高校藥學實驗室管理信息系統的設計與實現

陳愛軍

（湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005）

為了更好地利用藥學實驗室及其內部資源，該文提出引入大數據技術、互聯網技術、信息技術以及智能技術等多種技術，加強對藥學實驗室管理信息系統的設計，提出對系統運行、數據庫、界面、功能體系以及智能化等方面的設計方案，搭建具有實時共享、遠程管理、數據分析、圖像傳輸等功能的實驗室管理信息系統，進一步滿足高校藥學專業學生與教師的多種需求，提高高校管理藥學實驗室的水平。

1 高校藥學實驗室管理信息系統設計與實現方向

高校藥學實驗室是訓練藥學專業學生實驗技能、展開多種醫藥科研活動、鍛煉學生專業素養的重要場所；藥學實驗室的管理水平能夠直接體現高校對醫藥教育、教育科研的重視程度，體現高校對藥學有關專業學生培養的重視程度。根據有關研究表明，高校藥學實驗室管理信息系統的設計與建設質量，在很大程度上影響專業學生的學習過程、教師的科研過程以及學校的育人質量。

關于高校藥學實驗室管理信息系統的設計與實現，可以按照以下4個方向展開。

1.1 實驗室硬件設施的配置與管理

高校藥學實驗室涉及較多專業、學科的科研活動，實驗室管理系統的建設需要考慮實驗室內部硬件設施的布置與使用，加強對門禁、計算機、實驗器材以及智能材料庫等硬件配置的管理，同時保證系統的持續性與開放性，以便后期引入新的硬件裝置，不影響管理系統與硬件裝置的連通。

1.2 實驗儀器與試劑的管理

高校藥學實驗室中有大量實驗儀器與試劑，這些試劑、儀器儲存在準備室、實驗室和庫房中，不同性質的試劑需要分區域存放，例如易燃易爆試劑專用儲存柜、腐蝕性試劑專用儲存柜、有毒試劑儲存柜以及生物試劑儲存柜等。在實驗室中，試劑數量龐大且種類多樣，實驗室管理人員、教師與學生都很難快速找到所需要的試劑，且在同一試劑儲存柜中仍有大量試劑需要區別，這就會造成學生、教師教學時間的浪費，給實驗室管理人員帶來較大的壓力。在系統平臺中搭建試劑管理系統，將實驗室內所有的試劑信息錄入系統中，包括名稱、規格、生產日期、使用事項、數量、有效期以及需要存放的區域等，借助系統軟件對試劑進行統計與分析，構建實驗試劑數據庫。通過構建實驗試劑、儀器的數據庫及管理系統，能夠大大減輕實驗室管理人員的工作量，提高實驗室管理工作的效率；還能夠讓教師與學生借助系統快速尋找所需要的試劑，明確不同試劑的數量、位置及使用注意事項，從而更好地參與到實驗室活動中。在儀器設備數據庫的建立環節，還需要錄入技術參數、儀器型號、品牌以及使用地點等，制作各種儀器的維護視頻與資料，并上傳到系統平臺，為教師與學生提供資源支持。

1.3 實驗室開放平臺的建設

實驗室管理信息系統包括內部管理平臺、教師平臺、學生平臺以及高校領導平臺等，需要開設不同的權限與功能平臺，形成多層次、多維度的管理系統結構。之后，可以借助開放平臺對實驗室課程進行安排與管理；考慮到藥學實驗室的使用頻率較高且有關課程數量較多的情況，需要借助系統功能合理安排實驗室的對應課程，優化配置實驗室資源，避免出現各專業、學科課程享受實驗室資源不均衡的情況；在非課程的時間段，則可以優先讓教師、研究小組和學生申請使用實驗室，滿足學生課下自主學習與科研的需求。

1.4 人員管理

實驗室內人員較多，不僅需要對實驗室管理員的進出記錄進行管理，還需要對學科教師、醫藥項目研究師生小組以及申請使用實驗室的學生等進行管理。

2 高校藥學實驗室管理信息系統的設計路徑

2.1 實驗室管理信息系統運行需求設計

該設計的基本需求框架（如圖1所示）為一級結構（實驗室系統）—二級結構（人員管理、實驗室信息管理、實驗設備管理、實驗用品庫存管理、圖譜管理、違紀信息查詢、廠商管理和系統設置）—三級結構（學生與教師信息管理、研究生與本科生信息管理、試劑儀器信息管理、其他物品管理、出入庫管理、庫存統計管理、供應商與生產廠家的信息管理以及系統密碼修改）。在完成基本的信息系統運行需求框架設計之后，還可以適當增加“數據查詢”“數據導入”以及“數據導出”等多種功能，從而豐富系統的功能體系，為提升藥學實驗室管理信息系統的運行水平奠定基礎[1]。

