基于物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)的高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法

摘要：常規(guī)的高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法忽視了冗余數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。因此，文章設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)的高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法。該方法篩選了高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，作為實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。基于物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)建立實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)模型，確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)指數(shù)，通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則，確保實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。文章求解高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)綜合權(quán)重，排序權(quán)向量，實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)并采用實(shí)例分析，證明該方法的評(píng)價(jià)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；運(yùn)行大數(shù)據(jù)；高校；實(shí)驗(yàn)室；安全評(píng)價(jià)方法

中圖分類號(hào)：G482

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

高校實(shí)驗(yàn)室是在高校內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究的區(qū)域，是評(píng)價(jià)高校運(yùn)營(yíng)能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。校實(shí)驗(yàn)室包含的專業(yè)較多，存在危險(xiǎn)物品、化學(xué)用品、常規(guī)物品等，一旦出現(xiàn)掉落、破損，將會(huì)影響師生的安全。針對(duì)此類問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)了多種評(píng)價(jià)方法。

張洪杰等^［1］基于連續(xù)區(qū)間有序加權(quán)平均和云模型的高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法，該方法在操作上較為復(fù)雜，缺乏足夠的數(shù)據(jù)支持，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果失準(zhǔn)。張亮等^［2］基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)-Elman的高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的特殊性，數(shù)據(jù)存在噪聲、缺失或異常值的問(wèn)題。因此，文章結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法。

1 高校實(shí)驗(yàn)室安全的物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)

1.1 篩選高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)

高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)是一種綜合評(píng)價(jià)方式，包括實(shí)驗(yàn)室安全的各個(gè)方法。在安全評(píng)價(jià)的過(guò)程中，遵循全面性、科學(xué)性、層次性、目的性等原則，篩選出高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)^［3］。將責(zé)任體系A(chǔ)1（組織機(jī)構(gòu)與職責(zé)A11、經(jīng)費(fèi)投入A12、安全信息化建設(shè)A13），實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所A2（場(chǎng)所環(huán)境A21、個(gè)人防護(hù)A22、實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生A23），教育培訓(xùn)A3（安全教育A31、安全文化A32、安全培訓(xùn)A33），應(yīng)急管理A4（應(yīng)急處置A41、應(yīng)急評(píng)估A42、應(yīng)急準(zhǔn)備A43），管理制度A5（規(guī)章制度A51、操作規(guī)A9程A52），危化品安全A6（危化品購(gòu)置與存放A61、危化品操作A62、實(shí)驗(yàn)廢棄物處置A63），安全檢查A7（危險(xiǎn)源辨識(shí)A71、安全隱患整改A72），設(shè)備設(shè)施安全A8（儀器設(shè)備管理A81、實(shí)驗(yàn)作業(yè)安全A82、消防安全A83），持續(xù)改進(jìn)指標(biāo)（績(jī)效評(píng)定A91、改進(jìn)措施A92），作為實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)，以此來(lái)反映實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的各類信息^［4］。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)建立實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)模型

確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)指數(shù)，通過(guò)運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)規(guī)則，從而確保實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。物聯(lián)網(wǎng)指數(shù)是評(píng)估安全評(píng)價(jià)指標(biāo)有效性的指標(biāo)，能夠分析出評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系，度量指標(biāo)的重要程度。物聯(lián)網(wǎng)指數(shù)I的計(jì)算見(jiàn)式（1）。

式中，I為高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)指數(shù)，L_i為第i類指標(biāo)在總指數(shù)中的權(quán)重，L_ij為第j類指標(biāo)在第i類指標(biāo)指數(shù)的權(quán)重，K_ij為第i類指標(biāo)的第j項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值。

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，利用運(yùn)行大數(shù)據(jù)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)模型如圖1所示。由圖1可知，可視化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集為運(yùn)行大數(shù)據(jù)的內(nèi)容；應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、感知層為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的過(guò)程中，按照評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的采集來(lái)源、處理方式、存儲(chǔ)形式分類，將一級(jí)指標(biāo)與二級(jí)指標(biāo)混合訓(xùn)練，得到非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，確保實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

1.3 求解高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)綜合權(quán)重

對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)指標(biāo)而言，重要程度分為都重要、都不重要、前者稍微/比較/十分/絕對(duì)重要、前者稍微/比較/十分/絕對(duì)不重要等，標(biāo)度在1、3、5、7、9、1/3、1/7、1/9中變化。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度標(biāo)度，確定實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)目標(biāo)的最大特征根，得到排序權(quán)向量，從而滿足高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)的全面需求。文章使用方根法，求解最大特征根，獲取高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)綜合權(quán)重，計(jì)算見(jiàn)式（2）、式（3）。

式中，γ_max為最大特征根，w_i為排序權(quán)向量，A為評(píng)價(jià)指標(biāo)，n為常數(shù)，w_i為高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)綜合權(quán)重，A_ij為第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)二級(jí)指標(biāo)。γ_max隨著w_i變化，當(dāng)A_ij的重要程度標(biāo)度為9時(shí)，A_ij較為重要，w_i較高，γ_max隨之增加。當(dāng)A_ij的重要程度標(biāo)度為1/9時(shí)，A_ij較不重要，w_i較低，γ_max隨之降低。綜合考慮到不同的重要程度標(biāo)度類別，將權(quán)重與評(píng)分的乘積作為二級(jí)指標(biāo)的綜合得分。同屬一級(jí)指標(biāo)的所有二級(jí)指標(biāo)綜合得分，作為一級(jí)指標(biāo)的綜合得分。一級(jí)指標(biāo)的綜合得分越高，安全評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性越高，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室安全的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

