【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于微生物保管和安全領(lǐng)域，尤其涉及一種微生物菌毒種保藏柜。

背景技術(shù)：

微生物菌(毒)種是國家重要的生物資源和戰(zhàn)略資源,與生物安全、人類健康、環(huán)境保護(hù)等密切相關(guān)。醫(yī)學(xué)病原微生物是微生物學(xué)的重要組成部分,是能夠引起人類各種疾病的致病性微生物。在實(shí)驗(yàn)室生物安全日益得到廣泛關(guān)注的形勢下,病原微生物菌(毒)種作為實(shí)驗(yàn)室生物安全管理工作的核心內(nèi)容,做好保藏管理尤為重要。在疾病預(yù)防控制、醫(yī)學(xué)研究、微生物檢驗(yàn)、教學(xué)等工作中經(jīng)常使用菌(毒)種。菌(毒)種是一種重要的生物資源。按照國家有關(guān)規(guī)定，需要對菌(毒)種進(jìn)行嚴(yán)格管理，特備是高致病性病原微生物需要雙人雙鎖管理。加強(qiáng)菌(毒)種的保藏不僅有利于開眼研究和實(shí)驗(yàn)工作,而且也是確保菌毒種安全的前提條件。菌毒種有著極大的研究價(jià)值和開發(fā)利用的潛力，但一旦被竊取、遺失、偷盜，或被惡意使用，也會(huì)造成社會(huì)恐慌，甚至造成傳染病的流行，發(fā)生重大實(shí)驗(yàn)室生物安全事故。因此,菌(毒)種的保藏工作至關(guān)重要。菌(毒)種保藏和管理是微生物工作者普遍關(guān)注的問題，目前的菌毒種保藏柜往往只注重菌毒種的冷藏和管理使用，而較少考慮安全防范等功能，導(dǎo)致一些機(jī)構(gòu)購買了安全柜后還要再通過上鐵鏈等方法以滿足雙人雙鎖等要求，有的通過登記記錄本來完成菌毒種領(lǐng)用的登記工作，不能確保菌毒種的安全。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種帶有人臉識(shí)別監(jiān)控與管理系統(tǒng)的菌毒種保藏柜，可以在高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用，或用于高致病性病原微生物的保藏，以避免菌毒種丟失對人員或環(huán)境帶來的生物安全危害。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下：

一種微生物菌毒種保藏柜，所述保藏柜包括人臉識(shí)別系統(tǒng)、試管監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、試管保存底座和通信接口；

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)包括設(shè)置在保藏柜柜門外側(cè)的第一人臉圖像采集裝置和第二人臉圖像采集裝置，所述第一人臉采集裝置用于采集使用者的人臉圖像，所述第二人臉圖像采集裝置用于采集監(jiān)督者的人臉圖像；

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器和人臉識(shí)別處理器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)人臉模板特征文件數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)了各使用者的人臉模板特征文件及相應(yīng)的使用權(quán)限，以及各監(jiān)督者的人臉模板特征文件及相應(yīng)的監(jiān)督權(quán)限；

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)通過所述第一和第二人臉圖像采集裝置同時(shí)采集第一和第二人臉圖像，所述人臉識(shí)別處理器基于所述數(shù)據(jù)庫對所述人臉圖像進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)?shù)谝蝗四槇D像匹配于一個(gè)使用者且第二人臉圖像匹配于一個(gè)監(jiān)督者時(shí)，所述人臉識(shí)別處理器通知所述門禁系統(tǒng)打開保藏柜柜門；

所述門禁系統(tǒng)用于控制保藏柜的電子鎖，當(dāng)門禁系統(tǒng)接收到上述處理器的通知時(shí)，控制該電子鎖打開；

所述試管保存底座上具有多個(gè)可插入微生物菌毒種保存試管的插槽，每個(gè)插槽設(shè)置了可感應(yīng)試管插入和取出的感應(yīng)器，且上部邊緣具有一個(gè)指示燈，底部設(shè)置了rfid閱讀器，可讀取試管底部設(shè)置的rfid標(biāo)簽，所述感應(yīng)器、指示燈和rfid閱讀器都連接到保藏柜中的試管監(jiān)控系統(tǒng)；

