一種微生物菌毒種保藏櫃的製作方法

2023-10-11 12:22:09

【技術領域】

本發明屬於微生物保管和安全領域，尤其涉及一種微生物菌毒種保藏櫃。

背景技術：

微生物菌(毒)種是國家重要的生物資源和戰略資源,與生物安全、人類健康、環境保護等密切相關。醫學病原微生物是微生物學的重要組成部分,是能夠引起人類各種疾病的致病性微生物。在實驗室生物安全日益得到廣泛關注的形勢下,病原微生物菌(毒)種作為實驗室生物安全管理工作的核心內容,做好保藏管理尤為重要。在疾病預防控制、醫學研究、微生物檢驗、教學等工作中經常使用菌(毒)種。菌(毒)種是一種重要的生物資源。按照國家有關規定，需要對菌(毒)種進行嚴格管理，特備是高致病性病原微生物需要雙人雙鎖管理。加強菌(毒)種的保藏不僅有利於開眼研究和實驗工作,而且也是確保菌毒種安全的前提條件。菌毒種有著極大的研究價值和開發利用的潛力，但一旦被竊取、遺失、偷盜，或被惡意使用，也會造成社會恐慌，甚至造成傳染病的流行，發生重大實驗室生物安全事故。因此,菌(毒)種的保藏工作至關重要。菌(毒)種保藏和管理是微生物工作者普遍關注的問題，目前的菌毒種保藏櫃往往只注重菌毒種的冷藏和管理使用，而較少考慮安全防範等功能，導致一些機構購買了安全櫃後還要再通過上鐵鏈等方法以滿足雙人雙鎖等要求，有的通過登記記錄本來完成菌毒種領用的登記工作，不能確保菌毒種的安全。。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一種帶有人臉識別監控與管理系統的菌毒種保藏櫃，可以在高等級生物安全實驗室內使用，或用於高致病性病原微生物的保藏，以避免菌毒種丟失對人員或環境帶來的生物安全危害。

本發明採用的技術方案具體如下：

一種微生物菌毒種保藏櫃，所述保藏櫃包括人臉識別系統、試管監控系統、門禁系統、試管保存底座和通信接口；

所述人臉識別系統包括設置在保藏櫃櫃門外側的第一人臉圖像採集裝置和第二人臉圖像採集裝置，所述第一人臉採集裝置用於採集使用者的人臉圖像，所述第二人臉圖像採集裝置用於採集監督者的人臉圖像；

所述人臉識別系統還包括存儲器和人臉識別處理器，所述存儲器用於存儲人臉模板特徵文件資料庫，所述資料庫存儲了各使用者的人臉模板特徵文件及相應的使用權限，以及各監督者的人臉模板特徵文件及相應的監督權限；

所述人臉識別系統通過所述第一和第二人臉圖像採集裝置同時採集第一和第二人臉圖像，所述人臉識別處理器基於所述資料庫對所述人臉圖像進行識別，當第一人臉圖像匹配於一個使用者且第二人臉圖像匹配於一個監督者時，所述人臉識別處理器通知所述門禁系統打開保藏櫃櫃門；

所述門禁系統用於控制保藏櫃的電子鎖，當門禁系統接收到上述處理器的通知時，控制該電子鎖打開；

所述試管保存底座上具有多個可插入微生物菌毒種保存試管的插槽，每個插槽設置了可感應試管插入和取出的感應器，且上部邊緣具有一個指示燈，底部設置了rfid閱讀器，可讀取試管底部設置的rfid標籤，所述感應器、指示燈和rfid閱讀器都連接到保藏櫃中的試管監控系統；

所述試管監控系統包括試管監控資料庫，所述試管監控資料庫存儲了保藏櫃中每一個試管的相關信息，包括：rfid標籤號、試管所在的插槽編號、試管中的具體內容、將該試管放入保藏櫃的使用者和監督者、試管的取用條件；所述試管的取用條件由存放試管的使用者設置，並且所述試管監控系統在試管被取用時，檢查該試管的取用條件是否得到滿足；

