高校實驗室管理系統研究

?楊彥青 宋星 陳迪峰

摘 要：針對高校實驗室的安全性和高效運行要求，筆者分析了實驗室的安全風險管理因素，并設計了適合高校實驗室的過程管理記錄系統。將該系統應用于實驗室工作要素的發現和控制，將實驗室訪問控制、功耗安全、視頻監控預警以及資料的動態信息整合在一起，以科學、透明、高效、安全的方式進行高校實驗室管理工作。

關鍵詞：高校實驗室; 管理系統; 研究策略

中圖分類號：O6-31? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）7-060-002

作為高校的固定資產，高校的實驗室設備不僅是評估高校綜合能力的重要指標，而且是高校師生進行教育和科學研究的重要基礎。通常，高校中有許多種實驗設備。全面審查師生之間設備的使用和合理配置，充分利用投資并優化實驗設備的管理，以促進設備的最大化利用，已成為高校實驗管理工作的重中之重。特別是，高校的實驗室設備有許多昂貴的零件，很容易損壞或丟失，這意味著對設備的購買、注冊、維護、租賃和退還管理是復雜且繁瑣的，設備批準和借用過程的實際工作是極其困難的，并且容易出現人為錯誤。因此，有必要改進高校實驗室設施管理系統并簡化設施租賃程序。在實現實驗設備科學管理的同時，延長實驗設備的使用壽命，提高設備利用率，實現教研活動的順利開展。

一、高校實驗室安全管理的基本特征

1.儀器涉及內容較為復雜

我國高校實驗室的專業范圍相對廣泛，高校擁有許多實驗室儀器和復雜類型的實驗室硬件和軟件設備，必須對其進行檢查和維護以確保安全[1]。實驗室安全測試必須全面，才能真正確保實驗室的安全運行。

2.儀器種類繁多危險性大

高校實驗室進行的實驗種類繁多，相對而言，危險因素較高。隨著許多外部因素的影響，高校實驗室面臨更大的安全風險[2]。實驗室安全隱患很多，例如危險化學品、電氣壓力、軍事科學研究數據等，每個設備的安全性都是非常危險的，并且不允許操作失誤或疏忽大意;例如機械設備、焊接機、機械加工和其他實驗的隱患是諸如刺傷、高溫和其他安全隱患的隱患。

3.教學與科研存安全隱患

由于許多外國高校長期以來都重視科學研究和實驗，實驗室的安全管理可以確保科學研究的順利進行。當高校老師進行實驗時，大多數學生都會在老師的指導下進行練習，盡管有危險，但仍有少數學生未經許可擅自操作實驗設備。教師對此負有重大責任。教師在實驗前對學生進行安全意識教育，進入實驗室后，學生必須按照程序進行嚴格的實驗。

二、高校實驗室安全管理系統設計

1.系統架構

高校研究所的綜合管理系統由三層結構組成。一是地殼層。各種傳感器與采集器之間的通信協議采用ModbusRTU協議，采集器實時采集各種傳感器數據信息。第二個是網絡層。EDP協議在收集器和云服務器之間使用。收集器將實時收集的傳感器數據發送到云服務器，然后云服務器存儲和管理數據。如果需要實時接收由業務應用程序層發出的控制命令，則EDP必須保持長連接。第三層是應用程序層，它將使用HTTP協議與云服務器之間來回傳輸數據，查看和分析檢索到的數據以及進行各種業務操作。

2.用電管理模塊

高校實驗室電源監控和管理是高校實驗室管理系統的重要組成部分，旨在實時保護實驗室設備的安全。該模塊包含諸如實時監控電能統計查詢以及異常警報之類的功能。實時監控主要是實時收集三相電壓，三相電流，電能信息等電參數信息。查詢統計信息包括基本電氣參數的查詢，例如電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、線路頻率、功率因數和能量信息。電能質量分析包括三相電壓和三相電流不平衡分析以及三相電壓和三相電流2-21諧波含量分析等，以幫助管理者分析電力是否被調節。實現科學的動力利用。異常報警主要是實時監控電源信息。當檢測到異常時，會立即以監視警報或SMS警報的形式通知管理員。