所述試管監(jiān)控系統(tǒng)包括試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，所述試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)了保藏柜中每一個(gè)試管的相關(guān)信息，包括：rfid標(biāo)簽號、試管所在的插槽編號、試管中的具體內(nèi)容、將該試管放入保藏柜的使用者和監(jiān)督者、試管的取用條件；所述試管的取用條件由存放試管的使用者設(shè)置，并且所述試管監(jiān)控系統(tǒng)在試管被取用時(shí)，檢查該試管的取用條件是否得到滿足；

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)和試管監(jiān)控系統(tǒng)通過所述通信接口連接到外部的上位機(jī)，以接受上位機(jī)的管理，并上傳相關(guān)日志給所述上位機(jī)。

進(jìn)一步地，所述人臉識(shí)別系統(tǒng)在門禁系統(tǒng)開啟電子鎖后，將識(shí)別出的使用者和監(jiān)督者記錄在數(shù)據(jù)庫日志中，同時(shí)也發(fā)送給所述上位機(jī)，所述上位機(jī)也將接收到的使用者和監(jiān)督者信息記錄在上位機(jī)的日志中。

進(jìn)一步地，使用者將試管放入保藏柜的過程如下：

(1)當(dāng)使用者需要將試管放入保藏柜時(shí)，其將試管插入一個(gè)試管保存底座上的一個(gè)插槽中，插槽上的感應(yīng)器在感應(yīng)到試管的插入后，立即通知所述試管監(jiān)控系統(tǒng)；

(2)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)通過插槽底部的rfid閱讀器讀取所述試管的rfid標(biāo)簽，獲取標(biāo)簽號，然后將標(biāo)簽號通過通信接口發(fā)送給所述上位機(jī)；

(3)所述上位機(jī)顯示該標(biāo)簽號，并由開啟保藏柜的使用者或監(jiān)督者在上位機(jī)上輸入試管信息，包括：該試管中的具體內(nèi)容、該試管的取用條件；所述上位機(jī)將該標(biāo)簽號、開啟保藏柜的使用者、監(jiān)督者以及上述輸入信息發(fā)送給試管監(jiān)控系統(tǒng)；

(4)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)將該試管的相關(guān)信息存儲(chǔ)在試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中；

(5)試管監(jiān)控系統(tǒng)控制相應(yīng)插槽上的指示燈發(fā)出綠光，表示該插槽中的試管保存過程已經(jīng)完成。

進(jìn)一步地，使用者從保藏柜中取出試管的過程如下：

(1)當(dāng)使用者需要從保藏柜中取出一個(gè)試管時(shí)，其將試管從其插槽中拔出，插槽上的感應(yīng)器在感應(yīng)到試管被取出后，立即通知試管監(jiān)控系統(tǒng)；

(2)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)基于插槽編號從試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中獲取該試管的相關(guān)信息，其中包括該試管的取用條件；

(3)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)向所述人臉識(shí)別系統(tǒng)發(fā)出請求，獲取開啟保藏柜的使用者及其使用權(quán)限、監(jiān)督者及其監(jiān)督權(quán)限；

(4)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)檢查使用者和監(jiān)督者是否滿足該試管的取用條件，如果滿足，試管監(jiān)控系統(tǒng)控制所述插槽上的指示燈熄滅，表示允許取用該試管；如果不滿足，試管監(jiān)控系統(tǒng)控制所述插槽上的指示燈發(fā)出紅光，表示不允許取用該試管，在指示燈發(fā)出紅光n秒后，如果使用者沒有將原試管插回該插槽，則試管監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，其中n為預(yù)設(shè)數(shù)值；

(5)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)將試管被取用的相關(guān)信息記錄在試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的日志中，并同時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，由上位機(jī)保存在上位機(jī)的日志中。

進(jìn)一步地，所述試管取用條件為要求以下公式成立，即r1+wr2≥t；

其中，t為該試管的基本權(quán)限，w為監(jiān)督系數(shù)，t和w由試管的存放者設(shè)置；r1和r2分別是取出該試管時(shí)，使用者的使用權(quán)限和監(jiān)督者的監(jiān)督權(quán)限。

進(jìn)一步地，所述上位機(jī)可用于修改人臉識(shí)別數(shù)據(jù)庫，存入使用者和監(jiān)督者的人臉模板特征文件，并設(shè)置相應(yīng)的使用權(quán)限和監(jiān)督權(quán)限。

