針對(duì)不同的學(xué)科領(lǐng)域，有不同類型的仿真軟件，如電路仿真軟件、數(shù)值計(jì)算軟件、多媒體仿真軟件等等。仿真軟件具有較高的可重復(fù)性和可靠性，可以大大提高實(shí)驗(yàn)效率，并且對(duì)于某些危險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

測試儀器：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中最重要的一部分是測試儀器。各種類型的測試儀器都是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室必需的，如示波器、頻譜分析儀、信號(hào)源、邏輯分析儀等。測試儀器室數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的“眼睛”、“耳朵”和“手”，可以檢測和分析電信號(hào)、光信號(hào)、聲信號(hào)等。

數(shù)據(jù)采集器：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)采集器可以從多種來源獲取數(shù)據(jù)，并將其儲(chǔ)存在一個(gè)中心位置，以便后續(xù)的分析、處理和使用。它可以幫助實(shí)驗(yàn)室迅速獲取數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行過濾和整合，從而減少錯(cuò)誤和冗余。數(shù)據(jù)采集器具備實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲(chǔ)、即時(shí)顯示、即時(shí)反饋、自動(dòng)處理和自動(dòng)傳輸功能，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性、實(shí)時(shí)性和可用性。

傳感器：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室除了電子設(shè)備外，還需要大量傳感器來完成對(duì)各種物理、化學(xué)、生物參數(shù)的測量。傳感器種類繁多、如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光電傳感器、生物傳感器等。傳感器可以將各種參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，便于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。