一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理方法、系统及介质与流程

本技术涉及生物安全实验室管理，尤其是涉及一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理方法、系统及介质。

背景技术：

1、生物安全实验室（尤其是疾控中心）的核心管理需求是“样本可追溯、人员可管控、风险可预警”——生物样本（如新冠病毒毒株、流感病毒样本）的泄露、错拿或滥用可能引发公共卫生风险，人员违规操作（如未穿防护装备进入洁净区、样本随意放置）可能导致交叉污染或职业暴露，因此需建立严格的追溯与管控体系。

2、现有专利公开了一种基于rfid标签技术的生物样本追溯系统，该系统包括：rfid标签模块、生物样本运输申请模块、生物样本运输监管模块、生物样本智能定位模块、生物样本接收模块、权限管理模块及信息安全模块。上述发明采用rfid电子标签，当产品出现故障时，扫描生物样本上的rfid电子标签，获取所述rfid电子标签中产品各个阶段的追溯信息编码，根据生物样本各个阶段的追溯信息编码读取对应的id数据包中生物样本各阶段的追溯信息，实现生物样本的追溯，并采用模糊控制技术，可利用积累的经验与工作参数设计控制系统，以替代复杂的数学模型，鲁棒性较强，相比于传统的控制方式可用于解决具有非线性、时变性的系统。

3、上述中的现有技术方案存在以下缺陷：1.依赖门禁卡实现区域进出权限管控，但无法追踪人员在实验室内的具体位置（如进入洁净区后是否擅自进入样本存储间）；操作记录仅能通过“谁领用谁签字”的方式记录，无法确认人员是否按规范操作（如是否在指定实验台处理样本），出现问题后难以定位责任主体；

4、2.需追溯某一样本的流转轨迹（如“某病毒样本何时被谁领用、使用后是否归位”）或人员操作记录（如“某人员是否接触过高风险样本”）时，需翻阅纸质台账、门禁记录、监控视频等多类资料，追溯过程需数小时甚至数天，无法满足突发公共卫生事件的应急溯源需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本技术的目的是提供一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理方法、系统及介质，通过ai行为分析替代人工识别，违规行为触发实时预警，可联动门禁阻止风险扩大，降低交叉污染、职业暴露风险；统一数据库与多维度查询功能，追溯时间从传统数小时缩短至1分钟内，满足应急溯源需求。

2、采用以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，本技术提供一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理方法，包括：

4、构建生物样本的唯一样本标识码，并在实验流转关键节点识别记录，采集及关联对应的存储环境数据；

5、分配唯一人员序列码至实验室人员，结合岗位区域权限，定位并记录人员移动轨迹，关联实验操作对象，形成实验操作记录；

6、根据预设的违规行为特征库在实验流转关键节点，监测实验室人员的实验操作行为，识别违规操作行为；

7、根据违规操作行为多维度追溯实验操作记录，截取并定位相关违规问题节点，构建违规溯源表。

8、通过采用上述技术方案，通过唯一样本标识码与人员序列码构建全流程追踪链路，在实验流转关键节点自动采集存储环境数据并关联操作记录，利用违规行为特征库实时监测与识别异常操作，结合多维度溯源表精准定位问题节点，实现了生物样本实验管理的智能化、闭环化与可追溯性，提升了操作合规性、数据可靠性及审计效率。

9、本技术进一步设置为：构建生物样本的唯一样本标识码，并在实验流转关键节点识别记录，采集及关联对应的存储环境数据，包括：

10、对生物样本进行多维信息采集，得到样本基础信息和初始存储信息；

11、根据样本存储时间戳结合样本基础信息中的捐赠者匿名化编码，生成唯一样本标识码；

12、根据唯一样本标识码对生物样本的存储环境进行监测，采集样本实际存储信息；

13、若样本实际存储信息与初始存储信息相同，则确定当前生物样本在库正常，并标记对应的唯一样本标识码为正常流动；

14、对实验目标流程进行解析，提取实验流转关键节点，记录样本流转编码；

15、根据样本流转编码与唯一样本标识码进行融合，识别并记录生物样本的节点状态事件；

16、对存储环境数据与节点状态事件进行关联，判定样本在位状态，生成在位监测日志。

17、通过采用上述技术方案，通过多维信息采集与时间戳生成唯一样本标识码，在实验关键节点自动记录流转编码并融合标识码识别节点状态事件，同时实时比对存储环境数据与初始信息判定样本在位状态并生成监测日志，显著提升了生物样本全流程管理的精细化、自动化与异常预警能力。