進(jìn)一步地，所述人臉識(shí)別系統(tǒng)將開啟保藏柜的使用者和監(jiān)督者信息通過短信通知的形式即時(shí)發(fā)送給管理員。

進(jìn)一步地，所述試管監(jiān)控系統(tǒng)將將試管被取用的相關(guān)信息通過短信通知的形式即時(shí)發(fā)送給管理員。

本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明的保藏柜在雙人雙鎖的原則上，通過人臉識(shí)別和試管監(jiān)控，使得保藏柜更加安全可靠，管理設(shè)置更加靈活。

【附圖說明】

此處所說明的附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中：

圖1是本發(fā)明保藏柜的邏輯結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】

下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中的示意性實(shí)施例以及說明僅用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

參見附圖1，本發(fā)明的微生物菌毒種保藏柜包括人臉識(shí)別系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、試管保存底座、試管監(jiān)控系統(tǒng)和通信接口。

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)用于識(shí)別開啟保藏柜的人員，根據(jù)病原微生物菌毒種需要雙人雙鎖的原則，本發(fā)明的人臉識(shí)別系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的人臉圖像采集裝置。如附圖1所示，包括第一人臉圖像采集裝置和第二人臉圖像采集裝置。兩個(gè)人臉圖像采集裝置都設(shè)置于保藏柜柜門外側(cè)，可以同時(shí)進(jìn)行人臉圖像采集。

本發(fā)明將開啟保藏柜的人員分為兩類：第一類是實(shí)際使用微生物菌毒種的使用者，第二類是監(jiān)督使用者操作保藏柜的監(jiān)督者。與此對應(yīng)，所述第一人臉圖像采集裝置用于采集使用者的人臉圖像，而所述第二人臉圖像采集裝置用于采集監(jiān)督者的人臉圖像。

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)還包括保存有人臉識(shí)別數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)器，以及用于人臉識(shí)別的處理器。

所述人臉識(shí)別數(shù)據(jù)庫中保存有兩張數(shù)據(jù)表：一張是使用者數(shù)據(jù)表，該使用者數(shù)據(jù)表中保存了各個(gè)使用者的人臉模板特征文件以及相應(yīng)的使用權(quán)限；另一張是監(jiān)督者數(shù)據(jù)表，該監(jiān)督者數(shù)據(jù)表中保存了各個(gè)監(jiān)督者的人臉模板特征文件以及相應(yīng)的監(jiān)督權(quán)限。

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)可通過保藏柜上的通信接口連接到外部的一臺(tái)上位機(jī)，從而可以與該上位機(jī)進(jìn)行交互。管理員通過上位機(jī)，修改人臉識(shí)別系統(tǒng)中的人臉識(shí)別數(shù)據(jù)庫，存入使用者和監(jiān)督者的人臉模板特征文件，并設(shè)置相應(yīng)的使用權(quán)限和監(jiān)督權(quán)限。為了安全起見，對所述數(shù)據(jù)庫的修改需要兩個(gè)不同的管理員分別輸入各自的管理員密碼后才能進(jìn)行。

基于上述結(jié)構(gòu)，下面具體說明本發(fā)明保藏柜的開啟過程：

當(dāng)一個(gè)使用者需要開啟保藏柜時(shí)，其首先需要尋找一名具有監(jiān)督權(quán)限的監(jiān)督者。在開啟時(shí)，該使用者站在第一人臉圖像采集裝置前，同時(shí)監(jiān)督者站在第二人臉圖像采集裝置前，兩個(gè)人臉圖像采集裝置同時(shí)進(jìn)行人臉圖像采集。為了保證雙人雙鎖的原則，本發(fā)明要求使用者和監(jiān)督者必須同時(shí)進(jìn)行人臉圖像采集。

采集到的人臉數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接糜谌四樧R(shí)別的處理器，所述處理器基于上述數(shù)據(jù)庫中的使用者數(shù)據(jù)表來識(shí)別第一人臉圖像采集裝置采集到的第一人臉數(shù)據(jù)，基于監(jiān)督者數(shù)據(jù)表來識(shí)別第二人臉圖像采集裝置采集到的第二人臉數(shù)據(jù)。通過上述識(shí)別，如果確認(rèn)第二人臉數(shù)據(jù)匹配于一個(gè)使用者，并且第二人臉數(shù)據(jù)匹配于一個(gè)監(jiān)督者，則所述處理器通知門禁系統(tǒng)打開保藏柜柜門。

