本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的化学实验监控优化方法、装置及电子设备，所述方法包括：将实验室分为多个操作单元区域，并为每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集；将当前实验流程转换为实验任务和实验操作，并将采集到的数据映射到对应的实验对象上；创建并训练预测模型，将映射到实验对象上的数据输入所述预测模型监控当前实验的状态；根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化。本发明专利技术结合数据采集、数据映射，以及预测模型，在实验室建立了从数据采集到实验监控优化的闭环，从而实现对实验过程的数据采集、预测、监控、指标分析、实验优化以及模拟展示。实验优化以及模拟展示。实验优化以及模拟展示。
【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的化学实验监控优化方法及装置
[0001]本专利技术涉及推荐
，具体而言，涉及一种基于数字孪生的化学实验监控优化方法、装置、电子设备及计算机可读介质。
技术介绍
[0002]化学实验主要用于辅助化学教学或研究，通常需要操作人员根据实验流程进行实验操作、记录实验数据，并对实验数据进行分析。显然，这种传统的方式过度依赖人工，并且由于实验室化学反应多样性大，每个反应的操作过程不一样，导致很难对实验过程进行预测和监控。同时，对实验流程的优化也需要不断反复实验，造成人力和财力的巨大损耗。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在解决现有技术中无法对化学实验进行有效的数据监控、分析和预测，造成人力和财力巨大损耗的技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面提出一种基于数字孪生的化学实验监控优化方法，所述方法包括：
[0005]将实验室分为多个操作单元区域，并为每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集；
[0006]将当前实验流程转换为实验任务和实验操作，并将采集到的数据映射到对应的实验对象上；所述实验对象包括实验任务和/或实验操作；
[0007]创建并训练预测模型，将映射到实验对象上的数据输入所述预测模型监控当前实验的状态；
[0008]根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化。
[0009]根据本专利技术一种优选实施方式，所述将采集到的数据映射到对应的实验对象包括：
[0010]创建操作单元区域中每个仪器与实验对象的映射关系；
[0011]根据所述映射关系将每个操作单元区域采集到的数据映射至对应的实验对象上。
[0012]根据本专利技术一种优选实施方式，所述实验对象为实验任务，且实验任务包含反应，映射到实验对象上的数据为反应式，则创建并训练第一模型，将反应式输入第一模型预测并监控当前反应的可行概率；
[0013]所述实验对象为实验操作，且映射到实验对象上的数据为实验操作参数的时间序列，则创建并训练第二模型，将实验操作参数的时间序列输入第二模型预测并监控当前实验任务发生异常的概率；
[0014]所述实验对象为实验操作，且映射到实验对象上的数据不包括实验操作参数的时间序列；则通过该实验操作历史执行结果的分布预测当前实验任务的执行结果。
[0015]根据本专利技术一种优选实施方式，所述根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化包括：
[0016]确定当前实验流程的结果及映射到实验操作的参数，根据预设反应参数和流程优化算法对实验流程和/或实验操作的参数进行调整，并获得调整后的实验流程执行结果；
[0017]或者，确定当前实验流程的结果及映射到实验操作的数据，根据对当前实验流程结果及实验操作数据的分析结果对实验操作进行调整。
[0018]根据本专利技术一种优选实施方式，所述根据对当前实验流程结果及实验操作数据的分析结果对实验操作进行调整包括：
[0019]分析当前实验流程结果与映射到实验操作上的数据的因果关系，对实验操作进行第一调整；
[0020]和/或，对比同一实验操作在多个实验流程中的多次执行结果，根据执行结果对该实验操作进行第二调整。
[0021]根据本专利技术一种优选实施方式，所述方法还包括：
[0022]对实验操作进行第一调整和第二调整后，对调整前的实验操作和调整后的实验操作分别执行多次，对执行数据进行分析验证调整效率。
[0023]根据本专利技术一种优选实施方式，所述方法还包括：
[0024]根据映射到实验对象上的数据实时分析当前实验流程的业务指标；所述业务指标包括：实验效率，人工负荷，自动化率中的至少一个。
[0025]根据本专利技术一种优选实施方式，所述方法还包括：
[0026]采集同类型的实验任务在执行中的耗时分布；
[0027]根据所述耗时分布预测当前实验流程的执行时间。
[0028]根据本专利技术一种优选实施方式，所述方法还包括：
[0029]将当前实验流程的监控结果，当前实验流程的业务指标，以及当前实验流程的执行时间发送给用户。
[0030]根据本专利技术一种优选实施方式，所述方法还包括：
[0031]模拟展示实验流程优化前后的执行效果；
[0032]接收用户输入的实验支持条件，根据各个实验流程的业务指标和执行时间查找与所述实验支持条件相匹配的目标实验流程；