18、本技术进一步设置为：分配唯一人员序列码至实验室人员，结合岗位区域权限，定位并记录人员移动轨迹，关联实验操作对象，形成实验操作记录，包括：

19、采集实验室人员的基础信息，并与唯一人员序列码进行关联，生成员工虚拟工牌；

20、对实验室物理空间进行功能划分，得到若干实验管控区，并分配对应的访问权限等级；

21、根据岗位区域权限对实验管控区与员工虚拟工牌进行关联，形成员工白名单区；

22、根据员工虚拟工牌对实验室人员进行全域监测，定位及解算实验室人员运动坐标；

23、对实验室人员运动坐标按照时间序列进行拼接，形成人员移动轨迹，并结合员工白名单区，确定人员目标实验节点，包括：

24、对相邻帧的实验室人员运动坐标进行运算，得到人员移动速度，

25、若人员移动速度大于正常移动速度阈值，则判定当前实验室人员运动坐标为定位噪声或多径干扰，并对当前实验室人员运动坐标进行剔除及或插值修正，

26、否，则转换当前实验室人员运动坐标至实验室全局坐标系，并结合唯一人员序列码分组存储，得到单员工坐标组；

27、根据时间序列对单员工坐标组进行升序排列，形成单员工坐标点序列；

28、根据空间移动半径对单员工坐标点序列进行停留计时，记录停留时间，并与停止时间阈值进行比对，筛选停留坐标点；

29、对单员工坐标点序列进行拼接，生成人员移动轨迹；

30、根据岗位区域权限对员工白名单区进行匹配，形成有权限实验区边界；

31、对人员移动轨迹与有权限实验区边界进行几何运算，确定区域相交坐标点；

32、若区域相交坐标点未在有权限实验区边界内，则根据人员移动轨迹的移动方向与速度矢量，判定并标记趋向实验节点，

33、若区域相交坐标点在有权限实验区边界内，且为停留坐标点，则判定当前区域相交坐标点为人员目标实验节点；

34、根据人员目标实验节点对实验操作对象进行信息同步，生成实验操作记录。

35、通过采用上述技术方案，基于唯一人员序列码与岗位权限关联生成虚拟工牌，通过全域空间定位与坐标解算技术监测人员移动轨迹，利用速度阈值剔除噪声并修正定位，结合区域权限边界进行几何相交判定与停留分析，精准确定目标实验节点，自动同步实验操作记录，实现了人员行为与实验流程的自动化闭环管理，显著提升了操作合规性、定位精度与流程可追溯性。

