高校實驗室安全信息化建設探究

衛飛飛， 石 琦， 鐘 沖， 曹玉潔

（西南交通大學資產與實驗室管理處，成都610031）

0 引 言

高校實驗室是開展教學、科研工作的重要場所，是“雙一流”建設的重要陣地，承擔著人才培養、科學研究、社會服務等重要職能，高校實驗室安全則是一切活動的前提保障，安全管理重在預防、安全問題不容忽視。盡管高校越來越重視實驗室安全管理，但因工作方法手段比較陳舊，仍然存在風險辨識不全面、隱患治理不到位、安全教育不深刻、應急措施不健全等問題［1-2］，導致近年來安全事故時有發生。

傳統安全管理模式的弊端逐漸顯現，具體體現在數據管理難度大、工作量大、數據信息缺乏共享等［3］，并且過度依賴人的作用，單純靠人力完成不僅耗費時間精力，還會產生疲勞懈怠情緒導致失誤，并且在管控的實時性、數據的全面性、預警的前瞻性等方面都面臨困難，難以實時關注實驗室所處狀態、無法全面準確掌握所需要的各類數據、很難預先辨識可能面臨的潛在風險。在互聯網信息技術迅速發展的背景下，利用現代化先進技術構建實驗室安全信息化管理體系，對于提升高校安全管理水平具有重要作用。

1 國內高校實驗室安全信息化現狀

清華大學基于人、法、防、保、育、查安全管理六要素［4］，在實驗室安全教育與考試、危化品全生命周期管理、安全監控與報警等方面廣泛應用信息化手段，特別是其開發的實驗室安全系統，能適應PC 端與移動端的需求，形成檢查計劃、檢查審核、隱患記錄、報告生成、整改下達、完成回復閉環全流程管理［5］。

北京大學圍繞實驗室技術安全、校園環境保護和師生職業健康防護（“環安健”）［6］，依托信息化系統支撐，創新性地引入了實驗室房間作為安全管理的基本單元，重點解決了安全宣傳與教育、安全檢查與治理、實驗試劑和耗材的全過程管理管理難題［7］，并且注重職業健康防護與實驗環境保護。

浙江大學實驗室安全管理系統建立了實驗室人員（人）、實驗室內物品（機）和物理房間地址（環）數據平臺，完整呈現了全校所有實驗室人員、化學品和儀器設備，同時掌握了每一瓶化學品、每一臺儀器設備的來源與狀態，實現安全管理零死角，另外還采取“人人參與”的自我維護方式及時更新確保數據準確性［8］。

南開大學構建了實驗室安全信息化管理體系，包含信息管理、教育與考試、生化試劑網上商城、安全監測預警、安全文化網絡五個子系統，有效提升了安全管理水平［9］。

天津大學以全生命周期管理為基本設計理念，充分利用大數據、物聯網、信息筑構模型等新技術，圍繞安全管理打造了實驗室運行管理保障體系［10］。

華東理工大學利用“大數據”分析幫助安全管理，以安全考試為例，將學生安全教育情況匯總反映到校、院、系，并開展橫向、縱向分析和趨勢預警，直觀地顯示，便于持續改進［11］。

2 實驗室安全信息化存在的共性問題

近年來，各高校逐漸重視實驗室安全信息化管理，自主研制開發或協同專業廠商共建，建成了包括實驗室門禁、安全準入考試、安全網絡課程、危險化學品管理等功能的安全管理系統，管理人員可以使用電腦、手機等終端更為方便地開展工作，初步實現了安全管理信息化，使得安全管理效率大大提升，但在信息化建設過程中，還存在著以下不足。

（1）集成度較低。現有安全管理相關功能模塊種類繁多、供應商不同，各自獨立，大多呈現“信息孤島” 狀態［12］，不利于信息數據共享共用，管理者要面對多個系統管理維護，使用者要在不同系統經常重復工作，系統便捷度、用戶體驗度有待進一步提升。

（2）統一度較弱。學校、學院、實驗室三級往往各自分頭建設，缺乏統一規劃，不能形成合力。既容易軟、硬件重復投入造成不必要的浪費，又無法形成高效、順暢、統一的安全數據信息流，全面實時掌握學校安全狀態，從而降低了安全管理效率。各級管理者之間還需通過手工方式對接，管理一體化有待加強。