[0033]接收用户输入的实验扩充条件，根据各个实验流程的业务指标查找与所述实验扩充条件相匹配的实验支持条件。
[0034]为解决上述技术问题，本专利技术第二方面提供一种基于数字孪生的化学实验监控优化装置，所述装置包括：
[0035]采集模块，用于将实验室分为多个操作单元区域，并为每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集；
[0036]映射模块，用于将当前实验流程转换为实验任务和实验操作，并将采集到的数据映射到对应的实验对象上；所述实验对象包括实验任务和/或实验操作；
[0037]监控模块，用于创建并训练预测模型，将映射到实验对象上的数据输入所述预测模型监控当前实验的状态；
[0038]优化模块，用于根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化。
[0039]为了解决上述技术问题，本专利技术第三方面提供一种电子设备，包括：
[0040]处理器；以及
[0041]存储计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令在被执行时使所述处理器执行上述的方法。
[0042]为了解决上述技术问题，本专利技术第四方面提出一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被处理器执行时，实现上述方法。
[0043]本专利技术通过将实验室分为多个操作单元区域，并为每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集，实现自动化的数据采集。通过将当前实验流程转换为实验任务和实验操作，并将采集到的数据映射到对应的实验对象上；完成实验数据与具体实验对象的对接，实现业务层建模。通过创建并训练预测模型，将映射到实验对象上的数据输入所述预测模型监控当前实验的状态；最后，根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化。最终在实验室建立了从数据采集到实验监控优化的闭环。相较于现有技术，本专利技术至少存在以下有益效果：
[0044]1、每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集，实现自动化的数据采集；
[0045]2、通过创建并训练预测模型，绕过化学反应的物理仿真建模过程，从而对实验的结果和过程进行预测和监控。
[0046]3、无需反复实验进行优化，能够基于当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行自动优化，有效节约人力和财力。
[0047]4、能够基于映射到实验对象上的数据分析实验室指标，得本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的化学实验监控优化方法，其特征在于，所述方法包括：将实验室分为多个操作单元区域，并为每个操作单元区域创建对应的管理壳进行实验控制和数据采集；将当前实验流程转换为实验任务和实验操作，并将采集到的数据映射到对应的实验对象上；所述实验对象包括实验任务和/或实验操作；创建并训练预测模型，将映射到实验对象上的数据输入所述预测模型监控当前实验的状态；根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将采集到的数据映射到对应的实验对象包括：创建操作单元区域中每个仪器与实验对象的映射关系；根据所述映射关系将每个操作单元区域采集到的数据映射至对应的实验对象上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验对象为实验任务，且实验任务包含反应，映射到实验对象上的数据为反应式，则创建并训练第一模型，将反应式输入第一模型预测并监控当前反应的可行概率；所述实验对象为实验操作，且映射到实验对象上的数据为实验操作参数的时间序列，则创建并训练第二模型，将实验操作参数的时间序列输入第二模型预测并监控当前实验任务发生异常的概率；所述实验对象为实验操作，且映射到实验对象上的数据不包括实验操作参数的时间序列；则通过该实验操作历史执行结果的分布预测当前实验任务的执行结果。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前实验流程的结果及映射到实验对象上的数据对当前实验流程进行优化包括：确定当前实验流程的结果及映射到实验操作的参数，根据预设反应参数和流程优化算法对实验流程和/或实验操作的参数进行调整，并获得调整后的实验流程执行结果；或者，确定当前实验流程的结果及映射到实验操作的数据，根据对当前实验流程结果及实验操作数据的分析结果对实验操作进行调整。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据对当前实验流程结果及实验操作数据的分析结果对实验操作进行调整包括：分析当前实验流程结果与映射到实验操作上的数据的因果关系，对实验操作进行第一调整；和/或，对比同一实验操作在多个实验流程中的多次执行结果，根据执行结果对该实验操作进行第二调整。6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志刚，
申请(专利权)人：特维沃上海智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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