打造科学行业物联网

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“物联网改变世界。”过去几年里，类似的言论大热。


但凡和物联网相关的技术，例如NB-IoT、LoRa、eMTC等，也都频繁的出现在我们的眼前，出现在新闻里，出现在展会上。耳濡目染间“物联网”的概念已经为大众熟知。


不过，现实情况是，物联网一直处于“叫好不叫座”的尴尬境地。


物联网落地难


2015年，《中国制造2025》的发展规划显示，我国要加快大数据、云核算、物联网等技术的开展，鼓励新技能新业态新形式，推进传统工业生产、管理和推广形式革新。物联网等技术第一次上升到了国家战略层面。可以预见的是，继核算机、互联网和移动通讯之后，物联网将会促成新一轮技术革命。


近年来，物联网迅猛发展。根据数据统计公司Statista的预测，到2025年，全球将有754.4亿台设备接入物联网。


据了解，物联网是一项综合性技术，这一技术可以将射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的巨大网络，将沟通从任何时间、任何人之间的沟通连接，扩展到到人与物和物与物之间的沟通链接。


目前物联网技术在国内正逐步推向各个领域，但并未较多涉足实验室管理领域，即便有所涉足，也大多集中于上层信息系统的开发和应用，对于底层设备器材的信息化关注甚少。


以生命科学和材料科学为代表的实验室行业信息化基础薄弱，实验室运营管理依然停留在人力驱动，信息化程度极低，效率低下，这会造成数据的流失，流程可控性低，研发流程质量把控缺乏统一的管理恐惧。无法满足高速增长的科研需求。此外，传统手工统计数据的方式无法满足药企GxP等对数据完整性以及可追溯性的严格合规要求。


一项科研成果的产生，需要科研人员耗费一系列脑力、体力，通过实验观察、调查研究、综合分析等手段，一步步开展。但是底层设备器材信息化的落后，较大程度上影响了科研工作的开展速度。以医药企业为例，整体研发周期长，研发成本高，运营成本高 。单个新药研发成本高达29亿美元，若能提高药物研发过程信息化管理，可降低约40%成本。


这些问题也促使科研人员考虑底层设备器材的信息化。一般来说，打造一个物联网实验室需要建立三层结构，底层是传感器网络，中间层是数据传输通道，顶层则是一些应用。一般来说，一个实验室要想实现物联网，需要接入许多传感器和智能仪表，接着利用通信技术建立数据传输通道，同时开发适配的应用。


由于实验室设备器材多样，其所要求的传感器和智能仪表也种类繁多，对应的通信协议也各有不同。在物联网的应用中，通信技术有Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、GSM、GPRS、3/4/5G网络、Ethernet、RS232、RS485、USB等。


相关的通信协议（协议栈、技术标准）包括Wi-Fi（IEEE 802.11b）、RFID、NFC、ZigBee、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、CDMA/TDMA、TCP/IP、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE、FDD-LTE、TCP/IP、HTTP等，如此繁杂的通信协议，使得传感器和智能仪表的连接成了一个难题。


此外，由于实验室作业环境信号屏蔽性强，监控保护对象价值高，且合规性、安全性、容错率要求高等特点。实验室在信息化、智能化改造升级过程中往往有非介入式、无破坏性的要求。


传统的物联网工程实施，采用的是传统工控方式的实施方案。但这一接入方式的一大特点就是成本高，全程都需要人员维护，大多数实验室资金有限，导致物联网工程难以落地。


因此提供一套低成本、低功耗、抗干扰、高效判断异常状态并配备智能化建议的物联网解决方案，成为实验室管理领域的难题。

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