基于物聯網的實驗室危險化學品管理系統設計

張惠芹，周驥平，何朝龍，徐 文，胡學龍

(揚州大學 a.實驗室與設備管理處;b.信息化建設與管理中心，江蘇 揚州 225009)

0 引 言

高校實驗室危險化學品的安全管理是教學、科研可持續發展的重要保證，直接關系到廣大師生的身體健康和生命安全，是校園和社會安全穩定的重要組成部分。近些年來，由實驗室危險化學品所引發的實驗室安全事故，進一步彰顯了對實驗室危險化學品安全管理的重要性和緊迫性。為此，國務院發布了《危險化學品安全管理條例》第591號令，教育部下發了《關于進一步加強高等學校實驗室危險化學品安全管理工作的通知》。各個高校針對自身的實際，不斷加大對實驗室危險化學品安全管理的力度，完善管理體制和機制，取得了初步成效。隨著信息和網絡技術的不斷發展，以物聯網為基礎、以各種應用服務系統為載體，將教學、科研、管理和校園生活進行充分融合的智慧校園建設開始在各個高校應用與推廣。智慧校園的首要目標，就是通過物聯網技術，連接校園網中的各個物件。為高校實驗室危險化學品的安全管理提供新的思路、途徑和方法。為此，開展基于物聯網的智慧校園下如何提高危險化學品管理效能的問題探討[1-4]。

1 實驗室危險化學品管理的現狀分析

高校實驗室危險化學品管理一直是校園安全管理的重點和難點，但長期以來，我國高校因為受到管理理念、經費以及硬件設備等條件的約束，對實驗室危險化學品的管理還僅僅停留在加強制定規章、制度的層面上，尚缺乏有效的全面手段和方法，與新時期高校實驗室危險化學品的管理要求存在著較大的差距。

(1) 管理隊伍人手不足。目前，我國大部分高校沒有專職的安全管理部門，少數設有實驗室安全管理機構,更多的是掛靠在實驗室與設備管理處，一般也只有2～4名專職管理人員。學院實驗室的教師都是身兼實驗教學、管理和安全多項工作。危險品采購、使用、管理和報廢等工作不能完全按照要求分出專人管理，危險化學品管理工作的體量和管理隊伍成“倒三角”現狀,因此,很難深入、細致、專業地開展對實驗室危險化學品的管理工作[5-7]。與國外高校設有眾多管理人員的管理模式相差甚遠。

(2) 師生安全意識淡薄。隨著學校教學科研的發展和新媒體宣傳開展，大部分師生的實驗室安全意識已經有所提高。但還有部分師生安全意識淡薄。危險化學品采購不規范：不經審批擅自購買、為圖方便過量購買導致實驗室積存大量過期危險品；危險化學品保管不規范：實驗室環境雜亂、危險化學品擺放不符合規范、擅自存放違禁物品、安全通道不暢通以及實驗廢棄物處置不合理等都會埋下安全隱患。

(3) 管理手段相對落后。目前，實驗室危險化學品的管理手段相對落后，很多工作都要依賴人工操作才能完成。如：危險化學品的申購、領用、保管、以及“實驗室劇毒化學品專用申領單”“危險化學品實驗記錄”“危險化學品使用臺賬”“實驗室安全日查對照表”“實驗室月查、季查記錄本”等各類安全信息都仍然需要人工操作才能完成。包括日常提倡的“五雙制度”——雙人領取、雙人保管、雙人使用、雙本賬、雙把鎖制度在物聯網背景下也略顯落后。

2 物聯網背景下實驗室危險化學品管理優勢

物聯網的建設:①為廣大師生提供一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化定制服務；②將基于計算機網絡的信息服務融入學校的各個應用與服務領域，實現互聯和協作；③通過智能感知環境和綜合信息服務平臺，提供一個相互交流和相互感知的接口。因此，基于物聯網可以為實驗室危險化學品的管理提供新的途徑和方法[8]。

(1) 把好實驗室安全教育和準入關。 現有的實驗室安全教育和在線考試系統面向的對象較多，考核方式單一，學習的效果參差不齊。在物聯網的環境下，可以依托人臉檢測和人臉識別技術監控學習效果并及時給出個性化反饋信息。安全教育考核合格后，后臺數據及時更新，當實驗對象走進相應的實驗室時，大數據根據人臉識別即可真正實現實驗室的安全準入[9-11]。

(2) 提高工作效率節約人力物力。現有的以手工操作為主的危險化學品管理模式的缺陷主要表現在：牽扯人力物力較大，存量信息不精準，數據信息難共享，工作效率低。在物聯網的環境下，可以通過融入信息技術和物聯網技術改進工作模式，實現危險化學品的使用全程記錄、流向監控、存量精準統計的功能，實驗過程的相關數據也可以按照不同的要求自動生成報表，從而避免重復勞動，解放人力，大大提高工作效率。

3 物聯網背景下的實驗室危險化學品管理

(1) 對物聯網下實驗室危險化學品管理的再認識。物聯網下的實驗室危險化學品管理可以高速提高工作效率，減少人力物力。因此，從實驗室管理部門到學院實驗師生都要充分再認識到在物聯網環境下實驗室危險化學品管理的重要性和必要性，深刻了解物聯網環境下的實驗室危險化學品管理的特點和優勢，提升自身的相關知識、技術水平，積極做好應對工作。

(2) 加大相關設施的配備與投入力度。按照物聯網建設與實驗室危險化學品管理的要求，加大經費的投入力度，配齊攝像頭、電腦、顯示屏、服務器、掃描儀、話筒、音響、磁條、讀卡器等基礎設備；加快物聯網環境下相關管理系統和技術的研發進程；合理規劃新建實驗室總體布局，配備規范存儲空間，按照化學品類別有序排放，為實現物聯網管理提供基本保障。

