[发明专利]基于无线分布式的最优化仪器预约与控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及仪器预约与控制领域，具体来讲是一种基于无线分布式的最优化仪器预约与控制系统。

背景技术

科学仪器设备的共享管理是高校实验室等科学研究机构一项重要工作，仪器设备共享能够通过开放方式得以实现。如何提高仪器设备使用效益和保证仪器设备的安全正常运行是开放过程必须考虑的问题。当仪器设备种类和数量较多时，手工方式难以保证仪器设备使用的高效益和有效实现仪器设备安全正常运行, 采用信息技术对仪器设备共享进行管理将是一种有效途径。

专利号CN201210248005.7的发明公开了一种精密仪器预约和使用管理系统，相应的预约和使用管理系统用于将输入的申请人信息进行比对，若合法则将申请人信息发送给门禁系统；门禁系统的电子门禁用于通过用户的指纹与接收的申请人信息进行身份比对，并将比对结果发送给门禁控制模块，指纹采集器用于采集用户的指纹并发送给电子门禁，门禁控制模块用于根据电子门禁发送的比对结果，向电磁锁发出开锁或关闭的控制命令，电磁锁用于根据门禁控制模块的控制命令执行开锁或关闭；电源控制系统用于设定指定的精密仪器供电时间；环境监控和报警模块用于当检测到温湿度和烟雾超过阈值、漏水或仪器使用意外断电时，通过短信机发送报警短信。

专利号CN201210519520.4的发明涉及一种实验室仪器设备控制管理与计费系统，包括用于控制管理的服务器子系统，该服务器子系统上有业务管理套件、Web预约套件、一卡通接入套件和数据库平台，其通过相应功能模块与用户计算机子系统、校园一卡通平台、客户机子系统和以太网控制子系统进行信息交互；客户机子系统上有客户机套件且客户机套件与一组ZigBee控制子系统进行信息交互；各以太网控制子系统与ZigBee控制子系统分别与一受控设备接口进行信息交互。该系统实现了对现有大型仪器设备的非嵌入式控制，解决了现有技术控制方式单一问题；又实现了与校园一卡通平台的无缝对接，从而实现大型仪器设备管理结算的自动化。

然而，仪器设备管理主要包括仪器设备预约、使用过程控制管理等。目前这两个过程是分离的，如戴亚平等^[3]提出的系统虽然有仪器远程控制，但预约功能功能很弱。罗虹等提出基于Web的网络预约系统，但没有仪器设备使用过程控制功能，且没有考虑仪器最优分配。钱亚东等^[5]提出符合贵重仪器设备网络化共享特点的共享方式及其关键支撑系统，它不具备设备预约功能。AngelValera等人给出了一种虚拟过程实验和远程实验室的建设方案, 但没有智能预约算法。Huang Hong-zhi提出了一种基于web的化学实验室信息系统，不具有仪器使用过程控制功能。因此如将仪器设备预约与使用过程控制结合起来，用户对仪器设备预约后，在规定时间内，采用RFID技术^[8]经过身份验证后使用所预约的仪器设备。这种管理方式将显著提高仪器设备管理的自动化水平，确保仪器设备使用效益和有效保证其安全正常运行。网络技术的广泛应用为仪器设备预约提供了极大方便，用户可以随时通过网络预约信息系统以远程访问方式实现在线预约。

当多个用户在网络上并发预约仪器设备时，一个用户预约请求中可能包括对多个仪器设备使用要求，在此情况下，如何在用户间安排仪器设备使用，不仅要考虑仪器使用效益，还应该考虑到用户满意度。比如说安排一个用户连续地使用仪器设备时，则他可以高效率地完成实验工作，而满意仪器设备安排；反之安排的仪器使用时段不连续，则影响到实验进度，用户满意度下降。此外，还应当考虑到仪器设备需要维护等原因，其可用时间是分散的。如何最优化安排这些仪器设备的使用是并发预约仪器时需要解决的关键问题。邵科峰等^[9]采用仪器投标方式来解决并发预约最优问题，但他假定每个用户只请求中一种仪器设备，没有考虑用户一次请求中可能包括多个仪器设备需求。而且该方法将各个仪器独立开来优化，不利于获得整体最优化。金锋赫等考虑车间使用时段提出一种装配作业调度，但没有考虑使用连续性问题，不适用于并发预约仪器设备环境。

为了将预约过程和使用过程控制相结合，考虑仪器设备分布范围广，可采用分布式控制系统来对仪器设备进行控制，并与网络预约信息系统有机融合。分布式控制系统由多台计算机分别控制不同设备，各自构成子控制系统，各子系统之间通过网络互连。整个系统在逻辑上、功能上、物理上和地理位置上均分散，系统对它总体目标与任务可进行综合协调与分配, 一般采用有线通过方式, 需要专门布线。考虑到仪器设备分布范围广泛和系统布置方便要求，可采用无线通信技术来满足这一要求。