“雙創”智能化實驗室開放共享的安全策略

邱敦國， 李發均， 廖 勇， 王 軍， 鄭小林

(四川大學 實驗室及設備管理處， 成都 610065)

0 引 言

隨著社會經濟的快速發展，社會對人才的需求也在發生改變，要求高校畢業生不僅要具備扎實的理論知識，還需要掌握更多的操作技能。基于社會人才需求的變化，高校人才培養方式也應該作相應改變，通過實驗室面向學生開放共享，讓學生有更多的機會進入實驗室進行實驗，以提高學生的動手能力、實踐能力和創新能力。

為了促進實驗室面向學生全面開放，學校啟動了“雙創”智能化實驗室建設，利用智能化的安全技術和科學化的管理手段，實現實驗室全天候、全空間面向學生開放，為學生完成自主研發、自主創新提供實驗條件[1]。但是實驗室在面向學生全面開放時，需要采取具體的切實有效的措施，確保學生自主實驗的安全。

1 實驗室開放共享的安全問題

要實現實驗室全天候、全空間面向學生開放共享，存在諸多安全問題：① 不同專業的學生在一起進行實驗，實驗人員構成復雜，存在少數學生安全意識較差，不按操作規范進行實驗而影響其他實驗人員的情況；② 學生需要在非工作時間、甚至晚上進行實驗，實驗室管理員或實驗指導教師不可能全程陪同進行實驗，難以保證實驗過程的安全[2-3]。

為確保實驗室面向學生開放共享安全，“雙創”智能化實驗室在建設和運行管理時，需要從安全“技防”與“人防”兩個方面著手，通過智能化技術實現實驗室的安全監測與應急處理，通過科學化管理手段實現實驗室的安全準入與安全管理，確保實驗室面向學生開放共享的安全[4-7]。

2 建立實驗室安全監測與應急處理管理系統

為了提高實驗室的安全性，“雙創”智能化實驗室通過安裝智能化的安全監測設備與控制設備，并建立統一的平臺管理系統對智能化實驗室實施科學化管理。

系統主要包括四部分：實驗室環境安全監測、實驗室智能控制、報警信息處理和安全應急處理。系統結構圖如圖1所示。

圖1 平臺系統結構圖

2.1 實驗室安全監測

(1) 智能煙霧監測。實驗室通過安裝智能煙霧監測系統，自動監測實驗室煙霧濃度。當實驗室發生火災等情況時，系統能自動監測并發出報警信息。

(2) 智能氣體監測。實驗室通過安裝智能氣體監測系統，自動監測實驗室有害氣體濃度，當實驗室出現有害氣體泄漏等情況時，系統能自動監測并發出報警信息。

(3) 智能電源監測。實驗室安裝多個智能電源控制器，可以實現遠程查看電源狀態，實時監測設備能耗，遠程控制設備電源的開關等功能，有效幫助實驗室管理員掌握實驗室設備使用情況。當智能電源控制器監測到設備電流異常時，會發出報警信息。

(4) 智能溫濕度監測。實驗室通過安裝智能溫濕度監測器，可以實時監測實驗室的溫度和濕度。在實驗室溫濕度異常時，自動發出報警信息，并能自動開啟空調降溫。

(5) 行人防闖監測。通過在實驗室安裝行人監測系統和門窗紅外監測系統，可以對非法侵入實驗室的行為進行監測，對布防時間實驗室行人活動情況進行監測，對非法侵入行為發出報警信息。

2.2 實驗室智能控制

(1) 智能燈光控制。實驗室通過安裝智能燈光控制器，實現遠程查看燈光的開關狀態，控制燈光的開關，實現行人進入實驗室時自動開燈和離開實驗室時自動關燈的功能。

(2) 智能空調控制。實驗室安裝了智能空調控制器，系統可以遠程查看實驗室空調開關狀態，實現遠程開啟空調、關閉空調和設定空調溫度等功能。通過與溫濕度監測系統聯動，在實驗室溫度超過設定值后，自動開啟空調降溫。