3.安防系統管理模塊

安全系統的管理包括監視環境的溫度和濕度，監視酒精濃度和監視煙氣濃度。監視環境的溫度和濕度主要是監視科學實驗室內的溫度和濕度是否在標準范圍內。當超過閾值時，將觸發第一個SMS推送警報。如果長時間沒有人，將自動使用遠程控制方法。遠程打開窗戶和空調，以防止由于高溫和低溫而損壞昂貴的設備。如果酒精和煙氣的濃度超過標準，則SMS將通知實驗室管理人員，以防止發生火災或化學泄漏等事故。上述傳感器通過收集器實時收集數據，并將收集到的數據實時傳輸到云服務器進行存儲和分析，客戶端能夠遠程搜索，顯示和分析。

4.門禁監控模塊

門禁監控模塊單元主要包括面部識別系統、指紋識別系統、NFC、授權管理、考勤管理、信息管理、訪客授權等。面部識別系統主要包括采集、分析、批準和攝影。指紋識別和NFC補充了面部識別。在特殊情況下，無法使用面部識別或識別失敗，可以使用指紋識別或NFC刷卡輸入。權限管理主要包括監視模塊權限的管理、添加、刪除、修改和分配。信息管理設備主要存儲具有或不具有用于記錄與訪問控制操作有關的信息權限的圖像，并將獲取訪問者的信息保存至少30天。參觀者權利（訪客權限）是一種臨時的開放許可證，用于人員在短期內進入測試區域。當具有管理員權限的操作員輸入訪問者權限并且有效期到期時，將自動取消。門禁監控模塊設備具有網絡傳輸功能，通過UART、RS485、CAN、Wifi、LAN等靈活的網絡技術，將數據上報給中央服務器，并執行集成的日程管理。

5.視頻監控模塊

當前，視頻監視是大多數高校實驗室監視方法之一，通過視頻監視，可以實時遠程了解實驗室的情況。該設備包括諸如實時監視視頻配置管理、視頻記錄和回放之類的功能，使用有線攝像機通過網絡將視頻信息傳輸到PC客戶端或移動設備。管理員可以通過該系統查看每個實驗的實時視頻信息。該模塊可以對特定區域執行預警設置，并且在發生異常情況時，它會通知安全管理人員使用SMS進行現場修復。

6.化學品管理模塊

化學品管理模塊包括諸如化學品存儲、化學品庫存查詢和注冊信息查詢之類的模塊。化學品存儲和化學品存儲是對實驗室化學品的動態管理，并且記錄了化學品的進出情況。這使管理人員可以檢查化學品的使用時間和詳細信息，并及時掌握化學品的使用和清單。

三、高校實驗室安全管理的實施策略

1.嚴格實施準入機制

大多數高校實驗室都有嚴格的訪問機制。在實驗人員首次進入實驗室之前，他們會進行安全意識培訓和嚴格的評估。在培訓過程中，雖然實驗者可以學習到一些基礎的安全教育知識，但是缺乏專業和系統方面的教育。實驗室的開放系統應以培訓和評估系統為目標，只有通過培訓和評估的實驗室人員才能進入實驗室進行實際工作。根據實驗室中各種項目的風險因素，有必要建立相應的課程標準，這包括使用實驗室設備、化學和物理物品的安全性、使用后如何處置設備以及如何保護自己。在發生事故時的安全。同時，高校應開設安全教育教室，同時教授實驗理論課程，并結合理論知識和實驗方法，向學生詳細介紹實驗安全知識和解決安全問題的具體措施，增強學生事故預防和安全的意識。

2.建立專業管理隊伍

高校實驗室的主要管理是資產管理部門、設施部門、實驗室和安全部門。管理部門的大多數員工是高校第二級的管理人員。相對而言，工作人員缺乏對化學、物理和機械設備方面的專業知識。在安全檢查過程中，無法快速、準確地發現設備問題，并且還會間接的使學校實驗室的安全風險增加。當需要對高校實驗室進行標準化、科學和嚴格的操作時，專業的管理團隊必不可少;實驗室管理人員需要對實驗室設備和藥品有更深入的了解，以便可以首先解決安全問題。學校必須訓練他們的管理團隊，以確保每位管理者從安全的角度對預防工作具有很高的認識。通過建立專業的實驗室管理團隊，不僅可以保護實驗室安全，還可以幫助高校教職員工和學生在進行實驗時發現存在的問題，并在發生安全問題之前注意并避免在實驗室中出現安全隱患。

