食品快速檢測實驗室智能求助設(shè)備開發(fā)研究

曾茂燕，陳 璟，張晉華

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006；2.柳州道緣科技有限公司，廣西 柳州 545006）

1 引言

當前，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，5D技術(shù)將融入到社會各行業(yè)的生產(chǎn)、管理和服務(wù)各領(lǐng)域，及滲透到人們的日常生活。食品快速檢測實驗室目前只有地方標準，依據(jù)現(xiàn)行地方標準DB4403/T 95—2020 《食品快速檢測實驗室通用要求》[1]，應(yīng)保證對生物、化學(xué)、輻射和物理等危險源的保護水平控制在經(jīng)評估的可接受程度，防止危害關(guān)聯(lián)的辦公區(qū)和鄰近的公共空間。快速檢測實驗室內(nèi)安全不容忽視。

筆者曾基于通信、智能制造及材料及數(shù)字化仿真技術(shù)研發(fā)一款智能家居助老求助裝置，主要是為了解決求助者獨自在家中時，當遇到突如其來的意外情況時能通過實驗室智能求助系統(tǒng)軟件進行緊急呼救。此技術(shù)也非常適合快速檢測實驗室的安全保障。

2 研究現(xiàn)狀分析

根據(jù)現(xiàn)行地方標準DB36/T 1336-2020《食品快速檢測實驗室建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》中推薦的食品快速檢測項目，涉及了農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、瘦肉精、真菌毒素、違禁添加物、污染物等指標的檢測。依據(jù)現(xiàn)行地方標準DB4403/T 95-2020 《食品快速檢測實驗室通用要求》中6.6.2 安全衛(wèi)生的規(guī)定詳見表1。

表1 《食品快速檢測實驗室通用要求》安全衛(wèi)生的規(guī)定

食品快速檢測實驗室實驗員工作繁忙，經(jīng)常需要獨自加班檢測，遇到突發(fā)情況在所難免。若實驗員突然因病或緊急情況，拿不到手機，身體不能動彈，但是依然能發(fā)出聲音，可聲控啟動工實驗室內(nèi)的智能語音求助裝置發(fā)出求救信號，以保障實驗室財產(chǎn)及實驗員生命安全。

3 研究的意義及技術(shù)特點

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在很多的智能裝置都具備聲控功能了，例如現(xiàn)在市面上手機語音智能搜索、百度語音地圖、小米語音音箱等。這些裝置由智能裝置的語音識別裝置，通過收發(fā)器接收不同智能裝置的語音信號識別后，由信號處理器對識別后的信號進行處理[2]。但是，在與百度智能語音平臺、喜馬拉雅智能語音平臺等進行技術(shù)交流后，其均稱暫未正式開發(fā)聲控語音求助裝置。因此，關(guān)于聲控求助裝置的研制基本上沒有，直到近期市面上出現(xiàn)了清華大學(xué)信息國家研究中心語音和語言技術(shù)中心有商業(yè)化的智能遠程報警器，其應(yīng)用場景僅限于針對求助者的居家看護，未見有遷移應(yīng)用到實驗室安全監(jiān)控中的報道，目前也未有關(guān)于快速檢測實驗室應(yīng)用此項技術(shù)預(yù)防安全隱患的報告。

4 技術(shù)方案

本智能求助設(shè)備的技術(shù)方案可以廣泛應(yīng)用于各類場景。

4.1 運行環(huán)境

本實驗室智能求助設(shè)備是一套在Linux嵌入式操作系統(tǒng)與Windows10、64位操作系統(tǒng)環(huán)境運行的軟件，為了能達到最初設(shè)計的目的，發(fā)揮其最大的功能，主機設(shè)備則必需滿足一些基本條件，具體見表2。

表2 智能求助設(shè)備硬件條件

4.2 系統(tǒng)軟件和開發(fā)語言

本實驗室智能求助設(shè)備的系統(tǒng)軟件采用Python語言在Windows系統(tǒng)下進行開發(fā)，Python語言語法優(yōu)雅，特殊符號少，設(shè)計思想簡單；Python具有較高的可移植性，與Windows、MacOS、Linux、Andorid、IOS等 平 臺 兼容性好；Python語言可以直接從源代碼運行程序，不需要編譯成為二進制代碼，省去了耗時的編譯過程。Python是在計算機內(nèi)部，由Python的解釋器把源代碼轉(zhuǎn)換成稱為字節(jié)碼的中間形式，再翻譯成計算機使用的機器語言并運行[3]；Python語言的可擴展性強，在Python項目開發(fā)過程中Python除了使用Python語言本身編寫以外，還可以混合使用如C語言、Java語言等進行編寫；Python還具備豐富強大的第三方庫，例如在開發(fā)Web、爬蟲、科學(xué)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，使用非常的方便，這也是我們選用Python語言進行編程開發(fā)的原因[4]。

4.3 軟件結(jié)構(gòu)

實驗室智能求助系統(tǒng)軟件為后臺服務(wù)系統(tǒng)，通過寫入緊急聯(lián)系人號碼綁定系統(tǒng)，雙擊軟件圖標并點擊啟動軟件自動轉(zhuǎn)為后臺運行。當實驗室智能求助系統(tǒng)運行中通過遠場麥克風(fēng)陣列拾取到求救語音信號，并進行識別，實驗室智能求助系統(tǒng)確認為設(shè)定的求救關(guān)鍵詞后，實驗室智能求助系統(tǒng)自動在后臺將求救信息通過短信發(fā)送到緊急聯(lián)系人手機，同時也將自動撥打語音電話到緊急聯(lián)系人手機上[5-9]。

默認呼救關(guān)鍵詞為救命，啟動軟件前需要將緊急聯(lián)系人號碼填寫正確完整，如填寫不正確呼救信息與呼救電話將無法發(fā)出，點擊啟動按鈕后軟件自動最小化到系統(tǒng)后臺并自動運行。智能求助系統(tǒng)方案流程圖如下圖所示。

圖 智能求助系統(tǒng)流程圖

4.4 使用介紹

1）使用條件：智能求助裝置和緊急聯(lián)系人的手機上均裝有配套程序，且設(shè)備均處于網(wǎng)絡(luò)在線狀態(tài)，若離線或欠費則會導(dǎo)致達不到求助效果。

2）“求助者寶”工作過程：此套設(shè)備共有5個麥克風(fēng)/揚聲器，以常見的100m2實驗室為例，每個獨立操作室都放有一個麥克風(fēng)/揚聲器，并且集成有藍牙模塊，麥克風(fēng)收集到音頻信號 后通過藍牙模塊將數(shù)據(jù)傳輸給智能求助裝置?！扒笾邔殹睂邮盏降臄?shù)據(jù)進行處理， 當有關(guān)鍵詞如“救命”輸入時，“求助者寶”通過網(wǎng)絡(luò)將報警信息傳遞到緊急聯(lián)系人的手機上，緊急聯(lián)系人收到報警信息后可以立即開啟語音通話，了解求助者情況。

5 結(jié)束語

本文依托柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院“智能材料與數(shù)字化仿真工作室”，成員包括機電工程學(xué)院、電子信息工程學(xué)院、環(huán)境與食品工程學(xué)院的專業(yè)背景的教師及企業(yè)專家，應(yīng)用實驗室智能求助系統(tǒng)進行技術(shù)遷移，應(yīng)用在快速檢測實驗室的安全防護，以期為實驗安全提供保障。