污水處理中管理與信息化LIMS的應用研究

廣州市凈水有限公司 陳志君

一、LIMS簡介

實驗室信息管理系統（laboratory information management system，LIMS），是實驗室信息管理的一個平臺，并將試驗過程產生的數據全部以結構化方式存儲在數據庫中，再通過科學的自動備份技術，以此實現數據的存儲、查詢、發布等功能，滿足不同階段對數據溯源的要求，確保數據在單位內部實現共享，不斷加強部門之間的信息交互能力，從而使實驗室的管理模式由傳統管理模式轉變為以LIMS系統為核心的標準化、系統化、數字化、智能化的管理模式。[1-3]

二、廣州市凈水有限公司水質檢測中心簡介

廣州市凈水有限公司，是廣州市水務投資集團有限公司的全資子公司，創建于1989年，發展至今已成為一家集污水處理、建設、運營、資產經營及研發為一體的特大型國有污水處理企業。公司以“凈化水質、造福人民”為企業宗旨，同時為廣大市民提供優質的污水治理工程建設和污水處理服務，已建成并運營大坦沙、獵德、瀝滘、西朗、大沙地、京溪、均禾、龍歸、竹料、石井凈、健康城、江高、大觀共13座大型污水處理廠，與此同時，負責運營從化區7座污水處理廠。其屬下水質檢測中心成立于2011年4月，于2014年3月獲得中國合格評定國家認可委員會（簡稱“CNAS”）認可。在2021年3月順利通過CNAS認可資格復評審，保持共51個檢測項目的國家認可、國際互認資格，其中一項重要工作內容是污水處理廠進出水的檢測工作，其中主要是針對水與廢水、水處理劑和污泥項目的檢測。檢測任務包括每日出水檢測、每周抽檢、突擊檢查和水處理劑檢測等。水質檢測中心還沒有應用信息化系統管理平臺來統一管理檢測業務工作，基本還是以傳統人工管理模式為主，這樣的方式已無法滿足日常工作的要求。例如，樣品分析需要抄寫大量檢測結果的原始記錄，工作繁瑣還極易出錯，質控部需花費大量精力都在數據錄入、整理各類數據匯總表等，同時需要很多統計表需要人工計算，費時費力，且工作任務進度情況需當面溝通才能搞清楚，時效性差等。因此，我們亟需通過信息化手段，需建設一套科學、專業、高效、符合ISO/IEC17025、CNAS、CMA的相關要求規范的實驗室信息管理系統，并以實現檢測工作的管理規范化和運作現代化。

三、LIMS系統的功能模塊

水質檢測中心LIMS系統，主要包括檢測業務流程管理、全面資源管理、質量控制管理、儀器數據采集、現場檢測管理系統、原始記錄無紙化管理、查詢和統計分析以及編輯修改與警告提醒等功能模塊。軟硬設施包括1套應用操作系統、1套數據庫、2臺服務器（1備1用）、1臺條碼打印機、1臺條碼掃描槍、8臺平板電腦（用于現場采樣）和1臺掃描儀。

管理模塊功能分析：

（一）檢測業務流程管理

檢測業務過程，是整個LIMS系統的核心，其中包括項目登記、采樣管理、樣品管理、結果錄入、報告管理等五個主要模塊。檢測任務有三類：采樣/送樣任務，質控任務，任務流程見圖1.檢測業務過程信息流轉有序，轉遞迅速靈敏，且動態記錄了從項目登記到報告存檔的全過程。樣品錄入系統之后，在檢測全過程中，管理人員可通過項目查詢的節點狀態，迅速清晰查看所有的檢測任務。實時掌握每個檢測任務的執行情況，可對樣品批次、單個檢測任務的檢測分析進度進行跟蹤和查詢，提醒相關人員，可確保及時高效完成各項檢測任務。通過LIMS系統實現了檢測樣品全過程的實時監控，且詳細記錄實驗過程，因此如果在任何環節中出現失誤都便于追溯。