2 實(shí)例分析

2.1 高校概況

為了驗(yàn)證文章設(shè)計(jì)的方法是否滿足高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)需求，文章以X高校實(shí)驗(yàn)室為例，對(duì)上述方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。X高校是集生產(chǎn)、技術(shù)、服務(wù)于一體的全日制民辦院校，校園占地面積約為5.3×10⁵ m²，建筑面積約為4.9×10⁵ m²，在校學(xué)生約25000人，教師約1250人。X高校共有15個(gè)二級(jí)學(xué)院，專業(yè)約50個(gè)，涵蓋了經(jīng)濟(jì)、管理、文學(xué)、工科、理科、藝術(shù)、貿(mào)易、教育8個(gè)學(xué)科。實(shí)驗(yàn)室總面積約為30000 m²，能夠滿足本次安全評(píng)價(jià)需求。X高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)流程如圖2所示。本次分析的是已構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型在實(shí)踐中的可操作性與可行性。本研究分析X高校實(shí)驗(yàn)室的使用情況，設(shè)置對(duì)應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，分別為：≥25分、≥50分、≥75分、≈100分。二級(jí)指標(biāo)評(píng)分≥4分，證明選取的指標(biāo)較為重要，能夠提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性。一級(jí)指標(biāo)評(píng)分≥9分，證明一級(jí)指標(biāo)選取較為準(zhǔn)確，能夠提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性。綜合評(píng)分≥90分，證明高校實(shí)驗(yàn)室安全的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.2 應(yīng)用結(jié)果

文章隨機(jī)選取出A1～A7共7種一級(jí)指標(biāo)，選取出多個(gè)對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)，共同判斷文章方法的評(píng)價(jià)效果。在其他條件均已知的情況下，分析了各個(gè)指標(biāo)的評(píng)分、權(quán)重、二級(jí)指標(biāo)綜合得分、一級(jí)指標(biāo)綜合得分。各個(gè)指標(biāo)的綜合得分越高，安全評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性越高。結(jié)果如表1所示。由表1可知，使用文章設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)的高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法，各個(gè)評(píng)分在95/100以上，權(quán)重適中，各個(gè)指標(biāo)的綜合得分能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)需求。各個(gè)指標(biāo)的總評(píng)分為114.2772，評(píng)分相對(duì)較高，安全評(píng)價(jià)效果較佳，符合文章研究目的。

3 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)相互結(jié)合，應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)室，能夠提高相關(guān)數(shù)據(jù)的處理效果，確保實(shí)驗(yàn)室作業(yè)的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室問(wèn)題關(guān)系到全校教師與學(xué)生的生命財(cái)產(chǎn)安全，如何有效地評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室安全，成為研究人員亟待解決的問(wèn)題。因此，文章利用物聯(lián)網(wǎng)與運(yùn)行大數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了高校實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)價(jià)方法，從評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)模型、評(píng)價(jià)權(quán)重等方面，全方位地分析了高校實(shí)驗(yàn)室的使用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，為實(shí)驗(yàn)室的安全管理提供保障。

參考文獻(xiàn)

［1］張洪杰，余愷瑞，魏甜甜，等.基于C-OWA和云模型的高校化工實(shí)驗(yàn)室安全韌性評(píng)價(jià)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2024（3）：253-259.

［2］張亮，李景良，崔海洋.基于PSR-Elman的高校實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2023（3）：237-242.

［3］趙云，任光輝，鄭樹桐.基于安全標(biāo)準(zhǔn)化的高校實(shí)驗(yàn)室安全管理工作評(píng)價(jià)研究［J］.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2023（7）：213-219.

［4］龔小龍.大學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)化構(gòu)建模式［J］.大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2023（11）：13-15.

（編輯 王永超）

Security evaluation method of university laboratory based on the Internet of Things and the operation of big data

SONG Leiyu¹， TIAN Hanjun¹， BAI Jing²

（1.Xi’an Eurasia University， Xi’an 710065， China;

2.Xi’an Kedagaoxin University， Xi’an 710065， China）

Abstract：Conventional evaluation methods of laboratory safety in colleges and universities ignore the influence of redundant data on evaluation results. Therefore， this paper designs a safety evaluation method for university laboratories based on the Internet of Things and running big data. This method screens the safety evaluation indexes of university laboratories as laboratory safety evaluation indexes. Based on the Internet of Things and operational big data， the laboratory safety evaluation model is established， the networking index of each evaluation target is determined， and the accuracy of laboratory safety evaluation is ensured through association rules. In this paper， the comprehensive weight of university laboratory safety evaluation is solved， and the weight vector is sorted to realize the safety evaluation of university laboratory. The example analysis shows that the evaluation result of this method is more accurate.

Key words：Internet of Things; operation of big data; university; laboratory; security evaluation method