所述人臉識別系統和試管監控系統通過所述通信接口連接到外部的上位機，以接受上位機的管理，並上傳相關日誌給所述上位機。

進一步地，所述人臉識別系統在門禁系統開啟電子鎖後，將識別出的使用者和監督者記錄在資料庫日誌中，同時也發送給所述上位機，所述上位機也將接收到的使用者和監督者信息記錄在上位機的日誌中。

進一步地，使用者將試管放入保藏櫃的過程如下：

(1)當使用者需要將試管放入保藏櫃時，其將試管插入一個試管保存底座上的一個插槽中，插槽上的感應器在感應到試管的插入後，立即通知所述試管監控系統；

(2)所述試管監控系統通過插槽底部的rfid閱讀器讀取所述試管的rfid標籤，獲取標籤號，然後將標籤號通過通信接口發送給所述上位機；

(3)所述上位機顯示該標籤號，並由開啟保藏櫃的使用者或監督者在上位機上輸入試管信息，包括：該試管中的具體內容、該試管的取用條件；所述上位機將該標籤號、開啟保藏櫃的使用者、監督者以及上述輸入信息發送給試管監控系統；

(4)所述試管監控系統將該試管的相關信息存儲在試管監控資料庫中；

(5)試管監控系統控制相應插槽上的指示燈發出綠光，表示該插槽中的試管保存過程已經完成。

進一步地，使用者從保藏櫃中取出試管的過程如下：

(1)當使用者需要從保藏櫃中取出一個試管時，其將試管從其插槽中拔出，插槽上的感應器在感應到試管被取出後，立即通知試管監控系統；

(2)所述試管監控系統基於插槽編號從試管監控資料庫中獲取該試管的相關信息，其中包括該試管的取用條件；

(3)所述試管監控系統向所述人臉識別系統發出請求，獲取開啟保藏櫃的使用者及其使用權限、監督者及其監督權限；

(4)所述試管監控系統檢查使用者和監督者是否滿足該試管的取用條件，如果滿足，試管監控系統控制所述插槽上的指示燈熄滅，表示允許取用該試管；如果不滿足，試管監控系統控制所述插槽上的指示燈發出紅光，表示不允許取用該試管，在指示燈發出紅光n秒後，如果使用者沒有將原試管插回該插槽，則試管監控系統發出報警，其中n為預設數值；

(5)所述試管監控系統將試管被取用的相關信息記錄在試管監控資料庫的日誌中，並同時發送給上位機，由上位機保存在上位機的日誌中。

進一步地，所述試管取用條件為要求以下公式成立，即r1+wr2≥t；

其中，t為該試管的基本權限，w為監督係數，t和w由試管的存放者設置；r1和r2分別是取出該試管時，使用者的使用權限和監督者的監督權限。

進一步地，所述上位機可用於修改人臉識別資料庫，存入使用者和監督者的人臉模板特徵文件，並設置相應的使用權限和監督權限。

進一步地，所述人臉識別系統將開啟保藏櫃的使用者和監督者信息通過簡訊通知的形式即時發送給管理員。

進一步地，所述試管監控系統將將試管被取用的相關信息通過簡訊通知的形式即時發送給管理員。

本發明的有益效果包括：本發明的保藏櫃在雙人雙鎖的原則上，通過人臉識別和試管監控，使得保藏櫃更加安全可靠，管理設置更加靈活。

【附圖說明】

此處所說明的附圖是用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，但並不構成對本發明的不當限定，在附圖中：

圖1是本發明保藏櫃的邏輯結構圖。

【具體實施方式】

下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，其中的示意性實施例以及說明僅用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。

參見附圖1，本發明的微生物菌毒種保藏櫃包括人臉識別系統、門禁系統、試管保存底座、試管監控系統和通信接口。

所述人臉識別系統用於識別開啟保藏櫃的人員，根據病原微生物菌毒種需要雙人雙鎖的原則，本發明的人臉識別系統包括兩個獨立的人臉圖像採集裝置。如附圖1所示，包括第一人臉圖像採集裝置和第二人臉圖像採集裝置。兩個人臉圖像採集裝置都設置於保藏櫃櫃門外側，可以同時進行人臉圖像採集。