36、本技术进一步设置为：根据预设的违规行为特征库在实验流转关键节点，监测实验室人员的实验操作行为，识别违规操作行为，包括：

37、对实验流转关键节点进行视频采集，生成节点视频流；

38、对节点视频流进行分帧及噪声抑制，得到若干节点图像；

39、根据实验室功能区对节点图像进行边缘检测，分割功能区边界；

40、对节点图像进行目标检测，识别并分割实验室人员图像；

41、对实验室人员图像进行特征提取，得到人物行为特征、样本操作特征和区域管控特征，并与预设的违规行为特征库进行比对，记录违规类型，包括：

42、根据实验室人员的当前功能区对违规检测规则进行匹配，并调用相应的属性识别模型；

43、根据属性识别模型对实验室人员图像进行状态识别，提取人物行为特征、样本操作特征和区域管控特征；

44、若人物行为特征中躯干防护度、头颈防护度和四肢防护度任一未大于等于对应的安全防护阈值，则判定当前实验室人员为防护装备违规；

45、若样本操作特征中样本放置交并比、容器密封度和样本转移目标点任一未达标，则判定当前实验室人员为样本操作违规；

46、若区域管控特征中匹配到无权限闯入和/或停留超时，则判定当前实验室人员为区域管控违规；

47、根据违规类型对节点视频流进行时空映射，提取违规操作行为。

48、通过采用上述技术方案，通过在实验流转关键节点布设视频采集，经分帧去噪与边缘检测分割功能区及人员目标，提取人物行为、样本操作和区域管控特征，并与违规行为特征库比对，自动识别防护装备缺失、样本操作违规及区域管控异常，实现实验室人员操作行为的实时智能监控与违规精准识别，显著提升了实验安全合规性与管理效率。

49、本技术进一步设置为：根据违规操作行为多维度追溯实验操作记录，截取并定位相关违规问题节点，构建违规溯源表，包括：

50、对违规操作行为进行解析，提取违规类型码、唯一人员序列码和位置节点编码；

51、根据违规类型码匹配对应的违规追溯对象，确定事件追溯维度；

52、若事件追溯维度为人员维度，则根据唯一人员序列码和调查时间窗口，对实验室人员的实验操作记录进行溯源，提取人员移动轨迹和违规操作时序列表；

53、若事件追溯维度为样本维度，则根据唯一样本标识码对生物样本进行流转回溯，提取异常流转节点记录和异常环境参数；

54、若事件追溯维度为位置维度，则根据位置节点编码结合员工白名单区，对人员移动轨迹进行权限校验，提取位置权限违规节点；

55、根据违规识别时刻对违规操作时序列表、位置权限违规节点、异常流转节点记录和异常环境参数，结合节点视频流进行聚合，生成违规溯源表。

56、通过采用上述技术方案，基于违规类型码智能匹配人员、样本或位置维度，通过序列码溯源移动轨迹、流转记录与环境参数，结合白名单权限校验与节点视频流聚合，实现了违规行为的跨维度快速定位与溯源表自动生成，显著提升了实验违规追溯的精准性、全面性与审计效率。

57、第二方面，本技术还提供一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理系统，采用以下技术方案：

58、一种面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理系统，用于实现的实验室人员与样本追溯管理方法，包括：

59、样本标识模块，用于构建生物样本的唯一样本标识码，并在实验流转关键节点识别记录，采集及关联对应的存储环境数据；

60、人员管控模块，用于分配唯一人员序列码至实验室人员，结合岗位区域权限，定位并记录人员移动轨迹，关联实验操作对象，形成实验操作记录；

61、行为分析模块，用于根据预设的违规行为特征库在实验流转关键节点，监测实验室人员的实验操作行为，识别违规操作行为；

62、溯源安全模块，用于根据违规操作行为多维度追溯实验操作记录，截取并定位相关违规问题节点，构建违规溯源表。

63、通过采用上述技术方案，通过样本标识码与人员序列码构建实验全流程数据链，在流转关键节点自动关联存储环境与操作记录，结合违规特征库实时监测人员操作行为，并通过多维度联动追溯（人员、样本、位置）生成违规溯源表，实现了从数据采集、风险识别到精准定位的闭环管理，显著提升了实验操作的合规性、审计效率与样本管理安全性。

64、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括：

65、一个或多个处理器；

66、存储器，用于存储一个或多个程序；

67、当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述方案中任一的方法。

68、第四方面，本技术还提供了一种存储介质，上述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上述方案中的面向生物安全的实验室人员与样本追溯管理方法。

69、综上，本技术的有益技术效果为：

70、基于ai行为分析替代人工识别，违规行为触发实时预警，可联动门禁阻止风险扩大，降低了交叉污染、职业暴露风险；

71、通过样本标识码与人员序列码构建实验全流程数据链，在流转关键节点自动关联存储环境与操作记录，结合违规特征库实时监测人员操作行为，并通过多维度联动追溯生成违规溯源表，实现了从数据采集、风险识别到精准定位的闭环管理，提升了实验操作的合规性、审计效率与样本管理安全性。