在進(jìn)行化學(xué)實驗時，需要隨時讀取玻璃儀器中的樣品、反應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)物性質(zhì)的變化，動態(tài)、連續(xù)地記錄實驗數(shù)據(jù)，建立實驗信息數(shù)據(jù)庫。收集信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)成為精確記錄實驗、長時間實驗、多步實驗以及制取目標(biāo)產(chǎn)物的一個重要因素。1.在合成新物質(zhì)的過程中，可能出現(xiàn)接近目標(biāo)產(chǎn)物的信息。忽略任何信息，都可能因遺漏有價值的實驗結(jié)果而造成損失。間隔時間長的實驗可能會遺忘信息，給實驗操作帶來被動，因此化學(xué)實驗需要逐步實現(xiàn)數(shù)字化，利用傳感器精確地記錄整個實驗過程，保留原始實驗數(shù)據(jù)，從大量的實驗數(shù)據(jù)中尋找突破點。2.在對比實驗時，對比玻璃儀器中的樣品及實驗現(xiàn)象，區(qū)別不同的玻璃儀器才能更好地探索物質(zhì)的性質(zhì)。3.實驗探索時，可能需要查詢以往的實驗結(jié)果或者樣品，也需要從大量的儀器或樣品中查找原始物質(zhì)或中間產(chǎn)物。為了動態(tài)地數(shù)字識別樣品，結(jié)合玻璃儀器易碎、易更換、使用壽命不一的特點，體現(xiàn)玻璃儀器中添加的反應(yīng)物以及產(chǎn)物的性質(zhì)，采用一種新型條形碼識別玻璃儀器。對玻璃儀器數(shù)字化識別是一項基礎(chǔ)工作，尤其是編碼的規(guī)則，需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，方便化學(xué)實驗以及讀取數(shù)據(jù)。標(biāo)記每一個實驗儀器，進(jìn)行人工以及機器的數(shù)字識別，通過多種傳感器連續(xù)地測量數(shù)據(jù)，連接到計算機中生成數(shù)據(jù)庫。數(shù)字識別碼由玻璃儀器廠家在生產(chǎn)玻璃儀器時直接涂覆在儀器外上端明顯位置處，耐高溫、耐腐蝕，有利于玻璃儀器的終身數(shù)字識別。
    一、數(shù)字識別碼
    為了便于機器識別和人工讀取，采用一維條形碼，在此選用Code 128條形碼編碼方式。Code 128碼是一種長度可變、連續(xù)性的字母數(shù)字條形碼，可表示從 ASCII 0 到ASCII 127 共128個字符，有不同的編碼方式可供交互使用，允許雙向掃描處理。Code 128碼的內(nèi)容分為起始碼、資料碼、終止碼、檢查碼四部分，其中檢查碼可以省略。條形碼長度自由調(diào)整，但包括起始碼和終止碼在內(nèi)不能超過232個字元。藉由A、B、C三種不同的編碼規(guī)則的互換可擴大字元選擇的范圍，也可縮短編碼的長度。利用Code 128編碼方式，開發(fā)適合玻璃儀器特點的數(shù)字識別碼，適用于多種玻璃儀器的數(shù)字識別。
    數(shù)字識別碼由三個區(qū)組成：條形碼區(qū)、字符區(qū)、尾碼區(qū)。條形碼和字符一一對應(yīng)，便于各種條形碼掃描儀識別。條形碼取儀器大類、小類、四位循環(huán)碼共六位字符組成。儀器的大類，占一個字符，儀器的小類，占一個字符。每種生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化玻璃儀器都有統(tǒng)一的大類、小類字符表。玻璃儀器對應(yīng)的英文單詞為單一單詞時，大類、小類的字符盡量從英文單詞的前面按順序取出字符。如果由多個英文單詞拼寫成時，大類字符從表明儀器種類的英文單詞中取出，小類字符從限定儀器的英文單詞中取出。如果不同的儀器出現(xiàn)相同的字符時，順次取后面的字符，但是盡量利用大類字符和小類字符能夠直觀地理解玻璃儀器的種類。如果采用每支玻璃儀器有唯一編碼的方法，并不適合批量生產(chǎn)玻璃儀器的特點，因此取循環(huán)的尾數(shù)。四位循環(huán)序列號由阿拉伯?dāng)?shù)字編碼，從“0000”遞增到“9999”，加一后，僅取后四位，又成了“0000”，不斷循環(huán)，得到四位的循環(huán)序列號。在操作化學(xué)實驗時，可能出現(xiàn)重碼現(xiàn)象，但是機率很低，并不影響開展實驗。如果確有重碼，可以換另一支儀器或者在數(shù)字識別碼后添加六位時間碼區(qū)分不同的玻璃儀器。為了便于人工讀取“第*支儀器”，設(shè)置一個尾碼區(qū)，尾碼取循環(huán)序列號的最后一位，高度占數(shù)字識別碼全高。
    表 1常見玻璃儀器大類與小類的字符表(見文后附表)
例如，編號為“0123號試管”的數(shù)字識別碼，如圖 1所示。生產(chǎn)的數(shù)字識別玻璃儀器示意圖見圖 2。

