硬核代码，守护水质——全自动AI实验室无人值守，全天候监测！

聚光科技

2024/10/31 14:37

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聚光科技自主创新的水质全自动AI实验室，依托领先的自动化技术、高度集成的自动化系统和智能算法，成功实现了从样本送达、检测到数据分析的全流程无人化、自动化与智能化操作，显著提升了生态环境水质监测效率，展现了新质生产力在生态环境监测领域的深度融合与应用。

无论是杭州亚运会期间的水质监测保障，苏州金鸡湖的日常水样检测，还是云南抚仙湖的全自动实验室水样分析，聚光科技的创新科技始终在水质守护的最前线发挥着不可或缺的作用。

这一切的背后，离不开聚光科技软件开发团队的智慧与不懈努力。正是他们通过不断优化的代码与创新的算法，搭建了迈向智能化未来的桥梁。

今天是“1024程序员节”，@所有程序员们，节日快乐！我们特别邀请聚光科技环科事业部软件中心的陈工，从软件开发的角度，分享水质全自动AI实验室的核心技术，以及团队背后的动人故事。

智能驱动水质监测‍‍

揭秘全自动AI实验室的高效运作

水质全自动AI实验室是如何运作的呢？

陈工解释道，实验室的每台仪器都配有独立显示屏，并通过流水线轨道紧密连接。样品被精确分配到各个样品杯，沿着轨道自动传送到相应的仪器进行分析。而这一切的核心，是由后台软件系统精密控制，实现全流程的自动化、智能化和无缝衔接。

仪器采集数据后，分析结果会立即传送至中央软件系统，系统对数据进行汇总处理，并实时显示在实验室中央的大屏上。大屏清晰展示了各个采样点的水质状况，便于快速掌握全局。

与传统水质分析实验室相比，水质全自动AI实验室通过自动化仪器和软件系统实现了样品的送样、传输、检测、分析，极大减少了人工干预，确保了整个分析过程的高效性和一致性。在检测量大、检测项多、出具检测报告时间紧迫的情况下，实验室依然能够快速、高效地发出水质风险预警，极大提升了应对效率和响应能力。

“水质全自动AI实验室基于国家采测分离‘9+X’项目，成功集成了多种水质监测技术，结合ICP-MS、全自动流动注射、全自动离子色谱等创新仪器，实现了水体中高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、COD等多项关键指标的全流程自动化监测，为全面评估水质提供了可靠的基础数据。”陈工介绍道。

“当样本数量达到一定规模时，系统通过智能算法对海量监测数据进行清洗、整理和分析，能够迅速发现水质变化趋势，并进行预测和预警，助力相关部门及时作出科学决策。”

破解技术难题

软件开发团队实现全面智能化调度

当谈到软件开发团队面临的最大挑战时，陈工指出，最大的难题在于深入理解实验室仪器及其复杂的操作模式。她解释道，实验室里仪器种类繁多，且操作流程各有不同。有些仪器能够同时处理多个样品，而有些则需要逐一分析，甚至样品容器的形态和分析时间也各不相同。

程序员不仅需要掌握每台仪器的使用方法，还要将这些不同的操作流程标准化，以便有效整合到自动化平台中，同时优化流程以提升系统效率。例如，一台仪器可能需要一小时完成分析，而另一台仅需几分钟。如何通过智能调度最大化流水线效率，成为了关键问题。

为了解决这些问题，软件设计不仅需要考虑业务逻辑，还必须在系统架构和硬件控制上实现全局性与系统性的智能调度。具体来说，全局性通过分布式架构设计，确保系统在多节点和多模块环境下的协同工作；系统性则通过采用微服务架构，使各模块解耦合，实现灵活扩展和高效维护。在算法层面，通过动态规划和优先级调度算法优化调度，实现资源的最优配置。通过这些技术手段，系统能够实现全面智能化调度，确保业务逻辑、硬件控制和系统架构的有机结合，提升整体性能和可靠性。

从“关灯实验室”到“机器视觉”‍‍

推动智能化环境监测新突破

随着实验室自动化的深入，陈工团队还开发了“关灯实验室”系统，专门用于处理一些特殊样本，例如毒---品类的血液分析。近期，团队在杭州公安部门进行了成功演示，展示了这一技术的应用潜力。

此外，团队还引入了“机器视觉”技术，通过摄像头进行图像识别和计算，赋予机器人类似“眼睛”的能力，使其能够自主定位目标。例如，在样品处理过程中，机器人需将试管精准放置到特定位置，操作精度达到毫米级。这一技术为环境监测带来了全新的高精度解决方案。

积极拥抱AI技术

引领高端科学仪器智能化变革

AI的快速发展正深刻改变着工作和生活。陈工指出，在编程和算法优化方面，AI为开发人员提供了强大的辅助工具，能够快速筛选出最优算法。这类AI工具的应用不仅提升了工作效率，还使程序员能够将精力集中在更具创造性的工作上。

“我们期待AI技术能进一步融入实验室解决方案，推动整个系统实现更高水平的智能化发展，使监测技术迈向新高度。”

聚光科技始终坚持自主创新，聚焦主业、打造精品，走在科技创新的最前沿。公司积极应用AI、大数据、物联网（IoT）、云计算、5G等前沿技术，持续推出满足客户需求的高质量产品与解决方案，大力发展新质生产力，推动产业向高端化、绿色化和智能化发展，加快实现关键核心技术的自主可控和国产替代，为我国实现高水平科技自立自强、建设科技强国贡献更大力量。