(3) 促進危險化學品管理信息化網絡化。實驗室危險化學品管理向信息化網絡化的轉變，需要對現有的管理流程認真梳理，對現有的危險化學品全面檢查，查清家底，并設置信息化管理文件、列出庫存清單。為確保實驗室的安全，對于全面檢查出的廢棄危險品和長年積存棄用的化學品及時按照國家法定要求做好銷毀處置工作，另一方面加強危險品的采購前的控制與管理，嚴格做好源頭控制。

(4) 提高危險化學品使用和管理人員的綜合素質。實驗室危險化學品的使用和管理人員的綜合素質關系到實驗師生的人身安全和實驗室的財產安全。為確保危險化學品實驗的安全和有效過渡到物聯網環境下的管理，應積極提升實驗室危險化學品使用和管理人員的綜合素質。①對相關人員進行實驗室專業知識的系統培訓，以便系列了解危險化學品的危害性，指導使用和管理人員樹立良好的職業道德，養成規范的實驗習慣和管理理念。②積極做好相關人員信息化網絡化技術的技能培訓。掌握物聯網下的信息采集、設備使用、人機互動等工作應用，確保物聯網環境下實驗室危險化學品管理模式的順利實現。

4 物聯網環境下的實驗室危險化學品管理模式

(1) 普及實驗室安全教育模式。實驗室安全教育是實驗室危險化學品管理的首要環節。在基于學習者的安全知識掌握情況、研究方向、學習興趣、個人特長等個性特征的基礎上，通過智能教學、智能考試系統、虛擬現實技術等提供個性化的學習資源、學習路徑和考核方式。運用傳感技術捕捉學生的面部表情、聲音、動作等可察因素和行為，綜合運用心理學和認知科學等知識進行情感計算，在與學生的交互過程中實現情感的感知、識別、調節和預測，積極調節學生的學習情感，達到提高安全意識、普及安全知識、規范安全行為的教育效果。

(2) 規范危險化學品申購模式。為簡化危險化學品申購流程，縮短申購周期，做好危險化學品的源頭管控，采用在微信平臺上線智能客服。該客服不僅能夠完成程式化的人機對話，還具有學習功能和動態統計功能。可以運動人臉識別和語音交互等技術會話，結合國家的相關法律法規，實現危險品申購流程解讀、申購業務辦理、學校危險化學品庫存量統計和查詢、安全知識宣講等功能，主動提醒申購者使用申購危險化學品的注意事項。

(3) 實行危險化學品全過程管理。目前一般高校危險品采購和管理都是按照傳統模式，“五雙”管理中要求建立的兩本賬(庫房一本賬、使用一本賬，分別以紙質版、電子版兩種形式實時登記)，并在保險柜、藥品柜外部貼上柜內所存物品清單等。在信息技術迅猛發達的大時代背景下，這樣的管理手段已經有些落后。只有通過網絡綜合管理平臺結合物聯網技術才能實現對危險品安全精細化管理。

危險化學品全生命周期的管理就是通過對危險品的申購—領用—使用—回收—銷毀全周期信息記錄和控制使各類危險品全程受控；初步設計的危險化學品采供管理系統管理模式總體框架如圖1所示。

圖1 危險化學品全生命周期管理的總體結構

從危險品的申購到審批和領用以及存量統計均能通過管理平臺完成。平臺通過角色分工和授權管理，體現三級安全管理體系。前期利用統一字典庫加有條件搜索，實現不同廠家價格比較。危險化學品通過平臺申購后可以自動生成審批單，學院、保衛處、設備處等監管部門實行網上審批和監管，同時通過二維碼加密技術，能夠實現與財務處報銷對接(見圖2)。

圖2 危險化學品管理平臺應用

通過危險化學品管理平臺方便了實驗室購買、建立電子臺賬、查看統計存量申請回收等，方便學院查看危險化學品購買使用情況、查看使用臺賬和管理審批監管，保衛部門可查看全校危險化學品存儲情況。采購管理部門可以進行廠商管理、系統維護、購買審批、使用監管及回收處理等。廠商可進行銷售商品管理、商品價格調整、訂單審核、促銷管理等應用。通過物聯網技術與手段對危險化學品的入庫登記、領用及使用流量等環節實行監控，數據實現交互和共享，將使實驗室危險化學品管理發揮更大的效能和便捷。

后期，學校將智能家居技術引用到實驗室危險化學品管理，實現智能煙霧(有害氣體)報警器、獲取防爆燈具、實驗室溫度智能調控等智能產品和智能燈光、門窗、通風系統等組成全套智能化系統，同時兼顧獲取實驗對象的體重、心跳、血壓、呼吸等實時信息，確保危險化學品實驗的安全性。物聯網可以給實驗室危險化學品管理提供極大的便捷[12-15]。

5 結 語

目前，高校實驗室危險化學品管理工作形勢嚴峻，探索實驗室危險品管理新思路是學校教學科研發展的需要，也是全體師生人生安全和學校財產安全的保障。物聯網下高校實驗室危險化學品管理工作還有很多具體的問題值得探討，亟待解決。同時，還需要政策和相關制度的同步完善。物聯網向實驗室危險化學品管理滲透的同時，實驗危險化學品的硬件設施和軟件環境還應跟上。作為實驗室管理人員、教師和學生必須積極應對物聯網帶來的變革，主動自我調整并借助先進技術的優勢和潛能，提升教學和管理水平，為學校發展助力。