（3）創新度不足。已建立的系統大多仍處于人操作計算機的初級階段，物聯網、AI 人工智能、云計算、手機移動終端應用等新技術綜合運用不足，安全監控及預警功能較弱，導致安全管理人員接受度不高，信息化手段在全校推廣并做到全覆蓋的難度較大。

3 實驗室安全信息化建設思考與探索

統計顯示，高校實驗室安全事故主要類型包括爆炸、火災、中毒［13］，事故發生地點集中在化學、生物、電氣、醫學實驗室以及危險化學品庫房［14］，事故形成原因歸結為多個不安全操作行為相互疊加影響所致［15］。所以，實驗室安全信息化建設的關鍵在于建立事故隱患防控體系；建設的重點在于事故頻發的高風險實驗場所；建設的難度在于形成全校統一的數據平臺。通過相關動態數據進行動態分析處理，做到智能管控、提前預警、主動防御，避免危險行為的疊加最終釀成事故。同時對運行數據進行挖掘和分析，還可以對各實驗室運行效能、實驗室隊伍配置、未來學校實驗室建設規劃提供決策依據。鑒于此，在“雙一流”建設背景下，學校提出了構建以實驗室安全預警為核心的實驗室綜合管理平臺（見圖1）。該平臺以實驗室安全為主線，圍繞實驗室安全預警核心，力圖實現全方位、全過程、全覆蓋的安全管理。

3.1 建立統一平臺，服務一流建設

圖1 西南交通大學實驗室安全管理統一平臺構架

圖2 西南交通大學實驗室安全管理統一平臺功能

當前實驗室安全管理模塊種類繁多，且不同的供應商各有擅長與優勢，在高校加速信息化建設的背景下，將現有的系統推倒重建不切實際，多平臺集成融合才是當前需要解決的問題。學校基于數字化校園的“統一身份認證”系統，啟動了統一實驗室管理綜合平臺建設（見圖2）。該平臺集成安全管理相關的各個子系統，使用人員工號（或學號）身份識別登錄平臺后，通過預設學校、學院、實驗室三級管理者和安全員、學生等角色落實各個功能模塊的權限和各級安全責任。與校內資產、教學、人事、財務、學工等信息系統有效對接，信息共享，實現基本做到與實驗室有關管理業務一站式辦公。與教務系統對接，整合了實驗教學排課、實驗競賽活動發布等功能，實驗室開放時段、使用頻率一目了然，空閑時段實驗室自主開放，通過預約申請使用；與財務系統對接，實現了化學品耗材申購報銷網上辦理，既從源頭上記錄了化學品耗材的采購信息做到來源清晰可追蹤，也方便了師生進行網上預約報銷；與人事系統對接，掌握實驗室隊伍基本信息和人員變動情況；與大型儀器共享系統對接，掌握貴重設備運行保養狀態。總體上實現了以安全管理為主的實驗室管理全覆蓋，為學校提供有關實驗室建設發展的決策支持。

3.2 構建先進體系，做好一流保障

實驗室安全管理重在預防，借助現代化技術，能夠達到對于可能發生事故有效防控的目的。為此，學校圍繞以下功能持續推進信息化建設，所有功能集成嵌入統一平臺。

（1）全面掌握實驗室物理數據。利用GIS實驗室地理信息，基于校區3D地圖，準確顯示每個實驗室分布狀況與詳細情況，有效管控實驗室物理信息；基于學校分級管理辦法，色彩分明的顯示每個實驗室的所屬類別、風險等級、危險源、可能產生的危害、預防措施等；與校內人事、設備資產等系統對接，自動更新實驗室人員、設備信息。在此基礎上，各實驗室從事危險化學品、特種設備等特殊崗位工作人員的培訓情況、特種設備的維修和年檢記錄等信息，一張網絡地圖清晰展示了學校實驗室全貌，讓實驗室安全管理人員做到心中有數。

（2）實時了解實驗室使用狀態。利用物聯網技術，通過實驗室門禁開關狀態，對實驗室使用時段、效率統計分析；通過授權程序，僅允許有教學、科研任務的師生員工持校園一卡通刷卡識別身份進入，對于未通過安全考試的以及其他無關人員刷卡無效限制進入；實驗室在教學、科研以外時段通過平臺開發共享，有實驗競賽、論文設計等需求的人員預約成功后在共享時段內刷卡進入；利用鷹眼視頻系統，對進入實驗室區域人員精準識別，發現身份不明啟動聲光報警。