圖1 實驗室管理信息系統框架

2.2 實驗室管理信息系統數據庫設計

一方面，需要結合具體的藥學實驗室信息系統軟件，在C#.NET2008環境之下，將SQL Server數據庫作為運行后臺，結合C/S架構，繼續對該系統進行開發。為了解決高校各專業藥學實驗室之間相對獨立、信息不對稱的問題，該設計提出了“多個實驗室共享一套系統”的設想，在同一系統中設置多個端口，從而滿足不同專業對藥學實驗室的管理需求，有效地解決了由于信息不對稱引發的醫藥實驗資源浪費、以期設備閑置等情況，同時也大大節約了設計、開發系統的時間。

另一方面，關于系統需求的分析，可以創建符合實驗室實際情況的數據庫模塊（E-R），分別設計專業教師、學生（本科生、高職高專生）等不同人員的信息儲存模塊，融入教師與學生的身份證號碼、電話、網絡聯系方式、學年成績和歷史操作記錄等，同時為學生配置不同的實驗身份，例如實驗助手、畢業實驗人員和創新實驗參與人員等。

2.3 實驗室管理信息系統界面設計

界面設計能夠影響實驗室管理系統在設計完成之后的使用效果。一般情況下，高校的藥學實驗室管理信息系統界面包括系統總界面、實驗室的使用與管理界面、實驗室物品的信息管理與查詢界面、學生實驗操作界面、庫存統計界面、實驗智能管控與實時監控界面以及實驗室的大數據分析界面等。不同界面設計有不同的要求；在系統總界面的設計中，需要設置總體的管理功能，例如添加實驗參與人員、使用各種附屬功能以及傳輸信息等多種“按鈕”，從而實現“統領全系統”的目的；在實驗室的人工智能界面中，需要具備遠程控制、調取實驗室內部監控、分析實驗室物品使用情況、實驗室門禁打開記錄以及實驗室內部人員情況等多項功能，從而凸顯人工智能的技術特點，充分滿足系統使用人員的多樣化需求[2]。

2.4 實驗室管理信息系統功能體系設計

一般情況下藥學實驗室的功能（如圖2所示）包括實驗物品管理、實驗儀器管理、實驗人員管理以及實驗教學管理。為了更好地發揮系統的作用，該功能設計可以分為2個層面：1） 基礎功能設計。包括系統信息查詢功能、學校各實驗室的使用情況查詢功能、實驗室使用申請與創新實驗申請功能、表格與圖表的自動生成功能以及水晶報表功能等。2） 個性化功能。包括高危實驗模擬功能、實驗數據輸入與分析功能、實驗現象專家庫解讀功能、學生小組實驗過程記錄功能以及教師的教學資源共享功能等。

圖2 實驗室管理信息系統功能框架

2.5 實驗室管理信息系統智能化設計

智能化設計就是指在藥學實驗室的管理信息系統中引入人工智能、大數據等技術，促使系統具有智能化特征，能夠輔助實驗室管理人員完成日常工作，同時為教師的教學活動、學生的實驗研究行為提供輔助支持。在信息系統的智能化設計中，將數據庫作為設計數據中心的重要依據，構建智能化聯動系統，同時提出數據中心的智能化要求就是將數據庫作為后臺運行數據，完成統計實驗室使用情況、自動統計實驗室利用率、記錄實驗人數與時間、統計與分析實驗預約情況以及自動生成圖表等工作。同時，還需要具備開放預約功能，學生、教師都可以借助手機App、公眾號等瀏覽實驗室的使用情況，在線預約申請實驗室，且可以使用校園卡、身份證等打卡進入實驗室。

智能化實驗室管理信息系統需要具備自動安全巡查功能，將實驗室內的監控設備與系統連接，自動獲取與分析實驗室內的圖像與映像，分析實驗室電源、房門和儀器設備的狀態，及時發現異常實驗室，維護高校藥學實驗室的安全與穩定。智能化實驗室管理信息系統還需要具備智能化控制功能，能夠啟動實驗室中的傳感器設備，對實驗室內的電子物品進行遠程控制，還可以根據系統設定自動控制實驗室的電源開關，從而避免出現實驗室內電源忘記關閉引發危險事故的情況，進一步提升管理信息系統的應用效益。

