大型儀器共享系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的對(duì)接與應(yīng)用

劉淑云， 胡美琴， 王文君， 劉洪顏

（山東大學(xué)資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理部，濟(jì)南250100）

0 引 言

科學(xué)儀器設(shè)備是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的硬件基礎(chǔ)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，共享經(jīng)濟(jì)逐步盛行，大型儀器資源的共建共享已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)。為此，國(guó)務(wù)院、發(fā)改委、財(cái)政部、教育部、科技部、海關(guān)總署等單位頒布一系列文件［1-2］，要求加強(qiáng)科技資源開(kāi)放服務(wù)，建立健全高校、科研院所的科研設(shè)施和儀器設(shè)備開(kāi)放運(yùn)行機(jī)制，引導(dǎo)科研機(jī)構(gòu)向社會(huì)開(kāi)放服務(wù)。將價(jià)值50萬(wàn)元及以上的大型儀器納入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，有效提高大型設(shè)備的利用率，降低科技創(chuàng)新成本，提升企業(yè)或創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)能力，促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，更好地對(duì)大型儀器設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化管理，促進(jìn)我國(guó)高校和科研院所科技資源開(kāi)放共享和優(yōu)化配置，進(jìn)一步提升我國(guó)大型科學(xué)儀器設(shè)備共享工作水平。

1 高校大型儀器設(shè)備管理的現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)針對(duì)大型設(shè)備重復(fù)購(gòu)置、共享率低等問(wèn)題，歸納總結(jié)開(kāi)放共享的共性發(fā)展規(guī)律和內(nèi)在機(jī)制，開(kāi)展不同開(kāi)放共享模式的比較研究，探索高校儀器設(shè)備開(kāi)放共享的道路，調(diào)研國(guó)內(nèi)外各類大型科學(xué)儀器共享平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，圍繞高校大型設(shè)備開(kāi)放共享設(shè)立重點(diǎn)課題，研究開(kāi)發(fā)各具特色的管理信息系統(tǒng)，建設(shè)最具共性和跨地區(qū)的網(wǎng)上大型設(shè)備的共享系統(tǒng)，充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備在為教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)的作用，為大型儀器共享管理起到重要作用。而現(xiàn)有的大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)如美國(guó)伯克利實(shí)驗(yàn)室、中科院、教育部CERS項(xiàng)目等，局限于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)連接，不能真正實(shí)現(xiàn)將管理單位的服務(wù)平臺(tái)統(tǒng)一納入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，有必要采用新技術(shù)和新理念開(kāi)發(fā)“大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)”［3-4］。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)建設(shè)模式

本系統(tǒng)研制以軟件工程和項(xiàng)目管理的理論為指導(dǎo)，研究該系統(tǒng)的概念模型、邏輯結(jié)構(gòu)與功能劃分，關(guān)注項(xiàng)目、人員、成本、進(jìn)度、質(zhì)量等要素，完善管理環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤、集中監(jiān)控管理，通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)形成接口，實(shí)現(xiàn)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)與在線服務(wù)平臺(tái)的深度融合，打通作業(yè)流程和數(shù)據(jù)流動(dòng)渠道，形成平臺(tái)之間管理、服務(wù)、評(píng)價(jià)等功能有機(jī)銜接，真正將大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)統(tǒng)一納入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)和信息資源共享［5］。

此系統(tǒng)依托國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)建設(shè)在線服務(wù)平臺(tái)，利用功能模塊和技術(shù)支持進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；管理單位依據(jù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接規(guī)范設(shè)計(jì)、建設(shè)在線服務(wù)平臺(tái)；單位通過(guò)數(shù)據(jù)填報(bào)、批量上傳、數(shù)據(jù)接口等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)填報(bào)，并向社會(huì)公布。

2.2 大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

圖1為大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)流程示意圖。

2.3 在線服務(wù)平臺(tái)主要功能

在線服務(wù)平臺(tái)由大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)及國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)兩部分組成。依據(jù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的要求，管理單位安排專人負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)報(bào)送工作，在確保數(shù)據(jù)真實(shí)、完備和有效性的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)填報(bào)、批量上傳或數(shù)據(jù)抓取接口等方式，將科研設(shè)施與儀器信息、開(kāi)放共享制度、運(yùn)行服務(wù)記錄、儀器預(yù)約即時(shí)信息等內(nèi)容同步報(bào)送到國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，并向社會(huì)公布［6］。