本發明將開啟保藏櫃的人員分為兩類：第一類是實際使用微生物菌毒種的使用者，第二類是監督使用者操作保藏櫃的監督者。與此對應，所述第一人臉圖像採集裝置用於採集使用者的人臉圖像，而所述第二人臉圖像採集裝置用於採集監督者的人臉圖像。

所述人臉識別系統還包括保存有人臉識別資料庫的存儲器，以及用於人臉識別的處理器。

所述人臉識別資料庫中保存有兩張數據表：一張是使用者數據表，該使用者數據表中保存了各個使用者的人臉模板特徵文件以及相應的使用權限；另一張是監督者數據表，該監督者數據表中保存了各個監督者的人臉模板特徵文件以及相應的監督權限。

所述人臉識別系統可通過保藏柜上的通信接口連接到外部的一臺上位機，從而可以與該上位機進行交互。管理員通過上位機，修改人臉識別系統中的人臉識別資料庫，存入使用者和監督者的人臉模板特徵文件，並設置相應的使用權限和監督權限。為了安全起見，對所述資料庫的修改需要兩個不同的管理員分別輸入各自的管理員密碼後才能進行。

基於上述結構，下面具體說明本發明保藏櫃的開啟過程：

當一個使用者需要開啟保藏櫃時，其首先需要尋找一名具有監督權限的監督者。在開啟時，該使用者站在第一人臉圖像採集裝置前，同時監督者站在第二人臉圖像採集裝置前，兩個人臉圖像採集裝置同時進行人臉圖像採集。為了保證雙人雙鎖的原則，本發明要求使用者和監督者必須同時進行人臉圖像採集。

採集到的人臉數據被傳輸到用於人臉識別的處理器，所述處理器基於上述資料庫中的使用者數據表來識別第一人臉圖像採集裝置採集到的第一人臉數據，基於監督者數據表來識別第二人臉圖像採集裝置採集到的第二人臉數據。通過上述識別，如果確認第二人臉數據匹配於一個使用者，並且第二人臉數據匹配於一個監督者，則所述處理器通知門禁系統打開保藏櫃櫃門。

所述人臉識別系統在門禁系統開啟電子鎖後，將識別出的使用者和監督者記錄在資料庫日誌中，同時也發送給保藏櫃連接的上位機，上位機也將接收到的使用者和監督者信息記錄在上位機的日誌中。兩份日誌同時保存，增強了安全性。另外，也可以將開啟保藏櫃的使用者和監督者信息通過簡訊通知的形式即時發送給管理員。

所述門禁系統用於控制保藏櫃的電子鎖，當門禁系統接收到上述處理器的通知時，控制該電子鎖打開，從而使用者和監督者可以打開保藏櫃櫃門。

在保藏櫃內部具有一個或多個試管保存底座，所述試管保存底座上具有多個可以插入微生物菌毒種保存試管的插槽。每個插槽都設置有一個感應器，該感應器可以感應所述保存試管的插入和取出。每個插槽上部邊緣都具有一個指示燈，可以發出紅光和綠光，以指示試管的不同狀態。

為了識別試管，本發明採用rfid技術，在每個試管底部都貼有相應的rfid標籤，標籤中存儲了標籤號，該標籤號具有唯一性，可以用於識別試管。同時在插槽底部設置了rfid閱讀器，可以識別和讀取rfid標籤。

所述感應器、指示燈和rfid閱讀器都連接到保藏櫃中的試管監控系統，可以與該試管監控系統交互，並接受該試管監控系統的控制。由於每個插槽都預先設置了一個插槽編號，並且每個感應器、指示燈和rfid閱讀器都是與插槽一一對應的，因此試管監控系統可基於插槽編號控制該插槽的感應器、指示燈和rfid閱讀器。

所述試管監控系統也具有存儲器，其中存儲了一個試管監控資料庫，所述試管監控資料庫存儲了保藏櫃中每一個保存試管的相關信息。一個保存試管的相關信息包括：rfid標籤號、試管所在的插槽編號、該保存試管中的具體內容、將該保存試管放入保藏櫃的使用者和監督者、該保存試管的取用條件等信息。