(3) 實驗室智能監控。實驗室安裝了多臺高清槍型攝像機和球型攝像機，實現對實驗室的無死角監控，指導老師或實驗室管理員可通過網絡客戶端或手機App，遠程查看實驗室監控視頻，可以遠程控制攝像機的轉動與焦距，完成更精確的觀察。

2.3 報警信息處理

(1) 緊急求救按鈕。每個實驗室都安裝有緊急求救按鈕，當學生在實驗室發生危險情況時，可以按實驗室的緊急求救按鈕發出求救信息。

(2) 智能聲光報警器。實驗室的每層樓都安裝有智能聲光報警器，當實驗室發生火災、有害氣體泄漏或學生按緊急求救按鈕等情況時，會將信息發送給智能聲光報警器。智能聲光報警器會閃光，并發出刺耳的報警聲，提醒樓道內其他實驗室的人員注意安全并及時撤離。

2.4 安全應急處理

系統建立了整個實驗室安全應急處理流程，當實驗室環境安全監測設備監測到實驗室發生火災、有害氣體泄漏、設備電流異常、實驗室溫度過高和行人非法侵入等情況時，會自動將信息上傳到中心管理系統，中心管理系統將信息發送到監控大屏或安全人員的手機APP，中心值守人員和實驗室安全人員在收到信息后，通過實驗室智能監控視頻對危險信息進行確認，并與現場人員進行電話溝通，第一時間作出安全應急處理[8-9]。

安全監測系統系統所涉及的實驗室安全監測、智能控制、報警信息處理和安全應急處理的整個信息流程圖如圖2所示。

圖2 報警信息流程圖

3 安全準入

實驗室安全準入是學生獲準進入實驗室學習與實驗操作的前提，“雙創”智能化實驗室允許學生進入實驗室進行自主實驗，對實驗室的安全帶來巨大的挑戰，因此，對獲準進入實驗室進行自主實驗的學生，需要經過嚴格的實驗室安全培訓，并進行實驗室安全知識考核，只有考試合格的學生才有資格進行自主實驗，以確保學生自主實驗的安全。實驗室安全準入的內容主要包括實驗室安全知識培訓、實驗室安全知識考核和獲得實驗室準入資格等內容與環節，實驗室安全準入的流程圖如圖3所示，其目的在于樹立學生的安全意識，提高學生的安全知識與操作技能，防范安全事故發生，保障實驗室和學生生命財產安全[10-11]。

圖3 實驗室安全準入流程圖

3.1 安全學習課程

“雙創”智能化實驗室要實現實驗資源全天候、全空間面向學生開放共享，不同專業的學生常會在一起進行實驗，如何根據不同實驗室的情況設置安全學習內容將非常重要，學習的內容除了常規的實驗室安全學習，還需要針對特定的實驗室，制定不同的安全學習課程，學習的形式，也應多樣化，確保學生能更方便地進行安全知識的學習。

(1) 安全課程學習內容。對不同專業類別的實驗室，建立不同的安全知識教育課程，主要安全準入信息庫分為通識類、電器安全類、化學安全類、生物安全類、醫學安全類、儀器安全類、放射安全類等不同課程，對特定的實驗室，需要制定本實驗室的學習內容。課程教材包括文字教材、視頻教材等內容。

(2) 安全課程學習形式。學生自主實驗通常是個體進行實驗，往往是跨專業、跨學院的實驗，因此，安全課程的學習就需要采用多種形式。“雙創”智能化實驗室對學生開設了實驗室安全知識必修課和選修課。

必修課要求學生通過強化自身的安全責任意識，了解實驗室安全制度，熟悉實驗室環境和設施，掌握實驗室常用大型儀器設備的規范操作方法，了解危險化學品分類標識、危害及防護措施，了解實驗室水、氣、電的安全使用方法和消防知識，掌握一定的安全應急處理措施。

