高校大型分析测试仪器网上预约平台研发

郭 亮， 徐勇鹏， 冉 猛， 赵晟锌， 曲 新， 陈忠林

(哈尔滨工业大学 市政环境工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150090)

0 引 言

随着国家科教兴国战略的实施，“211”、“985”等一系列加强高等院校基础建设计划的实行，建设综合性、研究性大学成为国内高校的主要目标。近年来，高校的学科和专业的数量与日俱增，用于实验教学和科学研究的仪器设备在数量、质量、水平上的也有较大提高，同学科内的设备种类繁多，规模从成套的大型精密仪器设备到便携式单台仪器设备，其中有很多设备已经达到国际一流的水平[1-2]。然而，目前研究型高校实验室中大型仪器结构复杂，价格昂贵，有些甚至购进后闲置，造成了仪器资源的极大浪费，加上传统的的管理模式的制约，致使大型仪器利用率不高，不能最大限度地发挥作用[3]。这些都不利于实验资源的共享，制约教学改革和实验改革的发展[4],严重影响了了高校实验室在信息化时代下的发展和作用。

与传统的手工统计形式的实验室信息管理相比，信息化的实验室管理一方面弥补了传统实验室信息管理的弊端,实现了信息的快速有效规范化管理；另一方面激发了同学们实验的主动性和创造力，可以使学生灵活自主地安排设定预约时间，使时间得到合理分配，实现时间利用的最大化，提高了实验效率。由此，为大幅度提高实验仪器使用频率，最大限度地发挥实验仪器在教学和科研中所起的作用，研究开发大型分析测试仪器网上预约系统具有重要的实际意义。

1 国内外大型分析测试仪器网上预约现状

1.1 国外大型分析测试仪器网上预约平台现状

目前，实验室信息管理系统已普遍应用于发达国家高校实验室。加拿大大学为教学型实验室设计了可供不同专业共享的开放性实验平台，该平台系统资料更新及时，通过对学生账号的权限进行分级管理，在服务器端提供了可供学其自由选择的实验课程软件，此外，还为学生提供网上预约精密仪器服务[5]。美国维吉尼亚州立大学专门为其晶片无尘实验室开发了一套基于C/S和B/S混合模式的实验室管理信息系统。通过该系统，学校教师和学生可通过网络按事先赋予的权限访问实验数据[6]。英国国家实验室研究理事会(CCLRC)实行政府所有-委托管理的模式(GOCO)，重大科研仪器设施向社会开放的范围非常广泛，包括英国所有的科研人员、与CCLRC签订了合作协议的海外科研机构、欧盟范围内、非欧盟国家或尚未签订使用合作协议的海外科研机构、商业合同制用户都可申请使用仪器设施[7]。日本在网上公布实验仪器的基础知识介绍、使用操作方法和规程, 各种仪器自由开放使用, 使用操作人员要通过培训拿到上岗证。仪器的使用申请者可实施网上预约、网上查询预约和使用状况, 努力做到跨学科和跨部门使用, 建立各种共建合作关系, 以提高大型仪器的使用效益[8]。

发达国家高校实验室往往都拥有大量先进、昂贵的仪器设备，为了使这些设备可以最大效益地被利用，其实验室管理系统中的网上预约系统比较完善，同时具备强大的数据处理功能，可以顺利完成大量实验数据规律发现与数据挖掘的任务。

1.2 国内大型分析测试仪器网上预约平台现状

我国从20世纪70年代末就有人提出实验室信息管理系统思想，但由于计算机技术水平低，当时的实验室信息管理系统仅限于完成简单数据处理的单机模式。80年代中期，我国地矿、石化、制药、商检等领域先后引进近10套实验室信息管理系统。但由于管理模式、文化内涵以及计算机应用水平等方面的差异使得系统的大部分功能无法利用，造成极大的浪费[9]。

进入21世纪以来，随着国家对高等教育投资的加大，高等教育事业得到了迅猛发展。为了充分发挥投资效益，大多数高校正在大力推进大型仪器共享平台的建设，兴建校级分析测试中心[10]。浙江大学从2002年开始将40万元以上的大型仪器设备组建成一个校级大型仪器设备开放共享平台，设立大型仪器设备测试和维修开放基金，制定相应的大型仪器设备开放管理办法，支持大型仪器设备开放共享平台的建设[11]。哈尔滨工业大学已经建成的大型精密仪器设备开放共享平台将用户分为一般用户与管理员两类，一般用户可以通过平台对共享仪器进行查询预约，管理员则对仪器进行编辑管理。通过大型精密仪器设备共享平台，将校内共享级别的仪器设备充分利用起来，极大方便了教师学生的科学实验，提高了实验资源利用效率，促进了全校实验教学的发展。厦门大学贵重仪器设备采用“专管公用、资源共享”的管理办法，对贵重仪器设备分级、分类管理，实行“校、院(系)、课题组三级”管理模式。价值在100万元(含)以上的通用型分析测试仪器设备由实验室与设备管理办公室直接管理，放置在学校公共服务平台上，面向校内外实行仪器开放共享服务[12]。天津工业大学已经建成的“天津工业大学贵重仪器设备共享数据库”，目前共有79台(套)10万元以上贵重仪器设备可供校内外共享，实行专人专管，网上查询，网上预约等共享服务方式[13]。华中农业大学资源与环境学院从2003年以来在大型仪器购置、使用、管理工作中遵循“统一规划、分块建设、集中管理、共同使用”的原则，积极参与构建开放共享型大型仪器平台[14]。同时，利用校园网建立专门的实验中心网站，设立大型仪器专栏、分析测试方法专栏以及预约专栏等[15]。除建立大型仪器共享平台外,为实现仪器资源共享，针对科学仪器的分析测试预约各种平台也因运而生，如中南大学大型仪器预约系统、上海中医药大学实验预约系统、温州大学分析测试在线预约系统等。