所述試管監控系統也通過保藏柜上的通信接口連接到外部的上位機，從而可以與該上位機進行交互。

基於上述結構，下面詳細說明試管監控系統的具體工作過程。

通常而言，使用者打開保藏櫃有兩種可能的目的，其一是將保存試管放入保藏櫃，其二是從保藏櫃中取出保存試管。

使用者將保存試管放入保藏櫃的過程如下：

(1)當使用者需要將保存試管放入保藏櫃時，其將保存試管插入一個保存底座上的一個插槽中，插槽上的感應器在感應到試管的插入後，立即通知所述試管監控系統。

(2)所述試管監控系統通過插槽底部的rfid閱讀器讀取所述保存試管的rfid標籤，獲取標籤號，然後將標籤號通過通信接口發送給所述上位機。

(3)所述上位機顯示該標籤號，並由開啟保藏櫃的使用者或監督者在上位機上輸入保存試管的信息，包括：該保存試管中的具體內容、該保存試管的取用條件等。所述上位機將該標籤號、開啟保藏櫃的使用者、監督者以及上述輸入信息發送給試管監控系統。

(4)所述試管監控系統將該保存試管的相關信息存儲在試管監控資料庫中，以備後續使用。

(5)試管監控系統控制相應插槽上的指示燈發出綠光，表示該插槽中的試管保存過程已經完成，試管狀態正常。

使用者從保藏櫃中取出保存試管的過程如下：

(1)當使用者需要從保藏櫃中取出一個試管時，其將試管從其插槽中拔出，插槽上的感應器在感應到試管被取出後，立即通知試管監控系統。

(2)所述試管監控系統基於插槽編號從試管監控資料庫中獲取該試管的相關信息，其中包括該試管的取用條件。

(3)所述試管監控系統向所述人臉識別系統發出請求，獲取開啟保藏櫃的使用者及其使用權限、監督者及其監督權限。

(4)所述試管監控系統檢查使用者和監督者是否滿足該試管的取用條件，如果滿足，試管監控系統控制所述插槽上的指示燈熄滅，表示允許取用該試管；如果不滿足，試管監控系統控制所述插槽上的指示燈發出紅光，表示不允許取用該試管，在指示燈發出紅光n秒後(n為預設數值)，如果使用者沒有將原試管插回該插槽，則試管監控系統發出報警。

(5)所述試管監控系統將試管被取用的相關信息(無論是否取用成功)記錄在試管監控資料庫的日誌中，並同時發送給上位機，由上位機保存在上位機的日誌中。也可以將試管被取用的相關信息通過簡訊通知的形式即時發送給管理員。

本發明的試管取用條件由試管的存放者設置，並在試管取用時根據該取用條件進行檢查，具體的取用條件的設置可以非常靈活，可以簡單地指定使用者的權限必須大於某個閾值，也可以直接指定只允許某個使用者和/或監督者取用。基於本發明的一個實施例，可以在使用者權限的基礎，結合監督者權限來設置試管取用條件。

具體的，試管的存放者在設置試管取用條件時，需要設置該試管的基本權限t，以及監督係數w。所述試管取用條件要求以下公式成立，即：

r1+wr2≥t

其中，r1是取出該試管時，使用者的使用權限；r2是取出該試管時，監督者的監督權限。當使用者取用該試管時，試管監控系統獲取使用者的使用權限r1，以及監督者的監督權限r2，並判斷上述公式是否成立，如果成立，則認為滿足試管取用條件。

舉例而言，設置t為試管的基本權限，當某個學生需要使用該試管內的微生物菌毒種時，該學生自身的使用權限r1小於t，權限不足，無法取用該試管。但是該學生的老師作為其監督者，將其監督權限r2乘以監督係數w後，可以增加到該學生的使用權限上，以使其可以取用該試管。這樣，學生就可以在老師的監督下進行相關實驗。監督係數w的設置需要考慮具體的情況，如果該試管內的菌毒種對使用者的要求較高，就可以將w的值設的較小。

通過上述取用條件的設置，可以在雙人雙鎖的基礎上，形成靈活的試管權限控制，有效地增加安全性和靈活性。

以上所述僅是本發明的較佳實施方式，故凡依本發明專利申請範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均包括於本發明專利申請範圍內。