實驗室危險化學品信息化閉環管理系統的構建

劉大欣 胡偉 于春生 付明剛

關鍵詞：實驗室安全；危險化學品；信息化系統；閉環管理

0 引言

高校實驗室在高等教育中不但是學生接受教育學習的重要場所，同時也是進行科研探索的主要地點，是高質量人才培養和國家創新體系的重要組成部分，在各個高校的“雙一流”建設中起著至關重要的作用。實驗室的安全運行既是對科研與教學的基本保障，也是對高等教育高效、可持續發展的有效支撐[1-2]。各類化學品，尤其是危險化學品是實驗室安全管理的重中之重，它直接關系到實驗人員的生命安全，但同時也是實驗室安全管理中的難點所在[3-4]。在危險化學品的管理方法中，傳統的臺賬記錄被廣泛使用，但在實際操作中，由于人為因素的存在，始終存在著記錄不完整、賬目不合等問題，在危化品管理上存在著隱患[5]。

針對實驗室危險化學品管理中的諸多問題，采用信息化管理是一種有效的解決方法。信息化管理以現代信息技術為手段，對信息資源進行計劃、組織、記錄、整理和控制?？梢酝ㄟ^簡便的遠程信息獲取手段，快速收集和分析數據，提高了工作效率，也加強了不同環節之間的信息溝通能力[6]。尤其在信息化管理系統中可以便捷實施閉環管理，實現對危險化學品的全流程可追溯，從根本上提升了管理的規范性和有效性。

1 實驗室現有化學品管理中存在的問題

目前高校中涉及化學品的實驗室，尤其是部分科研型實驗室，由于研究方向眾多，需要使用多種危險化學品，但是數量普遍偏少，各個實驗室或科研團隊的化學品存儲柜分散放置，有著“零、雜、少、散”的特點，目前在管理中大多存在著以下問題。

缺乏健全的管理體系。目前實驗室的化學品管理模式，由于缺乏具有專業背景知識的管理人員，多數采用“以查代管”的模式，缺少針對學科特色的安全管理規定，現有規章制度可操作性不強。各實驗室研究方向不同，實驗人員只根據自身情況購買采購化學品，缺少統籌與規劃，存在著重復購買、超量購買以及超量存儲等情況。

信息化管理程度不足。實驗室沿用手動記賬的管理模式，并未完全實現信息化操作，導致各種信息存在滯后性，且準確度不高。危險化學品在采購、入庫、存儲、使用以及報廢環節信息未互聯互通，易出現賬目不合。校級管理單位、院級管理單位、實驗室管理員以及使用教師相互之間的記錄信息不能完全一致，所使用的手工臺賬更新緩慢。

閉環管理制度不健全?；瘜W品管理臺賬缺乏提示功能，對于化學品超量存儲、存儲期限等問題無法主動提示，存儲過期現象時有發生。部分實驗室的指導教師安排學生完成實驗后，所用的危險化學品尚有剩余。待學生畢業后，此化學品可能被長期遺忘，從而產生安全隱患。

2 信息化閉環管理系統的構建

針對以上問題，結合當前主流的信息化手段，構建一套便捷實用的化學品信息化管理系統，實現對危險化學品全流程的閉環管理可有效降低化學品的管理風險。

信息化閉環管理系統的構建，利用并結合已有的校方化學品采購審批系統，可以實現從化學品購買申請、采購、入庫、使用，直到報廢的全流程可追溯，并對過期化學品，超量化學品存儲等隱患進行定期排查預警。其總體方案如圖1所示，可分為移動端信息管理系統和服務器端信息管理系統兩部分。由實驗教師或學生從移動端信息管理系統發出各種申請，實驗室管理人員對申請信息進行審核，審核通過后，將各項信息錄入服務器端信息管理系統。服務器端管理系統用于存儲各種化學品信息，并根據申請情況對各項信息及時更新。同時服務器端管理程序還負責信息查詢、定期巡檢和自動預警功能。

2.1 移動端信息管理系統

移動端信息管理系統適用于移動式電子設備進行快速操作，將常用功能設計為App小程序，以二維碼形式展現。實驗教師或學生通過掃碼，進入系統進行各項信息的填寫。

1） 化學品采購。在移動端管理系統中，實驗師生首先進行化學品采購申請，功能截圖如圖2（a） 所示。在填寫采購申請時，需要詳細寫出采購化學品的名稱、濃度或純度、危險類別、包裝規格、數量、生產廠家、用途以及存放位置。信息上傳后，實驗室管理人員對申請信息進行審核，審核通過后移動端管理系統自動通知師生進行化學品采購，同時管理人員將申請信息錄入服務器端管理系統。如果采購信息有異常，實驗室管理人員將對申請信息進行駁回，實驗師生可對采購信息進行修改后重新上傳等待審核。采購申請和采購審核均在移動端進行，并且信息實時推送，能夠提高工作效率。

2） 化學品入庫。實驗師生完成化學品采購后，再次進入移動端信息系統，將所采購的化學品信息進行藥品入庫登記，功能截圖如圖2（b） 所示。登記信息包括化學品的名稱、濃度或純度、包裝規格、數量、生產廠家，同時需要錄入存放地點和過期時間，為后期的閉環管理提供基礎數據。

3） 化學品領用。實驗師生在需要取用藥品時，可在進入移動端管理系統后，提交領用申請，功能截圖如圖2（c） 所示。在申請中說明本次的實驗名稱、所用化學品名稱、用量以及剩余庫存，同時為了保證取用危險化學品“雙人雙鎖”的安全制度，需要雙人在紙張上進行簽名后拍照，并將其上傳至申請系統，移動端管理系統在上傳時自動將照片的時間與位置信息以水印方式嵌入照片內，易于過后檢索，同時防止使用過期簽名，提高了領用藥品時的安全性。

