實驗室管理平臺的建設與實踐

龍海洋，夏彬偉，姜永東，郭坤勇，錢文斌

（重慶大學a.煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室；b.資源與安全學院，重慶 400030）

0 引言

高校實驗室是進行實驗教學、科研創新等活動的重要平臺［1］，承擔著人才培養、科研攻關、文化傳播等重要任務，在當前“雙一流”建設中，已成為各高校教學與科研建設的重中之重。教育部于2018 年發布的《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》中明確指出：要“開展智慧課堂、智慧實驗室、智慧校園建設，推動互聯網、大數據等現代技術在教學和管理中的應用［2］”。

實驗室管理涉及日常運行、大型儀器共享、對外開放等，管理平臺的建設能夠為實驗室高效、穩定運行提供保障。當前，基于物聯網技術的智慧管理平臺已成為高校實驗室日常管理的重要工具［3-4］，通過管理平臺的建設，實現科研儀器、實驗室場地等公共資源的智能化、可視化管理與使用，充分發揮實驗室資源在科研攻關、人才培養、社會服務等方面的價值。

1 平臺構建目標

煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室于2011年獲科技部批準建設，圍繞煤礦生產建設中急需解決的關鍵技術問題，重點開展煤礦災害動力學與控制領域基礎及應用基礎研究。實驗室擁有大型儀器200 余臺套，實現科研儀器的高效共享，是實驗室管理的重要工作，同時還面臨日常安全監管等諸多難題。實驗室創新管理體制，完善運行機制，結合自身日常運行管理、科研儀器使用等情況，已開展了智慧管理平臺的相關建設工作，其建設目標如下：

（1）采用模塊化設計。以建立一套高效、穩定、開放的信息化管理體系為總體目標，可根據不同需求、不同權限靈活配置。

（2）重點實現大型儀器的開放共享管理。大型儀器作為實驗室的戰略基礎，其開放共享程度、使用效率，關乎科研產出的質與量［5-6］。突破科研儀器課題組制，統籌資源，將大型儀器集中管理，運用信息化手段，實現儀器預約共享；同時，充分利用大數據技術，對使用機時、運行狀態等基礎數據進行統計分析，提高儀器使用效率。

（3）借助信息化監管手段，助力實驗室安全建設。安全重于泰山，要緊繃實驗室安全這根弦。在建立完善各項規章制度的基礎上，充分運用信息化管理手段，為實驗室安全保駕護航［7-8］。

（4）實現日常工作的集中化、流程化管理。實驗室作為實驗教學、科研創新的主戰場，涉及實驗場地預約審批，師資信息的維護更新，對外開放管理；同時，還需對科研成果、科研項目等數據進行跟蹤統計，以支撐學科評估與實驗室考核等重要工作［9-10］。實驗室日常工作繁雜，涉及數據量大，時間跨度較長，為此實現集中化、信息化管理，對提高管理效率尤為重要。

2 平臺組成與功能

平臺基于瀏覽器/服務器（B/S）的構架模式，運用ASP.NET技術，采用模塊化設計手段，來實現集實驗室管理、儀器預約、門禁監控等功能于一體的網絡化綜合管理平臺的開發，系統構建如圖1 所示。

圖1 平臺構建

（1）系統設置。管理平臺采用基于用戶權限的模塊化設計，其參數設置決定了管理平臺的靈活性、擴展性。包含院系、樓棟、班級等基本信息設置；也包含用戶角色設置、用戶管理、用戶注冊與審核等用戶參數設置。其中師生信息數據的管理與維護是系統穩定運行的核心。

超級管理員，完成基本信息設置后，可根據實驗室實際情況，預設教師、實驗管理、項目管理、用房管理等不同角色，并對相關角色可使用的功能進行設置，實現基于角色的權限管理。

（2）資產管理。儀器資產體現了實驗室科研建設水平，對其實現全生命周期的集成化、信息化管理，可避免重復購置，促進資源共享［11］。

資產信息化管理包含采購申請與審批，建賬入庫、資產管理、資產查詢、數據報表等功能。資產的后續管理還涉及資產變更、借用、歸還、維修、報廢等事項。

（3）儀器預約。科研儀器作為高校“雙一流”建設的核心支撐，是科研創新、科技攻關的核心動力。然而，由于資源配置不均，傳統模式的課題組管理，以及相對落后的人工預約，難以充分發揮大型實驗儀器在科研、教學、社會服務的價值［12］。運行信息化手段，開展儀器有償共享，是高校科研儀器管理的必然選擇。

儀器預約模塊，結構設計見圖2。管理人員在開放管理中對儀器信息、參數功能、注意事項等基礎信息進行設置發布。初次開展實驗的師生，需先進行操作與安全培訓，培訓通過后，方可獲得實驗預約的權限。

圖2 儀器預約功能結構

師生登錄運行平臺，查閱儀器開放狀態，填報如圖3 所示的預約信息并提交實驗方案，進行實驗預約。儀器管理教師對實驗方案等信息進行審核，即完成實驗預約。實驗開展后，對相關數據報告，進行歸檔，并按照收費標準，完成儀器收費管理。

圖3 儀器預約信息

（4）門禁監控。高校實驗室作為科研創新的關鍵場地，配置有分析測試類、自主研制類等大型儀器，涉及高溫、高壓、強電、氣源等特殊復雜環境；同時，涉及院內外眾多師生，人員復雜，流動性大，這對實驗室安全建設提出了更高的要求［13］。