3.完善安全檢查制度

高校必須建立安全檢查系統，在高校實驗室中進行定期安全檢查，確保機械設備與化學品完好無損。另外，安全檢查系統必須針對個人實施，如果在掃描過程中發現任何問題，必須及時報告以解決問題。因檢查不當而造成隱患的，要對出現的任何問題承擔全部責任。由于安全檢查是一項非常重要的任務，它給檢查員帶來了更高的風險，因此必須仔細檢查。此外，必須通過檢查來監視實驗室管理系統的有效實施，以維護實驗室的安全管理。

4.規范管理高危實驗用品

實驗室安全事故的最大隱患之一是實驗室高風險實驗用品。因此，在安全管理流程的規范化管理下，高風險產品可以在避免實驗室事故的同時發揮積極的實驗效果。高風險的實驗室耗材要求建立嚴格的管理規則，并且必須選擇與其他實驗室耗材分開管理、專人負責。高風險物品應按照雙門，雙鎖和雙重存放要求分別存放。此外，必須建立完整的臺賬詳細記錄，并確保高風險物品只能存放在實驗室中。當高風險物品進入實驗時，需要嚴格的收集，實驗和使用后銷毀規定。因此，對高風險物品的使用與返還或銷毀需要由實驗室管理員統一完成。在實驗中事故發生后，必須及時進行處理[4]，認真對待，以消除最大風險。

5.數據的導入與備份

在運行系統之前，管理員將導入或輸入與相關國家及地方政府頒布的相關法律法規、學校相關的規章以及學校級實驗室管理相關的原始數據和記錄。每個輔助設備對系統所需的數據進行分類，并輸入與計算單位實驗室管理系統有關的各種原始數據和記錄。輸入數據后，將立即對數據進行排序，檢查和備份，以糾正錯誤。它主要測試每個模塊的查詢和統計功能的標準化應用，安全性和全面性，并提出新系統測試情況的改進和完整性。通過意見和建議，可以增強管理系統的應用性和易用性。系統測試和增強功能完成后，實驗室綜合管理系統將盡可能替代整個學校使用的與實驗室相關的紙張簽名和蓋印程序，并更換實驗室綜合管理系統[5]。通過申請和審核來提高實驗室管理的效率。

該系統的設計側重于設備的特定信息的注冊信息的記錄、維護以及設備生命周期的動態監控和記錄分配狀態，減少實驗室管理員的工作量并提高設備利用率。引入電子簽核流程，簡化和規范實驗室管理工作流程，實現文件辦公室和綠色辦公室，提高工作效率。根據二維碼的特性，可以將二維碼用于各個設備的識別，通過位置和標識可以輕松維護和管理設備。該系統可以解決手工管理易出錯、記錄少、效率低的不完整設備使用軌跡跟蹤的問題。借助網絡化的移動信息管理方法，實驗室管理流程實現了數字化，并且設備管理，設備使用情況監控等操作已網絡化，從而使管理更加高效，便捷。

項目來源：臺州職業技術學院2021年度校級課題，高校實驗室管理系統研究，項目編號2021YB02

參考文獻：

[1]王鵬舉.高校實驗室信息化管理平臺建設探討[J]工程技術研究，2017（8）：236，240

[2]高銘言.高校智能化實驗室管理系統的分析與設計[J]電子技術與軟件工程，2018（1）：148

[3]趙青山，徐荻秋，李健.高校實驗室綜合管理系統的開發[J]實驗技術與管理，2019（1）：249-252

[4]何有明，李劍宇.基于B/S結構的實驗室管理系統研究[J]中國管理信息化，2018，21（16）：143～144

[5]張超.基于VB.NET的職業院校實驗實訓基地信息管理系統的實現[J]中國信息技術教育，2017（07）：76～78