所述人臉識(shí)別系統(tǒng)在門禁系統(tǒng)開啟電子鎖后，將識(shí)別出的使用者和監(jiān)督者記錄在數(shù)據(jù)庫日志中，同時(shí)也發(fā)送給保藏柜連接的上位機(jī)，上位機(jī)也將接收到的使用者和監(jiān)督者信息記錄在上位機(jī)的日志中。兩份日志同時(shí)保存，增強(qiáng)了安全性。另外，也可以將開啟保藏柜的使用者和監(jiān)督者信息通過短信通知的形式即時(shí)發(fā)送給管理員。

所述門禁系統(tǒng)用于控制保藏柜的電子鎖，當(dāng)門禁系統(tǒng)接收到上述處理器的通知時(shí)，控制該電子鎖打開，從而使用者和監(jiān)督者可以打開保藏柜柜門。

在保藏柜內(nèi)部具有一個(gè)或多個(gè)試管保存底座，所述試管保存底座上具有多個(gè)可以插入微生物菌毒種保存試管的插槽。每個(gè)插槽都設(shè)置有一個(gè)感應(yīng)器，該感應(yīng)器可以感應(yīng)所述保存試管的插入和取出。每個(gè)插槽上部邊緣都具有一個(gè)指示燈，可以發(fā)出紅光和綠光，以指示試管的不同狀態(tài)。

為了識(shí)別試管，本發(fā)明采用rfid技術(shù)，在每個(gè)試管底部都貼有相應(yīng)的rfid標(biāo)簽，標(biāo)簽中存儲(chǔ)了標(biāo)簽號，該標(biāo)簽號具有唯一性，可以用于識(shí)別試管。同時(shí)在插槽底部設(shè)置了rfid閱讀器，可以識(shí)別和讀取rfid標(biāo)簽。

所述感應(yīng)器、指示燈和rfid閱讀器都連接到保藏柜中的試管監(jiān)控系統(tǒng)，可以與該試管監(jiān)控系統(tǒng)交互，并接受該試管監(jiān)控系統(tǒng)的控制。由于每個(gè)插槽都預(yù)先設(shè)置了一個(gè)插槽編號，并且每個(gè)感應(yīng)器、指示燈和rfid閱讀器都是與插槽一一對應(yīng)的，因此試管監(jiān)控系統(tǒng)可基于插槽編號控制該插槽的感應(yīng)器、指示燈和rfid閱讀器。

所述試管監(jiān)控系統(tǒng)也具有存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)了一個(gè)試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，所述試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)了保藏柜中每一個(gè)保存試管的相關(guān)信息。一個(gè)保存試管的相關(guān)信息包括：rfid標(biāo)簽號、試管所在的插槽編號、該保存試管中的具體內(nèi)容、將該保存試管放入保藏柜的使用者和監(jiān)督者、該保存試管的取用條件等信息。

所述試管監(jiān)控系統(tǒng)也通過保藏柜上的通信接口連接到外部的上位機(jī)，從而可以與該上位機(jī)進(jìn)行交互。

基于上述結(jié)構(gòu)，下面詳細(xì)說明試管監(jiān)控系統(tǒng)的具體工作過程。

通常而言，使用者打開保藏柜有兩種可能的目的，其一是將保存試管放入保藏柜，其二是從保藏柜中取出保存試管。

使用者將保存試管放入保藏柜的過程如下：

(1)當(dāng)使用者需要將保存試管放入保藏柜時(shí)，其將保存試管插入一個(gè)保存底座上的一個(gè)插槽中，插槽上的感應(yīng)器在感應(yīng)到試管的插入后，立即通知所述試管監(jiān)控系統(tǒng)。

(2)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)通過插槽底部的rfid閱讀器讀取所述保存試管的rfid標(biāo)簽，獲取標(biāo)簽號，然后將標(biāo)簽號通過通信接口發(fā)送給所述上位機(jī)。

(3)所述上位機(jī)顯示該標(biāo)簽號，并由開啟保藏柜的使用者或監(jiān)督者在上位機(jī)上輸入保存試管的信息，包括：該保存試管中的具體內(nèi)容、該保存試管的取用條件等。所述上位機(jī)將該標(biāo)簽號、開啟保藏柜的使用者、監(jiān)督者以及上述輸入信息發(fā)送給試管監(jiān)控系統(tǒng)。

