儀器分析實驗室開放與安全管理系統的設計和運用

魏 鴻，陳民助，趙國明

（1.四川大學 實驗室及設備管理處，四川 成都 610065；2.四川大學 化學學院，四川 成都 610065）

作為提升國民知識基礎的主力軍，高等學校在人才培養和科學研究方面的重要性日益突出。加大實驗室的開放力度是提高實驗儀器設備的使用效率、真正實現資源共享的客觀需求，也是學習和實踐科學發展觀，落實以人為本、服務師生的迫切要求。學生創新活動的大力開展也對實驗室的開放工作提出很大需求。因此，有必要探索和改進開放實驗室的運行模式和管理手段。通過管理手段的創新，可以做到開放實驗室管理的信息化、網絡化，實現面向教學和科研、開放、安全的實驗室的管理目標，為創新人才的培養創造良好的環境條件[1－3]。

在總結多年來實驗室開放運行的基礎上，筆者根據教學與科研工作對實驗室全面開放運行的新需求，設計、實現了基于校園網的儀器分析實驗室開放與安全管理系統。系統具有網上預約、用戶準入認證、儀器使用控制、使用信息保存、實驗室安全監控與事故報警等功能，為師生提供了便捷、自主預約使用的分析測試儀器公共平臺。

1 建立實驗室開放與安全管理系統的基本架構

實驗室作為教學和科研極為重要的場所，其運行狀況、效率和管理水平直接關系到人才培養和科研成果的質量。特別是在實驗室的開放力度日益加大的情勢下，利用計算機網絡技術、數據庫開放技術及先進電子測控技術來提升實驗室的管理水平，從而提高儀器設備的使用效率、保證實驗室的安全運行，就顯得十分必要[4－5]。

四川大學在化學學院的儀器分析實驗室建立了實驗室開放與安全管理系統。該系統是利用校園網、數據庫和測控部件構建起來的，它主要由3個模塊組成：（1）使用儀器的網上預約模塊；（2）實驗室準入及儀器使用信息記錄模塊；（3）實驗室安全事故預防與事件報警模塊。將3個模塊有機組合后，就構成了實驗室全方位、全天候的管理體系。師生能夠便捷、高效率地利用實驗室的資源，并確保實驗室的安全運行。儀器分析實驗室開放與安全管理系統功能框架如圖1所示。

圖1 儀器分析實驗室開放與安全管理系統功能框架圖

2 儀器使用網上預約模塊

網上預約模塊由數據庫和預約系統兩部分構成。

數據庫用Microsoft Office Access構建，存放在校園網管理中心的服務器上。數據庫存有經過培訓合格用戶的相關信息和實驗室每臺儀器的開放時間段信息，管理人員和用戶均可以通過校園網訪問該數據庫。用戶信息主要包含姓名、編號、密碼、權限，其中權限用于限定用戶可預約使用的儀器。實驗室管理人員通過登錄管理頁面，可以修改用戶信息或公布實驗室開放時間。根據實驗室的實驗教學安排情況，管理人員提前公布可以對用戶開放的時間。

實驗室開放的時間分為3個單元，即上午、下午和晚上，每個單元又分為多個時（間）段，時段的長短根據不同的儀器而有所不同。有的儀器以0.5h為時段，有的儀器以1h為時段。開放時間具有靈活性，例如某臺儀器14：30—16：00有學生實驗課，那么該單元就只開放剩下的時段。

基于ASP語言制作了界面友好的網上預約網頁。經過培訓合格的師生被授予使用相應儀器設備的權限。教師和學生用戶利用校園網上的公共開放管理平臺，在任何一臺終端都可以對擬使用的儀器設備進行使用預約。經授權的合格用戶通過瀏覽器進入學院主頁，點擊儀器預約系統后，輸入自己的用戶編號、密碼及驗證碼后，就可查詢實驗室各臺儀器設備的開放信息，對擬使用的儀器進行預約。

為了對數據庫進行維護，設有管理員的專用入口，憑密碼才可進入，而一般用戶是不能登錄管理頁面的。管理員可動態更新每臺儀器設備的開放時間段和用戶信息，可根據需要對用戶進行注冊、刪除，對用戶密碼、權限進行修改。此外，管理員還可隨時了解儀器設備的使用和預約情況。如果某臺儀器設備使用的人較少，就可減少開放時間，以使儀器相對集中開機，提高開機利用效率，延長儀器使用壽命；反之，就可以增加某臺儀器設備的開放時間，以滿足用戶的使用需求。

儀器分析實驗室實行網上預約后，學生和教師可以方便地通過校園網預約儀器分析實驗室的儀器設備，實驗室實現了對全校師生的全天候開放，包括非工作時段和節假日的開放，切實提高了儀器分析實驗室開放程度，大大增強了儀器分析實驗室服務教學和科研的力度，同時更有利于實驗室的管理[6]。