  圖 1  第“0123”號試管的數(shù)字識別碼

  圖 2 第“0123”號錐形瓶數(shù)字識別示意圖

    二、讀取數(shù)字識別碼
    讀取數(shù)字識別碼時，分為三種讀取方式。1.人工讀取數(shù)字識別碼。使用玻璃儀器較少或者臨時讀取儀器時，如對比實驗時，可以只讀取尾碼。例如讀作“3號試管”、“8號蒸餾燒瓶”。人工讀取全碼，直接輸入信息數(shù)據(jù)庫中，記錄相應(yīng)的信息。2.機器讀碼。在化學(xué)實驗前或者實驗中，利用手持式掃描儀靠近玻璃儀器讀取數(shù)字識別碼全碼。3.遠(yuǎn)程讀碼。對于一些體積較大的玻璃儀器，可以在玻璃儀器外粘貼數(shù)字識別碼芯片，實現(xiàn)遠(yuǎn)程讀碼。讀取的數(shù)字識別碼與相應(yīng)的實驗信息生成同一數(shù)據(jù)庫文件，便于信息的統(tǒng)計和查詢。
    在生產(chǎn)玻璃儀器時，首先在數(shù)字識別碼位置涂覆背景色，再在背景色上涂覆數(shù)字識別碼，防止實驗現(xiàn)象與條形碼的相互干擾，涂覆位置不會影響觀察化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。更改的數(shù)字識別碼可以由打印機臨時打印標(biāo)簽貼覆在玻璃儀器相應(yīng)位置。在完成系列實驗時，可以直接取出一箱新的連續(xù)編碼的玻璃儀器，完成相應(yīng)的實驗。
    三、數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)
    化學(xué)實驗中的數(shù)據(jù)是多樣的，既有模擬值，如溫度、壓力、顏色等，也有數(shù)字，如濃度、電導(dǎo)率、折射率等，因此，需要根據(jù)實驗的要求重新編輯一款化學(xué)記錄軟件，將眾多的化學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字存貯成計算機文件，既能保證記錄全部數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)傳輸、查詢、統(tǒng)計，尋找實驗突破口。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，可以直接利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，加快了處理的速度，有利于人們合成目標(biāo)產(chǎn)物，或者向目標(biāo)產(chǎn)物改進(jìn)，適合更快速、精確地進(jìn)行化學(xué)實驗，尤其為計算化學(xué)積累數(shù)據(jù)。
    四、斷碼的處理
    如果實驗時，一支儀器損壞，有三種方法處理斷碼問題。方法一，空出該儀器的號碼，儀器總數(shù)不變。方法二，取一支同類型的玻璃儀器，打印相應(yīng)的數(shù)字識別碼粘貼在數(shù)字識別碼處，蓋掉不需要的數(shù)字識別碼。方法三，完成的實驗，由人工輸入數(shù)字識別碼，補正信息。
連續(xù)數(shù)字識別碼的玻璃儀器方便完成陣列排列的化學(xué)實驗。陣列儀器托盤設(shè)置計數(shù)基準(zhǔn)點，方便系列儀器的按數(shù)字順序擺放。零散數(shù)字識別碼的玻璃儀器可以完成非重要的實驗。數(shù)字識別碼不僅適用于化學(xué)實驗，同樣適用于樣品的采集，樣品的永久保存。
    五、永久保留數(shù)字識別碼的記錄
    如果需要永久保留玻璃儀器的實驗記錄及樣品，在數(shù)字識別碼的后面補加六位時間碼，年月日各取二位，數(shù)字識別碼與時間碼的間隔距離固定。2012年6月3日第“5678”號蒸餾燒瓶有紀(jì)念價值，相應(yīng)的玻璃儀器需要永久保留，如圖 3所示。

      圖 3  2012年6月3日永久保留的第“5678”號蒸餾燒瓶

    實現(xiàn)對玻璃儀器的數(shù)字識別是探索物質(zhì)的性質(zhì)，精細(xì)化、流水線式、系列化完成化學(xué)實驗的一項基礎(chǔ)工作，有利于快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集、信息輸入、統(tǒng)計以及產(chǎn)品的開發(fā)，減少了出錯的機率，是生產(chǎn)玻璃儀器的基礎(chǔ)工作，因此，需要根據(jù)批量生產(chǎn)的玻璃儀器的特點，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用到玻璃儀器的生產(chǎn)中。

     (作者單位：楊春峰，山東省曲阜一中； 段翠紅，山東省曲阜北林中學(xué))