(4)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)將該保存試管的相關(guān)信息存儲(chǔ)在試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中，以備后續(xù)使用。

(5)試管監(jiān)控系統(tǒng)控制相應(yīng)插槽上的指示燈發(fā)出綠光，表示該插槽中的試管保存過程已經(jīng)完成，試管狀態(tài)正常。

使用者從保藏柜中取出保存試管的過程如下：

(1)當(dāng)使用者需要從保藏柜中取出一個(gè)試管時(shí)，其將試管從其插槽中拔出，插槽上的感應(yīng)器在感應(yīng)到試管被取出后，立即通知試管監(jiān)控系統(tǒng)。

(2)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)基于插槽編號從試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中獲取該試管的相關(guān)信息，其中包括該試管的取用條件。

(3)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)向所述人臉識(shí)別系統(tǒng)發(fā)出請求，獲取開啟保藏柜的使用者及其使用權(quán)限、監(jiān)督者及其監(jiān)督權(quán)限。

(4)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)檢查使用者和監(jiān)督者是否滿足該試管的取用條件，如果滿足，試管監(jiān)控系統(tǒng)控制所述插槽上的指示燈熄滅，表示允許取用該試管；如果不滿足，試管監(jiān)控系統(tǒng)控制所述插槽上的指示燈發(fā)出紅光，表示不允許取用該試管，在指示燈發(fā)出紅光n秒后(n為預(yù)設(shè)數(shù)值)，如果使用者沒有將原試管插回該插槽，則試管監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。

(5)所述試管監(jiān)控系統(tǒng)將試管被取用的相關(guān)信息(無論是否取用成功)記錄在試管監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的日志中，并同時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，由上位機(jī)保存在上位機(jī)的日志中。也可以將試管被取用的相關(guān)信息通過短信通知的形式即時(shí)發(fā)送給管理員。

本發(fā)明的試管取用條件由試管的存放者設(shè)置，并在試管取用時(shí)根據(jù)該取用條件進(jìn)行檢查，具體的取用條件的設(shè)置可以非常靈活，可以簡單地指定使用者的權(quán)限必須大于某個(gè)閾值，也可以直接指定只允許某個(gè)使用者和/或監(jiān)督者取用?；诒景l(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以在使用者權(quán)限的基礎(chǔ)，結(jié)合監(jiān)督者權(quán)限來設(shè)置試管取用條件。

具體的，試管的存放者在設(shè)置試管取用條件時(shí)，需要設(shè)置該試管的基本權(quán)限t，以及監(jiān)督系數(shù)w。所述試管取用條件要求以下公式成立，即：

r1+wr2≥t

其中，r1是取出該試管時(shí)，使用者的使用權(quán)限；r2是取出該試管時(shí)，監(jiān)督者的監(jiān)督權(quán)限。當(dāng)使用者取用該試管時(shí)，試管監(jiān)控系統(tǒng)獲取使用者的使用權(quán)限r(nóng)1，以及監(jiān)督者的監(jiān)督權(quán)限r(nóng)2，并判斷上述公式是否成立，如果成立，則認(rèn)為滿足試管取用條件。

舉例而言，設(shè)置t為試管的基本權(quán)限，當(dāng)某個(gè)學(xué)生需要使用該試管內(nèi)的微生物菌毒種時(shí)，該學(xué)生自身的使用權(quán)限r(nóng)1小于t，權(quán)限不足，無法取用該試管。但是該學(xué)生的老師作為其監(jiān)督者，將其監(jiān)督權(quán)限r(nóng)2乘以監(jiān)督系數(shù)w后，可以增加到該學(xué)生的使用權(quán)限上，以使其可以取用該試管。這樣，學(xué)生就可以在老師的監(jiān)督下進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。監(jiān)督系數(shù)w的設(shè)置需要考慮具體的情況，如果該試管內(nèi)的菌毒種對使用者的要求較高，就可以將w的值設(shè)的較小。

通過上述取用條件的設(shè)置，可以在雙人雙鎖的基礎(chǔ)上，形成靈活的試管權(quán)限控制，有效地增加安全性和靈活性。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。