4） 化學廢棄物處理。實驗師生在進行實驗過程或完成全部實驗后，可能產生一定的廢液廢物。如需處理化學品廢棄物，可進入移動端管理系統，填寫廢液棄物處理申請，功能截圖如圖2（d） 所示。說明廢液廢物的性狀以及數量，實驗室管理員在收到申請后，首先進行匯總處置，統一安排專業人員進行廢物處理。

此外，在移動端管理系統內設置了隱患上報功能，所有實驗人員在日常工作學習中如果發現存在安全隱患，均可通過此功能進行上報，實驗室管理員根據隱患類型，及時進行有效處置。

2.2 服務器端信息管理系統

移動端信息管理系統便于進行信息上傳，但進行信息匯總以及統計查詢時，操作復雜，難以在移動式電子設備上完成，而服務器端信息管理系統可以彌補這一不足。移動端管理系統上傳的危險化學品申請信息，通過管理人員可以錄入服務器端管理系統，以數據庫方式進行存儲與查詢。服務器端信息管理系統功能結構如圖3所示。

1） 用戶管理。根據使用者的不同身份，對管理數據庫的用戶，包括實驗室管理人員、實驗操作人員、學生等，為不同用戶提供不同的權限級別。

2） 化學品信息管理功能。在進行申請信息錄入時，服務器端管理程序將根據藥品名稱對數據庫內已有的藥品數量進行比對。如果出現庫存藥品超量購買的情況，將提示管理人員。管理人員根據提示信息，及時反饋給采購申請師生，確認是否存在藥品的重復購買，防止出現超量存儲危險化學品。在藥品購買后進行危險化學品入庫登記時，實驗室管理員將化學品信息錄入服務器端管理系統的數據庫，數據庫中包含了化學品的名稱、CAS號、濃度、規格、生產廠家、負責教師、入庫時間、過期時間、存放位置，并生成一組編碼用于標記此化學品。之后，服務器端管理系統將以上信息生成信息二維碼標簽，經打印后，粘貼于試劑瓶的瓶身上，便于隨時掃碼查看，也用于后期的數據庫更新。

3） 化學品使用管理功能。用于記錄化學品的使用情況，在收到領用申請以及廢物處理后，實驗室管理員進入服務器端管理系統，定期更新信息數據庫，包括領用人、藥品使用量、使用時間、實驗用途等信息。這些信息可以幫助追蹤化學品的使用情況，確保實驗室的安全操作，實現了化學品使用全流程可追溯。

4） 化學品安全信息查詢功能。可以提供快速查詢化學品安全信息的接口，包括急救措施、緊急處置、安全數據表等信息，幫助實驗室人員處理化學品相關的安全問題。同時，在瓶身上的二維碼信息中也加入快速處置信息，用于緊急情況下迅速掃碼查詢救治措施。

5） 化學廢棄物管理功能。記錄化學品廢棄物的種類、數量、處理方式等信息，確保廢棄物的合法和安全處理。同時記錄廢棄試劑瓶身上的二維碼，在數據庫中標記報廢，完成化學品的整個生命周期。

2.3 閉環管理系統的構建

對于實驗室化學品信息化管理系統，只有實現從采購到報廢的全流程閉環控制，才能真正提高管理的安全性。而在服務器端信息管理系統中提供后臺監控與定期巡檢功能，是實現閉環管理的有效手段。閉環管理系統將定期對危險化學品信息數據庫進行全局檢索，監控在相同存儲地點的同類化學品存儲總量，依據化學品性質，判斷有無超量存儲風險。閉環管理系統還將檢索并判斷化學品的過期時間，對于即將過期的化學藥品進行提前預警，實驗室管理人員及時告知藥品的負責實驗教師進行安全處理。服務器端管理程序主界面如圖4所示。

2.4 信息化管理系統的開發環境

實驗室化學品信息化管理系統根據應用場景的差異，采用了移動端和服務器端相結合的系統構架。移動端信息管理系統使用互聯網二維碼應用平臺進行設計。該平臺提供了模塊化控件與標準化功能，并提供了數據上傳接口，可以將掃碼后的填報信息自動上傳。移動端信息管理App采用了文本框、復選框等控件進行組合設計，完成了化學品采購、入庫、領用以及報廢等程序界面的設計。

服務器端信息管理系統由于需要存儲大量的化學品信息以及臺賬數據，對數據存儲的可靠性以及吞吐量有一定要求，因此使用了R4900 G3系列服務器作為硬件平臺。服務器端管理軟件以Visual Basic為基礎，通過ODBC（Open Database Connectivity） 方式連接到信息數據庫中，并使用SQL語句操作數據庫，完成了化學品信息的查詢、插入、更新、刪除等操作。

3 結束語

采用移動端與服務器端相結合的實驗室危險化學品信息化閉環管理系統，將快捷操作的采購申請、采購入庫、領用申請、廢物處理申請、緊急處置查詢等環節設置在移動端信息管理系統中，將化學品信息管理、使用管理、廢棄物管理、后臺監控、定期巡檢等功能設置在服務器端信息管理系統中，在簡化操作的同時，實現了對化學品的閉環管理以及全程信息化。采用具有自動巡檢預警的閉環管理系統不僅提高了管理環節的安全性和管理效率，也實現了化學品全流程信息的可追溯，有效降低了實驗室危險化學品的管理風險。