圖1 大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)流程圖

國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)支持管理部門對(duì)所屬管理單位科研設(shè)施與儀器分布、利用和共享情況等信息進(jìn)行監(jiān)督管理，收集用戶對(duì)服務(wù)的評(píng)價(jià)和意見(jiàn)并提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能；針對(duì)主管部門的統(tǒng)計(jì)分析需求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于GIS地圖的展示效果，實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和相同條件下，多個(gè)同級(jí)單位的對(duì)比、分析［7］。

（1）資源導(dǎo)航功能。在線服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站對(duì)內(nèi)容和服務(wù)功能加以梳理、概括和分類，設(shè)計(jì)多種頻道和欄目，方便用戶快速準(zhǔn)確查找到需要的信息。

（2）信息檢索與搜索功能。允許用戶根據(jù)需要，輸入相應(yīng)的檢索條件或關(guān)鍵字，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)檢索，快速高效的獲取信息資源。

（3）預(yù)約申請(qǐng)功能。在線服務(wù)平臺(tái)通過(guò)預(yù)約申請(qǐng)流程，對(duì)用戶的預(yù)約信息進(jìn)行審核和處理，方便用戶申請(qǐng)使用科研設(shè)施與儀器。

（4）投訴與評(píng)價(jià)功能。在線服務(wù)平臺(tái)具備用戶評(píng)價(jià)、投訴等功能。用戶通過(guò)在線服務(wù)平臺(tái)對(duì)管理單位提供的服務(wù)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)、投訴，處理結(jié)果可追溯。

（5）信息發(fā)布功能。通過(guò)信息發(fā)布，使用戶實(shí)時(shí)了解管理單位科研設(shè)施與儀器的在線運(yùn)行現(xiàn)狀和可預(yù)約的服務(wù)內(nèi)容和服務(wù)時(shí)段。

（6）用戶管理功能。在線服務(wù)平臺(tái)通過(guò)用戶注冊(cè)登錄方式，對(duì)用戶的身份和操作進(jìn)行監(jiān)控和管理，保證系統(tǒng)的安全性。

（7）評(píng)估考核。主管部門根據(jù)評(píng)價(jià)考核體系和指標(biāo)內(nèi)容，自動(dòng)搜集相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)管理單位科研設(shè)施與儀器開(kāi)放共享情況進(jìn)行綜合比對(duì)、定量評(píng)估，形成評(píng)估考核結(jié)果。

3 大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接

3.1 具體實(shí)施方式

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)，屬于平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，主要目的在于完成國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)信息集成、信息展示、在線服務(wù)、管理評(píng)價(jià)、評(píng)估考核等模塊的開(kāi)發(fā)，開(kāi)展系統(tǒng)測(cè)試。

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接的構(gòu)建，遵循頂層設(shè)計(jì)的原則和思路，有利于儀器設(shè)備的整體規(guī)劃、合理布局、互相補(bǔ)充、有主有次，避免大型儀器重復(fù)購(gòu)置，提高學(xué)校投資效益。通過(guò)加強(qiáng)校級(jí)分析測(cè)試公共服務(wù)平臺(tái)、院系級(jí)學(xué)科研究平臺(tái)的規(guī)劃建設(shè)，分層次構(gòu)建大型儀器公共服務(wù)體系，以資源系統(tǒng)虛擬整合為主線，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)搭建科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)，達(dá)到整合資源、提高效益的目的［8-10］。

基于資源調(diào)查數(shù)據(jù)，將所有符合條件的科研設(shè)施與儀器均納入統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理，并根據(jù)科研設(shè)施與儀器功能分類建立數(shù)據(jù)庫(kù)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)管理，關(guān)鍵工作是信息數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，便于與其他系統(tǒng)對(duì)接，目的在于實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備的信息采集、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果列表、傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化、分析的自動(dòng)化、圖形的直觀化，以便提高管理工作的有效性、針對(duì)性，提高大型設(shè)備的利用率，為資源的優(yōu)化配置提供依據(jù)［11-12］。