智慧管理平臺建設，借助現代化管理手段，引入智能門禁以及室內外全方位視頻監控技術，將門禁權限與預約管理有機結合，建立預防為主，實現實驗過程管控，并做到可全程追溯，為實驗室安全運行保駕護航。

（5）同屏傳輸。高校實驗室涉及的科研儀器種類多，不同的儀器操作規范、步驟截然不同。為更好地實現過程管控，實現問題溯源，在完善的視頻基礎上，引入同屏傳輸系統，將儀器操作界面實時傳輸至運行管理中心，實現對實驗操作過程的實時監視、記錄。

（6）實驗室管理。實驗室管理主要包含實驗室開放、實驗隊伍、科研成果、日常運行等管理。智慧管理平臺的建設，在不斷完善管理制度的基礎上，借助信息化手段，切實推進實驗室管理的制度化、規范化、信息化，確保實驗室安全穩定運行，提升教學科研服務水平與效率［14］。

（7）智能終端。通過信息門戶網頁，實現智慧平臺的訪問、管理、維護等操作，同時開發移動客戶端，實現遠程移動辦公。手機客戶端包含門禁管理、實驗預約與審批、信息查詢等功能。

設置專門的運行監控中心，配備12 個液晶顯示屏，實現集中管控。同時，各實驗室設置終端電子顯示課牌，同步顯示儀器信息、預約狀態、實驗室開放、日常動態等信息（見圖4）。

圖4 實驗室管理中心

3 平臺建設成效

國家重點實驗室于2018 年逐步開展智慧實驗室建設工作，儀器共享、實驗室開放、日常管理等方面均效果顯著。

（1）大型儀器共享能力提升，科研支撐成果豐碩。學校切實推進大型儀器共享，是落實科技創新驅動發展，支撐“雙一流”建設的重要舉措［15］。通過智慧管理平臺的建設，在儀器共享方面，統籌資源配置，通過儀器在線預約功能，實現“透明化”管理，簡化了預約流程，提升了儀器共享效率。

2018～2020 年期間，在學校大型儀器考核中，高溫高壓三軸巖石實驗機等儀器，先后獲得15 個“優秀機組”稱號，支撐實驗人員開展實驗教改3 項。同時按照有償共享的原則，在支撐校內科研攻關的同時，先后為武漢大學、四川大學等科研院提供科研服務，3 年累積共享收費約60 余萬元，為儀器的運行維護提供了強有力的經費保障。

（2）實驗室開放力度加大，人才培養作用顯著。通過智慧實驗室平臺的建設，對外開放質量、服務水平顯著提升，實驗室已成為學校對外開放的首選平臺，越來越多的青少年、企事業學者走進實驗室，切實履行了國家重點實驗室對外開放的職責。

2018～2020 年期間，支撐院內外學生開展SRTP、國創、競賽等項目60 余項，已承擔重慶市青少年雛鷹計劃4 項，連續3 年承擔全國青少年高校科學營活動。

（3）運行效率明顯提高，安全管理體系逐步完善。國家重點實驗室年度報告等考評材料，涉及科研項目、文章、成果等眾多支撐數據，通過科研成果等管理系統的建設，大大提高了日常管理效率。

基于實驗預約的門禁管理模式，保障了實驗室的安全運行。學生實驗預約成功后，方可憑校園卡在預約時段進入實驗室開展實驗研究。在不斷完善安全管理機制的基礎上，儀器預約、智能門禁、視頻監控與同屏傳輸四位一體建設，保障實驗室安全、有序運行，為實驗室安全保駕護航。

4 平臺進一步建設的思考

（1）制定建設目標，確保高效有序開展。高校實驗室管理平臺有教學型、科研型、綜合服務型等之分，建設重點各有千秋。教學型實驗室重點在于以學生為中心的課前選課、課中管控、課后考核歸檔等功能的實現；科研型實驗室則偏重于大型儀器的開放共享，實現在線預約審批、實驗過程管控、實驗后運行歸檔、實驗收費等流程化高效管理［16］。同時工科、理科、醫學等不同類型實驗室的差異性顯著，智慧實驗室管理平臺的建設，務必明確目標與功能，方可有序開展。

（2）學校統籌建設，提高建設效益。在“雙一流”建設背景下，高校借助物聯網技術，相繼開展智慧校園、智慧實驗室等信息化平臺建設。然而，智慧管理平臺需與資產處、教務處、信息中心等部門實現數據共享，方可更好地實現智慧化、信息化管理；另一方面，高校實驗室眾多，分屬不同學院，所以從學校層面出發，共同開展校、院兩級構架模式的智慧管理平臺建設，統籌全校資源，全面提升教學質量、管理服務水平、完善儀器共享體系。

（3）運用平臺大數據優勢，助力實驗室建設。借助管理平臺的數據分析與統計功能，實時掌握科研儀器使用情況、實驗室運行狀態等信息，為后期儀器裝備購置、實驗室建設與開放等提供數據支撐。

5 結語

借助物聯網技術、信息化管理等手段，開展智慧實驗平臺建設，將智能門禁、儀器預約、安全監控等功能集于一體，實現教學科研、日常開放等管理的流程化、規范化與信息化；實現資源統籌配置，提高科研儀器共享效率，增加科研產出；改善師生科研條件，提升管理服務水平；完善安全監管體系，助力實驗室安全建設。

·名人名言·

最有價值的知識是關于方法的知識。

——達爾文