食品快速检测实验室智能求助设备开发研究

曾茂燕，陈 璟，张晋华

（1.柳州职业技术学院，广西 柳州 545006；
2.柳州道缘科技有限公司，广西 柳州 545006）

当前，随着我国科学技术的快速发展，5D技术将融入到社会各行业的生产、管理和服务各领域，及渗透到人们的日常生活。食品快速检测实验室目前只有地方标准，依据现行地方标准DB4403/T 95—2020 《食品快速检测实验室通用要求》[1]，应保证对生物、化学、辐射和物理等危险源的保护水平控制在经评估的可接受程度，防止危害关联的办公区和邻近的公共空间。快速检测实验室内安全不容忽视。

笔者曾基于通信、智能制造及材料及数字化仿真技术研发一款智能家居助老求助装置，主要是为了解决求助者独自在家中时，当遇到突如其来的意外情况时能通过实验室智能求助系统软件进行紧急呼救。此技术也非常适合快速检测实验室的安全保障。

根据现行地方标准DB36/T 1336-2020《食品快速检测实验室建设通用技术规范》中推荐的食品快速检测项目，涉及了农药残留、兽药残留、瘦肉精、真菌毒素、违禁添加物、污染物等指标的检测。依据现行地方标准DB4403/T 95-2020 《食品快速检测实验室通用要求》中6.6.2 安全卫生的规定详见表1。

表1 《食品快速检测实验室通用要求》安全卫生的规定

食品快速检测实验室实验员工作繁忙，经常需要独自加班检测，遇到突发情况在所难免。若实验员突然因病或紧急情况，拿不到手机，身体不能动弹，但是依然能发出声音，可声控启动工实验室内的智能语音求助装置发出求救信号，以保障实验室财产及实验员生命安全。

随着科技的发展，现在很多的智能装置都具备声控功能了，例如现在市面上手机语音智能搜索、百度语音地图、小米语音音箱等。这些装置由智能装置的语音识别装置，通过收发器接收不同智能装置的语音信号识别后，由信号处理器对识别后的信号进行处理[2]。但是，在与百度智能语音平台、喜马拉雅智能语音平台等进行技术交流后，其均称暂未正式开发声控语音求助装置。因此，关于声控求助装置的研制基本上没有，直到近期市面上出现了清华大学信息国家研究中心语音和语言技术中心有商业化的智能远程报警器，其应用场景仅限于针对求助者的居家看护，未见有迁移应用到实验室安全监控中的报道，目前也未有关于快速检测实验室应用此项技术预防安全隐患的报告。

本智能求助设备的技术方案可以广泛应用于各类场景。

4.1 运行环境

本实验室智能求助设备是一套在Linux嵌入式操作系统与Windows10、64位操作系统环境运行的软件，为了能达到最初设计的目的，发挥其最大的功能，主机设备则必需满足一些基本条件，具体见表2。

表2 智能求助设备硬件条件

4.2 系统软件和开发语言

本实验室智能求助设备的系统软件采用Python语言在Windows系统下进行开发，Python语言语法优雅，特殊符号少，设计思想简单；
Python具有较高的可移植性，与Windows、MacOS、Linux、Andorid、IOS等 平 台 兼容性好；
Python语言可以直接从源代码运行程序，不需要编译成为二进制代码，省去了耗时的编译过程。Python是在计算机内部，由Python的解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式，再翻译成计算机使用的机器语言并运行[3]；
Python语言的可扩展性强，在Python项目开发过程中Python除了使用Python语言本身编写以外，还可以混合使用如C语言、Java语言等进行编写；
Python还具备丰富强大的第三方库，例如在开发Web、爬虫、科学计算、数据统计等，使用非常的方便，这也是我们选用Python语言进行编程开发的原因[4]。

4.3 软件结构

实验室智能求助系统软件为后台服务系统，通过写入紧急联系人号码绑定系统，双击软件图标并点击启动软件自动转为后台运行。当实验室智能求助系统运行中通过远场麦克风阵列拾取到求救语音信号，并进行识别，实验室智能求助系统确认为设定的求救关键词后，实验室智能求助系统自动在后台将求救信息通过短信发送到紧急联系人手机，同时也将自动拨打语音电话到紧急联系人手机上[5-9]。

默认呼救关键词为救命，启动软件前需要将紧急联系人号码填写正确完整，如填写不正确呼救信息与呼救电话将无法发出，点击启动按钮后软件自动最小化到系统后台并自动运行。智能求助系统方案流程图如下图所示。

图 智能求助系统流程图

4.4 使用介绍

1）使用条件：智能求助装置和紧急联系人的手机上均装有配套程序，且设备均处于网络在线状态，若离线或欠费则会导致达不到求助效果。

2）“求助者宝”工作过程：此套设备共有5个麦克风/扬声器，以常见的100m2实验室为例，每个独立操作室都放有一个麦克风/扬声器，并且集成有蓝牙模块，麦克风收集到音频信号 后通过蓝牙模块将数据传输给智能求助装置。“求助者宝”对接收到的数据进行处理， 当有关键词如“救命”输入时，“求助者宝”通过网络将报警信息传递到紧急联系人的手机上，紧急联系人收到报警信息后可以立即开启语音通话，了解求助者情况。

本文依托柳州职业技术学院“智能材料与数字化仿真工作室”，成员包括机电工程学院、电子信息工程学院、环境与食品工程学院的专业背景的教师及企业专家，应用实验室智能求助系统进行技术迁移，应用在快速检测实验室的安全防护，以期为实验安全提供保障。

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