系統(tǒng)接口基于HTTPS協(xié)議及WebService技術(shù)開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)在數(shù)據(jù)、服務(wù)兩個(gè)方面的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)將“大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)統(tǒng)一納入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)”的要求，提高儀器數(shù)據(jù)上報(bào)的效率，更加有效地構(gòu)建大型儀器的共享服務(wù)［13-14］。

（1）在線服務(wù)平臺(tái)內(nèi)容。單位簡(jiǎn)介、相關(guān)資質(zhì)、開(kāi)放共享制度、科研設(shè)施與儀器信息、服務(wù)項(xiàng)目、運(yùn)行服務(wù)記錄、用戶評(píng)價(jià)等內(nèi)容。

（2）數(shù)據(jù)信息報(bào)送內(nèi)容。管理單位基本信息，儀器設(shè)備開(kāi)放共享制度信息，四大類科研設(shè)施與儀器基本信息（科研設(shè)施、儀器中心、服務(wù)單元、單臺(tái)套），儀器設(shè)備共享服務(wù)記錄信息，利用儀器設(shè)備開(kāi)展科研項(xiàng)目等活動(dòng)所產(chǎn)生的成果信息。

3.2 大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的對(duì)接

國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)采用分層建設(shè)、分級(jí)管理、分工負(fù)責(zé)的建設(shè)思路。其中，國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)、地方平臺(tái)和部門平臺(tái)以管理為主，管理單位大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)在線服務(wù)平臺(tái)以服務(wù)為主，共同構(gòu)成一個(gè)完整的服務(wù)體系。

我校大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)包括大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)、國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)、對(duì)接接口。對(duì)接系統(tǒng)是依據(jù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接接口規(guī)范，形成接口，使國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)與山東大學(xué)大型儀器共享在線服務(wù)平臺(tái)相互融合，打通作業(yè)流程和數(shù)據(jù)流動(dòng)渠道，使平臺(tái)之間管理、服務(wù)、評(píng)價(jià)等功能有機(jī)銜接，將山東大學(xué)的服務(wù)平臺(tái)信息納入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)［15-16］。

3.3 基于SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢優(yōu)化方法

如何設(shè)計(jì)高效合理的查詢語(yǔ)句，優(yōu)化查詢語(yǔ)句的方法已成為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中值得深入研究的一個(gè)問(wèn)題。本系統(tǒng)從改善用戶SQL查詢語(yǔ)句的角度入手，提出了SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中優(yōu)化查詢的解決方案。

業(yè)務(wù)查詢的數(shù)據(jù)庫(kù)屬于業(yè)務(wù)管理模塊，數(shù)據(jù)的管理工作在業(yè)務(wù)管理模塊，網(wǎng)站系統(tǒng)中只需要考慮網(wǎng)上業(yè)務(wù)查詢的實(shí)現(xiàn)。查詢實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

（1）FORM表單提交到Web服務(wù)器；

（2）Web服務(wù)器中的ASP程序獲得關(guān)鍵字；

（3）ASP程序通過(guò)SELECT語(yǔ)句從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得需要的數(shù)據(jù)，其中查詢條件使用LIKE＇%KEWWORDS%＇形式從而實(shí)現(xiàn)模糊查詢，例如大型儀器共享查詢使用如下SQL語(yǔ)句：

sql ＝ ＂Select*From wz＿dajinggui where儀器名稱like ＇%＂＆ keywords＆ ＂%＇order by bianhao＂

（4）ASP程序?qū)⒉樵兘Y(jié)果以HTML的形式發(fā)送的INTERNET用戶的瀏覽器中。

（5）INTERNET用戶解釋HTML，查詢結(jié)果最終顯示給INTERNET用戶。

（6）組合條件查詢模型為：ЛA（δB（Ri））A 為任選數(shù)據(jù)項(xiàng)，B為用戶輸入組合條件，R為統(tǒng)計(jì)域，大型儀器共享數(shù)據(jù)庫(kù)，Ri查詢值域。

3.4 實(shí)現(xiàn)預(yù)約功能的技術(shù)