圖1 檢測業務流程圖

（二）全面資源管理

資源管理是規范化LIMS系統的主要功能。其中包括：人員管理、儀器設備管理、監測點管理、標準物質/物質管理、文件管理、檢測方法管理、檢測項目管理、評價標準管理等。（1）人員管理：系統具有人員檔案管理，記錄人員檔案信息。對實驗室人員的上崗證進行管理，并根據人員上崗能力對檢測人員，所在的檢測崗位進行授權。以此實現了對實驗室人員基本信息、上崗證、工作量相關信息的查詢與統計。（2）儀器設備管理：建立儀器設備臺賬，記錄儀器設備信息，內容包括基本信息、儀器關聯測試、維護計劃、儀器使用記錄等。根據校準/檢定計劃設置儀器設備的檢定、校準、期間核查頻率和到期日期，用于提醒設備管理員儀器設備的檢定、校準、期間核查的時間，以便設備管理員提前安排儀器設備的檢定、校準、期間核查工作。系統可以自動生成儀器使用記錄。LIMS系統可設置儀器的授權使用人員，只有授權的檢測人員才能使用。（3）監測點管理：監測點管理功能模塊可以記錄監測點基本信息和點位信息，監測點維護的內容包括監測點的基本信息（其中包括點位名稱、編號、類型）。（4）標準物質/物質管理：對本中心實驗室的材料進行分類管理。目前中心實驗室材料分成三類：標準物質、試劑和耗材，自動形成臺賬統計表，記錄材料信息，例如名稱、出廠編號、規格型號、數量、生產日期、有效期、生產商。實現材料出入庫管理，出入庫時自動更新庫存數量。實現低庫存提醒和過期提醒功能。可對材料進行盤點、銷毀。實現材料庫存查詢統計功能。出庫按物品的有效時間提醒倉管員出庫順序。（5）出入庫管理：入庫直接由倉管員，在界面中進行入庫操作。入庫信息可以直接導入，內容包括：材料物資編號、材料物資名稱、規格型號、計量單位、數量、生產廠家和備注，同時系統記錄入庫人、入庫時間和入庫數量；出庫應根據不同的材料類型設置不同的出庫流程。材料領用分成兩種領用流程：危險品和非危險品的領用，危險品通常包括一般危險化學品、易制毒和易制爆等試劑。

（三）質量管理

各類質控措施（平行、空白、校準曲線、樣品加標）及截距、斜率、相關系數、偏差、回收率計算、異常結果智能提醒（相關性、超評價標準、準確度、精密度）。質控數據統計，可在系統中下達各種質控任務，生成質控任務通知單。并打印條形碼標簽，任務完成后系統自動生成質控任務報告。

（四）查詢及統計分析

系統提供了多條件的查詢統計功能，還包含了項目查詢、數據查詢、樣品數據查詢、實驗室人員信息統計表、各類數據統計表等一系列查詢統計功能，且便于各部門各崗位及時方便的統計數據信息.

（五）儀器數據采集

系統實現實驗室儀器數據的自動采集功能。將儀器分析的數據上傳到系統后，將自動形成原始記錄，可減輕檢測人員抄錄數據的工作，同時也能避免因人工抄寫產生的錯誤、偏差。系統會自動保存上傳的數據以及譜圖文件，保證了數據的可追溯性。

（六）現場檢測管理系統

應用現場檢測管理系統，協助現場采樣人員使用平板電腦記錄現場采樣信息，實現了現場采樣無紙化。主要功能包括：現場檢測任務下載到平板電腦中；采樣點GPS定位功能；現場拍照攝像；繪制采樣點示意圖；現場數據錄入；可在平板手動簽名；現場檢測人員采樣回來之后，可直接將現場檢測記錄及相關附件上傳到LIMS系統中。

（七）原始記錄無紙化管理

系統自動生成任務單、樣品交接單、分析原始記錄單（統一設計格式，信息包含樣品信息、分析方法、檢測儀器、分析人員、分析時間、實驗參數、前處理措施、檢測結果、質控信息），并且實現采樣、現場檢測、分析原始記錄數據的平板錄入功能，為進一步實現記錄無紙化的目標。

（八）編輯修改與警告提醒

系統具備對方法、樣品信息的編輯修改功能；根據系統使用人的權限，在使用人的首頁界面可及時查閱到相關的待辦任務和提醒。例如儀器檢定、校準、期間核查提醒、證書超期提醒、庫存低限提醒、超期庫存提醒。

四、展望

水質檢測中心的LIMS系統經過7個多月的建設，現階段開始投入使用，水質檢測中心實現了實驗室的檢測業務流程無紙化、信息化的第一步，具初步達到實驗室質量管理的要求。但是在運行期間對系統的運行、維護、等情況逐步了解后，發現LIMS系統，還有不少地方需要進一步改進完善和開發，例如數據查詢，檢測方法自動更新，數據統計分析和認證認可功能模塊的開發。

五、結論

通過LIMS系統的應用，使得水質檢測中心的檢測業務更加規范和標準。該系統實現了檢測任務的在線下達，檢測所有環節的在線管理，檢測結果的錄入/自動采集、傳輸流轉和儲存，實現了信息共享，分析原始記錄、報告等報表的自動生成等功能，應切實提高了檢測工作的效率，降低了手工出錯率，使得實驗室檢測數據更加及時和可靠，同時，實現了檢測業務流程的無紙化。