實驗室智能化開放過程管理系統的設計

張增敏 謝嘉 王世明

摘要：為了更好地提高學生的自主實驗和實踐創新能力，建立開放式實驗教學新體系，實現對實驗室開放使用的全過程管理，減輕對實驗室管理人員的工作負擔，提高工作效率和開放服務水平，從而設計了實驗室智能化開放過程管理系統。

關鍵詞：實驗室;智能化;開放過程管理

中圖分類號：G647? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）44-0009-02

一、實驗室開放管理的必要性

實驗室是高校辦學三大支柱之一，承擔著教學、科研和社會服務的重要職責。開放實驗是學校深化教育教學改革，豐富校園文化科技氛圍，培養學生創新精神與實踐能力，提高人才培養質量的重要手段。通過參與多種形式的開放實驗，能使廣大學生有更多的機會動手實踐，幫助學生學習收集處理信息方法，提高分析問題、解決問題的能力，掌握學科的基本研究方法，培養創新精神和創新思維習慣。實施開放式實驗教學，要解決的核心問題是實驗室管理問題，如實驗的預約和資源的查詢、使用過程的監控與管理、使用記錄的收集與分析匯總、開放的安全管理、師生相互交流等。要做好這些工作，單靠手工操作肯定不行，必須有一套先進的智能化的開放過程管理系統予以支持，以實現實驗室的時間、空間的全面開放，對實驗室進行科學的信息化管理，提高工作效率和管理水平。

二、實驗室開放過程管理系統設計

（一）系統設計

實驗室開放過程管理包括對實驗室與儀器設備開放的過程管理、查詢及統計報表管理等，充分利用了學校的實驗室資源并整合智能數據采集終端、分布式電源集中控制管理終端、實驗視頻監控管理終端、實驗語音交互通訊終端等硬件系統，為實驗室開放提供有力保障，為教學評估和實驗室評估提供翔實數據，為實驗中心的宏觀管理和科學決策提供依據，保證實驗室管理與使用的規范化。系統的功能結構圖如下圖所示。

（二）基礎數據管理

儀器設備是學校最基本的物質條件，是搞好教學、科研工作的重要保證，大型精密儀器設備更是培養高、精、尖人才的重要條件之一。因此搞好儀器設備的管理就需要有一個完善的管理機制。本系統內的基礎數據的管理包含儀器設備基礎數據管理和查詢管理。基礎數據管理主要是對儀器設備、家具、軟件和無形資產的報賬管理;對儀器設備卡片、家具卡片、建筑卡片和軟件卡片的卡片管理;對實驗室工作人員和實驗室基本情況的實驗室基本情況管理。查詢管理可以對名稱、規格、價格、型號、安置地點、部門、保管人、使用人、生產廠家、供貨商等進行查詢管理。可以按條件進行選擇查詢，系統自動生成明細表等。

（三）實驗室開放過程管理

開放管理模塊包括儀器設備開放管理、實驗室開放管理、項目開放管理、費用管理、信譽積分管理等幾個部分，涵蓋實驗開放管理的各個環節，以確保實驗開放的有序性和規范性。儀器設備開放管理是對設備開放進行設置，可以對設備進行預約，管理員可以對預約進行審批，也可以提供對外服務。實驗室開放管理以實驗工位為基本預約單位，實現對實驗室的開放。可以通過刷卡數據采集、門禁、視頻監控等輔助硬件的集成聯動管控學生實驗全過程，保證開放安全，并且支持實驗工位智能分派功能。項目開放管理對科研、創新實驗項目進行發布、申請、審核、立項、中期評審、驗收結題，成果匯編實現完整的流程化管理。費用管理提供基于個人賬戶和項目賬戶的費用管理。信譽積分管理對在實驗過程中用戶隨意預約占位、占時間、占用實驗室資源、違規操作、破壞實驗室制度等行為，管理員可扣除一定的信譽積分進行管理。

（四）智能門禁管理

通過實驗室開放過程管理系統與智能數據采集終端、分布式電源集中控制終端、實驗視頻監控終端、實驗語音交互通訊終端等硬件系統的聯動，實現對儀器設備及實驗室開放中的全過程管理與控制。具體管理方式是：學生進入實驗室前在數據采集終端機刷卡認證身份，身份認證后系統自動控制門禁開門，同時通過分布式電源集中控制終端打開學生預約的儀器設備的電源，實驗視頻監控終端自動對學生實驗的全過程狀態監控與錄像;實驗結束后學生正常關閉儀器設備的電源，在刷卡退出時系統檢測設備無電流負載后正常退出。系統自動將本次使用記錄自動保存到服務器，以供日后數據匯總與統計使用。

（五）遠程電源控制管理

通過分布式遠程電源集中控制終端，實現網絡遠程對儀器設備供電與斷電的控制，結合實驗室開放綜合管理平臺并與智能數據采集聯動實現刷卡進入時對指定設備供電，刷卡退出時判斷設備運轉狀態并給予提示或拒絕斷電，保證設備安全。并可實時監測設備運行狀態。

（六）遠程智能視頻監控管理

結合實驗室開放綜合管理平臺，通過視頻監控設備，實現開放性實驗室的無人值守管理以及實驗室開放后對學生實驗行為的全過程管理。可根據預約或學生使用記錄自動將監控視頻保存到系統視頻服務器中，可供日后查詢實驗室使用記錄。

（七）實驗室培訓考核管理

實驗室培訓考核管理模塊主要設置儀器設備培訓開設調查;大型儀器設備培訓報名、在線培訓及培訓考核;培訓資料下載與學習（使用手冊、視頻資料等）。

（八）報表與查詢管理

報表與查詢管理模塊提供用戶個人信息及歷史使用記錄的查詢;提供實驗預約記錄與審批結果查詢;提供實驗收費記錄查詢與統計;校、院、系各級領導可授權查看所有實驗室的人、財、物狀況及匯總信息;學生實驗考勤記錄與成績查詢統計。

三、結語

為了更好地提高學生自主實驗和實踐創新能力，建立開放式實驗教學新體系，實現對實驗室開放使用的全過程管理，減輕對實驗室管理人員的工作負擔，提高工作效率和開放服務水平，通過開發“實驗室智能化開放過程管理系統”，實現對實驗室開放、實驗人員和實驗儀器設備使用的全過程管理，讓實驗室預約、大型儀器設備預約和技術服務預約等規范化、流程化、信息化，有效提高實驗儀器設備尤其是大型儀器設備的使用率。

實驗室智能化開放過程管理系統可以對實驗室開放、實驗人員和實驗儀器設備使用的全過程管理。實現實驗室管理的規范化、流程化和信息化，提高實驗室的教學質量、科研水平和對外服務水平，為實驗室的宏觀管理和科學決策提供依據，為實驗室開放提供有力保障。

參考文獻：

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