（1）用戶信息的授權(quán)和訪問(wèn)。國(guó)家平臺(tái)不提供實(shí)際的預(yù)約下單功能，當(dāng)用戶預(yù)約一臺(tái)儀器時(shí)，需要跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的單位平臺(tái)去下單，而一般單位平臺(tái)只有注冊(cè)用戶才可以下單預(yù)約，為了用戶預(yù)約流程的流暢，需要國(guó)家平臺(tái)將當(dāng)前用戶的信息發(fā)送到單位平臺(tái)，使單位平臺(tái)將這個(gè)賬號(hào)和自己平臺(tái)的合法賬號(hào)綁定起來(lái)，便于以后該用戶再次預(yù)約時(shí)，可以直接登錄綁定賬號(hào)進(jìn)行預(yù)約。而為了保證用戶信息的安全以及可信，我們采用oauth2.0協(xié)議來(lái)進(jìn)行用戶信息的授權(quán)和訪問(wèn)［17-18］。

（2）oauth2.0服務(wù)接口訪問(wèn)模型。① 學(xué)校大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)接收到來(lái)自國(guó)家平臺(tái)用戶的訪問(wèn)（預(yù)約服務(wù)地址是單位平臺(tái)提交的，通過(guò)該地址判定本次訪問(wèn)是否來(lái)自國(guó)家平臺(tái)用戶），并且此用戶在單位平臺(tái)處于未登錄狀態(tài)。② 學(xué)校大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)將本次訪問(wèn)重定向到國(guó)家平臺(tái)的authorize接口，國(guó)家平臺(tái)返回code到單位平臺(tái)注冊(cè)的回調(diào)地址（redirect＿url）。③ 學(xué)校大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)用獲得的code，去訪問(wèn)國(guó)家平臺(tái)的token接口，獲得token令牌。④學(xué)校大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)用token令牌，去訪問(wèn)國(guó)家平臺(tái)的resource接口，獲得用戶信息userinfo［19］。

3.5 系統(tǒng)的主要特征

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)之間設(shè)有對(duì)接接口，此對(duì)接接口基于HTTPS協(xié)議，使用WebService技術(shù)開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)在數(shù)據(jù)、服務(wù)兩個(gè)方面的對(duì)接。

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)用于提供單位簡(jiǎn)介、相關(guān)資質(zhì)、開(kāi)放共享制度、科研設(shè)施與儀器信息、服務(wù)項(xiàng)目、運(yùn)行服務(wù)記錄、評(píng)估考核等。

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接系統(tǒng)用于針對(duì)主管部門的統(tǒng)計(jì)分析需求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于GIS地圖的展示效果；用于實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；用于實(shí)現(xiàn)相同條件下，多個(gè)大型儀器所屬單位的對(duì)比、分析［20］。

3.6 有益效果

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接的構(gòu)建是促進(jìn)資源共享，支持科技創(chuàng)新的有效途徑。共享支撐平臺(tái)有利于推動(dòng)跨部門的學(xué)術(shù)交流，有利于合作研究，形成實(shí)驗(yàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有利于加強(qiáng)高校研究院所與社會(huì)的聯(lián)系，促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化，為政府決策提供咨詢，不僅提高儀器設(shè)備的使用率，而且一定程度上體現(xiàn)學(xué)科實(shí)力和學(xué)校科研能力，大型儀器設(shè)備的開(kāi)放共享取得了一定成效，較好地支撐和服務(wù)學(xué)校“雙一流”建設(shè)和地方發(fā)展。我校在科技部、財(cái)政部和教育部辦公廳關(guān)于中央級(jí)高校和科研院所重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開(kāi)放共享評(píng)價(jià)考核工作中，順利通過(guò)科技部、教育部實(shí)地考察，考核結(jié)果為優(yōu)秀。

4 結(jié) 語(yǔ)

大型儀器共享服務(wù)系統(tǒng)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)對(duì)接，有效調(diào)動(dòng)大型科學(xué)儀器設(shè)備依托單位和用戶參與共享的積極性，不僅為管理層的分析決策和宏觀調(diào)控提供可視化、規(guī)范化、系統(tǒng)化、智能化和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化的技術(shù)支撐，為學(xué)校優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行整體規(guī)劃和統(tǒng)一建設(shè)提供依據(jù)，有效地提高大型設(shè)備管理者的工作效率和管理水平，充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)了大型儀器設(shè)備資源共享支撐平臺(tái)的高效、良性和可持續(xù)運(yùn)行。