（3）智慧監測實驗室安全狀況。安裝視頻監控、氣體探測、溫度濕度檢查等硬件裝置，利用云平臺重點監測材料、生物、醫學、環境、電氣、等專業實驗室，特別是存放或使用危險化學品、壓力容器、貴重儀器設備、特種設備等區域，借助AI 人工智能對溫度、濕度、水壓、電流強度、氣體濃度等實時環境狀態進行檢測。當其超過預設閾值時，啟動聲光報警，并立即通過可視化動態視窗、移動終端信息提示等方式直接向所處實驗室安全責任人報警，同時自動切斷水電、開（關）房門；此外利用紅外測溫技術，對進入實驗室區域人員的體溫快速篩查，溫度異常報警，可有效應對“新冠”疫情防控。

（4）隨時開展實驗室安全檢查。開發安全檢查相關APP、微信小程序，為廣大師生提供更便捷的安全工作參與方式。隨時發現、記錄并反饋實驗室安全隱患，現場上傳圖片，問題描述可模糊匹配教育部檢查要點。同時，各級安全管理者可以通過電腦、手機隨時查看自身管理權限內的實驗室安全巡查報告和整改通知。對發現的問題，借助云視頻監控技術進行遠程核查，迅速通知有關人員處置整改，并及時反饋；此外，基于實驗室不同風險等級，系統還對其設置不同巡檢周期的自動觸發提醒；對從事危險化學品、特種設備等特殊崗位工作人員資質證書、特種設備年檢到期時間設置自動觸發提醒。在系統中形成閉環、全流程、高效的實驗室安全管理，確保所有實驗室一直處在有效管控之中。

（5）重點加強實驗化學品管理。化學品管理是高校實驗室安全管理的難點，容易引起常見的爆炸、火災等事故，對于化學品管理，建立了一套從申請、采購、入庫、領用、處置全過程管理的系統，申請單位和相關職能部門在網上完成申請和審批環節提高辦事效率，在系統入庫商家選擇商品采購確保來源清晰可追溯，貨到后通過智能盤點器完成入庫、領用、空瓶回收、處置等操作，讓傳統紙質臺賬數據及時更新與系統同步，真正做到化學品數據清晰、賬實相符。

3.3 提供決策依據，支撐一流建設

依托信息化技術，實驗室安全管理體系將在高校實驗室安全管理中發揮更大的作用［16］。統一平臺在有效保障全校實驗室安全運行，完成實驗室日常的全過程管理的同時，自動收集和整理各種運行管理數據：如實驗室使用時間、實驗室設備使用時長、實驗人員在崗工作時長、實驗室每學期服務學生數量、實驗室開設課程數量、實驗人員教學科研業績、實驗室產出成果、實驗室自主開放頻次、大型儀器設備共享機時及測試收入等并進行智能統計分析，便可得出各學院實驗室使用能效、教學實驗設備故障損耗與保養維修、實驗教學師資隊伍結構、已建實驗室對學校教學科研的貢獻度等結論，這些數據又將作為實驗室申報“中央高校改善基本辦學條件”“雙一流建設”以及學校實驗室建設等專項資金的重要評價指標，為實驗室建設投入提供決策依據，并按照項目目標責任制實施實驗室建設項目管理，從項目遴選、項目批復、項目實施、項目驗收、績效評價全過程管控，支撐投入產出情況以及實驗室建設成果在“雙一流”建設中的作用和成效。

4 結論與建議

實驗室安全是高校實驗室建設發展的保障，是高校安全管理工作中的重中之重，實驗室安全管理作為一項復雜的工程，需要依托信息化手段系統性建設。在信息化建設過程中，要利用不同廠商、不同系統的優勢集成統一管理平臺，強化安全管理一體化；要大膽運用新技術、新方法應對更加復雜的實驗環境，力爭安全預警智能化；深度挖掘各種狀態數據進行統計分析，確保建設規劃科學化；不斷完善優化平臺的友好度、操作性，實現系統使用簡單化。總之，信息化建設是當前高校實驗室安全管理的未來趨勢，發揮信息化優勢，使實驗室安全管理水平再上一個臺階。與此同時，在信息化建設過程中還需要引進專業技術人員參與系統建設與維護，多渠道籌集資金分批分期按輕重緩急程度有序推進平臺建設。