3 實驗室準入及儀器使用信息記錄模塊

實驗室準入制度是保障開放實驗室安全的重要環節，能夠從根源上有效預防和減少實驗室的安全事故，維護實驗室儀器設備的安全運行秩序。實驗室準入及儀器使用信息記錄模塊就是要實現儀器用戶自動認證、準入及儀器使用的控制，使不具備上機操作資格的人員和非法人員禁入，以確保開放實驗室的安全。經過認證的用戶由計算機控制的自動門就可進入實驗室，自動門延遲數秒后自動關閉。用戶認證一方面是甄別預約者的身份，另一方面是判斷當前時間是否在該預約者預約的時間段內，二者有一項不符就禁入[7]。

儀器設備的使用控制是通過USB測控模版來實現的。該系統采用了北京中泰研創科技有限公司的USB7408N光隔離16路開關量輸入輸出模塊和通用繼電器端子板PS-002。USB7408N模塊適用于各種開關信號的自動控制以及計算機與數字儀器的接口。模塊采用了光電隔離技術，通過計算機與現場信號之間的隔離，提高了計算機與本模塊在工作中的抗干擾能力和抗損毀能力，同時也不會對實驗室的儀器設備造成干擾。

通過USB7408N測控模版，結合所編軟件，就實現了用戶的準入、儀器設備的使用控制和使用機時數的自動記錄。管理人員可打開數據庫查看儀器設備使用情況，還可通過數字錄像系統的視頻了解、監管儀器分析實驗室的運行。通過遠程桌面連接，管理人員還可異地了解、查看實驗室及儀器設備的運行情況。在開放期間，如果有儀器設備損壞或其他事故發生，管理人員可通過調取錄像回放和核查儀器設備的使用記錄數據庫，對實驗室的異常情況、違規操作及儀器設備的損壞進行查證[8]。

4 實驗室安全事故預防與報警模塊

化學實驗室的安全是一項十分重要的工作，必須常抓不懈。但僅靠傳統的安全措施不能滿足實驗室開放與安全的需要。通過安裝門禁系統、視頻監控系統、傳感器監測報警系統等，建立了可靠的實驗室安全監控系統，當有偷盜、火災、危險氣體泄漏、淹水等情況時，可以保證及時、準確報警。安全事故預防與報警模塊能夠確保實驗室的安全運行，是實現儀器分析實驗室全天候開放的有力保障[9]。

管理人員可通過視頻監控了解各實驗室的實時運行情況，對實驗室的異常情況、違規操作儀器及儀器設備損壞情況，可以調取錄像回放，這樣做到對事件的處理有據可查。

在技術方面，安全事故預防與報警模塊采用網絡技術、傳感器技術、數字視頻技術和移動通信技術，在實驗室必要的部位設置攝像頭和人體紅外線傳感器、煙霧傳感器、濕度傳感器、危險氣體傳感器，它們都與主控微機相連接，實現自動監控、電子抓拍、報警。報警的方式有3種：一是向大樓值班室發出報警（聲、光）信號；二是通過微機自動進行電話撥號，給管理人員播放預先定制的IC語音報警信息；三是通過微機自動向管理人員手機發送短信息。通過傳感器—電腦—電話的連接，可實現全天候自動監控和報警，并記錄事件發生的時間和位置[10]。

5 結束語

儀器分析實驗室開放管理與安全監控系統的設計，以用戶和實驗室管理需求為出發點，系統運行可靠、功能擴展靈活，能夠滿足學校教學科研活動的新要求，獲得了教師和學生的好評。學校將在該系統運用基礎上，進一步完善和擴大使用，期望能夠為高校實驗室的建設與改革，為高校的教學、科研水平的提高和創新人才的培養做出不懈的努力。

（References）

[1]張曉紅，鄒長明，沈永林，等.高校實驗室安全隱患調查分析及安全管理研究[J].安徽科技學院學報，2007（3）：56-58.

[2]王建梅，蔣陽，李梅川，等.高校大型精密儀器公共服務平臺的建設與管理工作探析[J].合肥工業大學學報：社會科學版，2005（6）：32-35.

[3]邱琦，羅仲寬，呂維忠，等.國內外高校化學實驗室安全管理探究[J].廣州化工，2010（5）：272-274.

[4]潘信吉.高校實驗室開放管理系統的研究與應用[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：143-145，154.

[5]陳民助，吳玉蓉.儀器分析實驗室開放管理系統的設計與運用[J].高等教育發展研究，2010（4）：34-36.

[6]賀超波，陳啟買，石玉強，等.實驗教學數據管理與分析系統的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2012，29（1）：120-123，128.

[7]鮑敏秦.新時期高校實驗室安全管理探析[J].實驗室研究與探索，2011，30（11）：187-190.

[8]李訓文.基于網絡化虛擬儀器技術的傳感器實驗建設[J].實驗室研究與探索，2012，31（2）：87-90.

[9]鮑敏秦，張原，張雙才.高校化學實驗室安全問題及管理對策探究[J].實驗技術與管理，2012，29（1）：198-201.

[10]張靖，楊曉屴，范勝波.危險源安全預警研究[J].實驗技術與管理，2010，27（12）：214-217.