尽管目前高校实验室信息管理系统蓬勃发展，但是现今存在的各种分析测试预约系统都存在某种程度的缺陷，如系统运行不稳定，日常维护不方便及功能扩展难，所开发的功能不能满足用户的使用要求，管理人权限不够，系统提供的信息量不充足，仪器资源的利用效率与传统预约形式相比没有得到有效提高，系统管理不完善等。为了实现分析测试预约系统的高效运行，提高实验室管理手段，投资开发一套完善的分析测试预约系统是非常必要的。

2 大型分析测试仪器网上预约平台总体设计

2.1 系统结构

本平台采用浏览器和服务器(Brower/Sever,B/S)的架构来完成。基于此模式的三层体系结构将应用层、中间层、数据资源层分布到不同的单元，见图1。

图1 平台结构图

这样，学生用户就可以通过预约平台完成导师、学生、设备管理员、实验设备的管理，以及完成实验设备预约的申请和审批流程(流程见图2)。

图2 预约流程图

图3 申请消息管理界面

2.2 数据库组成

本平台基于SQLSever，构建系统的数据库。数据库中保存各仪器的相关信息，包括使用说明、仪器位置、使用情况、负责人等信息。数据库中的信息为系统的正常运行提供保障。

2.3 模块及功能介绍

(1) 学生管理模块。学生管理模块包括：学生信息管理(用于学生用户对本人信息的修改)(如图3所示)，课题预约申请管理(用于学生用户填写预约信息)，设备预约申请管理(用于预约设备)，预约统计检索(用于学生用户对课题预约与设备预约模块的申请信息进行统计，用户可以根据时间段和审批状态进行检索)，设备预约统计管理(用于对设备预约信息进行统计)，课题预约统计管理(用于对课题预约信息进行统计)，申请消息管理(用于申请消息的管理，用户可以对消息进行回复)。

(2) 导师管理模块。导师管理模块包括：课题预约管理(用于导师用户进行课题预约信息查看以及预约取消)，预约统计检索(用于导师用户对学生管理模块中课题预约和设备预约模块的申请信息进行统计，用户可以根据时间段和审批状态进行检索)，导师信息管理(用于导师用户对本人信息的修改)(如图4所示)，预约审核管理(用于导师用户对学生所申请的课题进行审核，根据学生和审核状态进行检索，然后根据预约信息进行审核是否通过；并填写审核信息)。

图4 导师管理界面

(3) 设备管理模块。设备管理模块包括：添加设备管理(用于添加预约设备信息)，周工作计划列表(通过导师，申请人类型，选择时间段，审批状态进行搜索，将列出满足条件的设备及设备信息)，审批预约(用于查看审批预约详情)，设备使用情况(将所有设备的设备名称、设备类型、设备管理员、使用次数、费用总额、设备状态等展示出来以供查看)，修改设备信息(用于根据实际情况对设备的信息进行修改)，在线对话(管理员可以与预约者进行沟通)，预约信息_用户(将用户预约的设备展示出来)，个人信息编辑(可以对自己的信息进行修改)，不工作设备设置(用于设置设备不工作的开始时间、结束时间以及原价)，设备信息(展示设备的详细信息), 预约信息_管理员(展示预约信息), 设备列表(展示所有设备的列表)。

(4) 公共模块管理。公共模块管理包括：用户注册模块(用于不同用户进行用户注册)系统信息模块管理(用于系统信息的公布)。

3 结 语

本文所研究建立的大型分析中心分析测试仪器预约系统将有效地解决不同专业学生的租用、统一管理问题，同时对相关设备的日常管理问题提出了相对合理的建议，最大化地利用了已有的实验资源；同时在设计思想上提出“互动”理念，引入多个模块，实现导师、设备管理员、学生用户之间的多重对话，达到仪器资源合理、有效地利用；强大的统计功能方便了日常管理工作。此外，本平台的建立，对于相关学院(电子、物理、化学、医学、航天学院等)的实验室仪器管理系统有一定的借鉴作用，为实现高校网络化、信息化、自动化和个性化教学平台建设提供了技术支持与实践经验。

致谢:本论文受2012年黑龙江省高等教育教学改革项目“市政环境实验资源优化配置研究与实践”资助，特此致谢。

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