2.6 實驗室管理信息系統設計分析

在對高校藥學實驗室進行管理信息系統設計之后，能夠充分滿足實驗室的教學、科研以及學生實際活動的需求，還可以滿足管理員的日常實驗室管理需要。通過該設計，只需要將實驗室內的傳感器設備、監控設備等與系統相聯系，不需要額外安裝客戶端，就能夠實現實驗室各物品與系統的自動化聯動；學生與教師還可以借助手機微信公眾號直接了解實驗室的情況，滿足學生的線上預約、實驗查詢、課程查詢以及實驗申請等多種需求，還可以充分滿足藥學專業學生的學習需要，凸顯高校藥學專業的教育理念[3]。通過該設計，實驗室管理員能夠借助信息系統一體化地管理實驗室的門禁、儀器設備、藥品器材使用、課程與實驗對接、實驗室物資信息等，有效提升了實驗室的管理效率，充分滿足不斷增加的實驗室管理需求，進一步體現了藥學專業實驗室信息系統的設計價值。

3 高校藥學實驗室管理信息系統的實現要點

3.1 學生信息導入功能實現

對學生信息進行批量導入與自動變化主要是為了應對每年不斷增加的大量學生信息。由于每個學期學生的信息都會出現變動，且人為出入的工作量較大，因此可以將藥學實驗室管理信息系統與學校的網站系統進行連接，自動獲取各專業的學生信息，包括課程成績、學生學年變化、學生專業變動等，將這些信息自動導入數據庫，生成實驗室信息系統的學生ID及其信息。之后，可以利用FIleUpload等空間并結合服務器文件，自動導入Excel表格，將其上傳到服務端，滿足管理員、教師對學生的管理需求，還可以滿足學生自主信息查詢與查看的需求。

3.2 儀器設備信息化管理實現

儀器設備信息化管理就是指對實驗室內已經投入使用的儀器設備、在儲存狀態中的儀器設備進行信息管理并生成報表，讓學生、教師能夠清楚地了解各種實驗設備、儀器的使用狀態、功能、參數和規格等，從而更好地輔助開展實驗活動。在該環節，需要完成以下4個步驟，實現儀器設備的信息化管理功能：1） 在系統界面添加自動化管理控件。2） 添加數據集PrintDataSet.xsd，添加報表文件PrintReport.rpt。3） 在PrintDataSet.xsd中設置數據表格，在數據表格中設置數據列。4） 將DataTable1設置為PrintReport.rpt文件的數據源，將數據源添加到報表中，編輯頁面格式。5） 添加Page-Load程序處理代碼。

3.3 報表審批功能實現

報表審批功能的實現主要是依靠ASP.NET2.0軟件的用戶管理功能。這是一套較為完善的用戶管理模塊，能夠運用數據庫中的數據有效分析信息系統機型報表的審批過程，評估當前用戶的身份與情況，從而提供不同的界面供其操作。在注冊用戶身份時，系統能夠給不同的用戶賦予不同的權限，從而滿足不同用戶的操作需求，構建以教師、管理人員和學生為主體的三維、多層次信息化管理模式。

3.4 實驗室門禁功能實現

在實現實驗室門禁功能的過程中，可以引入C/S模式軟件，同時在實驗室中安裝門禁設備，學生、教師和管理員在進入實驗室時需要利用身份證、學生卡或工資卡進行掃描，也可以直接錄入有關人員的“人臉”，進行人臉身份識別。門禁系統會自動分析來人信息，并聯合信息系統，為其開放實驗室具體空間。例如，如果學生沒有提前申請實驗室，那么就無法通過門禁進入實驗室；如果學生有提前申請，那么就需要添加具體的參與實驗人員名單，而系統在接收名單之后會形成備份，在實驗小組進入實驗室時，就能夠自動分辨其身份信息，啟動系統的“讓行”機制，從而實現實驗室的智能門禁控制。在管理員進入實驗室之后，不僅具有進入實驗室的權限，還具有進入儲存庫的權限，凸顯了實驗室管理系統的智能化與信息化特征。

4 結語

綜上所述，在完成該設計后，為了更好地使用信息系統，可以對實驗室管理信息系統的功能進行實驗，包括學生信息導入功能、儀器設備信息化管理功能、報表審批與實驗室門禁功能以及實驗室操作臺的智能控制功能等，進一步優化信息管理系統的綜合功能，大大提升實驗室管理的效率，從而實現了高校藥學實驗室的信息化、智能化管理。