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智慧化实验室分为3个层次，首先是实验室信息层面的智能化。实验室信息管理系统是一个多学科交叉的综合应用技术，是专门应用于分析检测实验室各类信息和管理的网络化系统，在一定程度上实现了实验室资源的信息化管理。该系统在国外的各类实验室得到了一定的应用，有不少科研机构和商业机构对其开展相关研究。
第二个层次是实验室环境层面的智慧化。即通过监测终端对于实验室环境参数的实时监控和采集，并通过控制设备进行调节，寻求实验室环境控制与安全、能效的最优化解决方案。
第三个层次是基于物联网技术。实现实验室环境和仪器设备的智能感知，数据上传至大数据平台后进行优化与智能决策，该层次为实验室运行层面的智能化，可以使实验室的运行过程具备实验项目与设备自组织、实验顺序与能耗自优化、实验资源自匹配等功能，实现了真正意义上的智慧化实验室。
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