選修課學生可以自己通過文字和視頻教材進行學習，選修課的內容主要根據特定實驗室進行設置，需強化學生對該實驗室安全知識進行專業化的學習。

3.2 安全學習考核

對于實驗室安全必修課學習的考核，采用課堂考試的形式進行安全考試，考試合格后頒發必修課合格證。

對實驗室選修課的考核，學生可以在網上進行考試，根據學生所選實驗類型，隨機在試題庫中抽取試題，學生限時作答，作答完后系統根據學生的答題情況自動給出測試成績，對測試通過的學生，頒發相應實驗室安全準入的合格證。

3.3 安全準入資格

系統根據學生測試情況，頒發相應實驗室安全準入資格，學生只有獲取實驗室安全準入資格后，才有權限申請該實驗室的自主實驗。

4 制定安全管理制度

4.1 安全管理制度的制定

實驗室安全管理體制能有效促進實驗室安全管理工作的科學化、規范化，能有效提高實驗室安全管理的效率。“雙創”智能化實驗室由于全天候、全空間對學生開放，因此，在制定安全管理制度時，除了考慮常規的實驗室安全外，還需要考慮學生在非工作時段自主實驗的安全，需要將制度細化，認真落實責任主體，制定出切實可行的安全管理制度，確保老師和學生都嚴格按制度執行，以保證實驗室的安全[12-16]。

為了確保學生自主實驗的安全，制定“雙創”智能化實驗室安全管理制度需要從實驗室安全準入、實驗室自主實驗預約、實驗室遠程監控與安全應急處理等幾方面入手，從實驗室安全課程的設置、學生安全課程的學習和考試以及提供準入證書等方面做好制度保證，確保學生在進入實驗室進行自主實驗前，真正地掌握實驗室的安全規定，了解實驗室的安全規程，以確保學生進行自主實驗的安全。實驗室自主實驗還需要制定制定相應的預約制度，通過制度確保實驗室的環境和大型儀器設備的使用安全，確保實驗室只對已獲得實驗室準入的學生開放。實驗室遠程安全監測與應急處理也應有相應的規章制度，通過制度確保實驗室管理員和指導老師能隨時在遠程對學生自主實驗進行監測與管理，并在出現危險情況時及時做出應急處理。

4.2 安全管理制度實施與考核

根據“安全第一，預防為主，責任落實，統籌管理”的方針，學校通過頂層設計，制定 “雙創”智能化實驗室安全管理規章制度，各學院依據本學院學科特點，進一步細化管理制度，最后各智能化實驗室嚴格遵照安全管理制度，落實實驗室具體的安全管理責任，確保學生自主實驗安全。

同時，學校或學院要對“雙創”智能化實驗室進行定期或者不定期的安全檢查，對安全執行情況逐一進行查驗與核實，對存在的問題及時進行整改，確保“雙創”智能化實驗室安全規則制度得以真正的落實與實施。

5 結 語

為了提高學生的動手能力、實踐能力、創新能力，“雙創”智能化實驗室面向學生開放共享，允許學生能夠根據自己設想，提出自主實驗方案，完成自主實驗。同時針對學生自主實驗存在的安全問題，“雙創”智能化實驗室在建設時，采用了先進的智能化技術，通過在實驗室安裝多重智能化監測設備與控制設備，對實驗室進行全方位安全監測，在實驗室發生安全異常時，能及時發出報警信息，進行應急處理；在實驗室安全準入上，實施了嚴格的實驗室安全準入制度，要求所有參與自主實驗的學生必須進行安全學習與培訓，并完成安全考試，只有考試合格的學生，才有資格申請自主實驗；在實驗室管理上，制定了科學化的安全管理制度，通過制度來加強實驗室安全管理，同時通過安全考核來確保制度得以真正貫徹實施，有效確保了實驗室面向學生開放共享的安全。