农业实验室信息管理系统的研究及应用

黄家怿，谢秋波，郭佩佩

（1.广东省现代农业装备研究所，广州 510630；2.广州市健坤网络科技发展有限公司，广州 510630）

农业实验室信息管理系统的研究及应用

黄家怿1，2，谢秋波1，2，郭佩佩2

（1.广东省现代农业装备研究所，广州 510630；2.广州市健坤网络科技发展有限公司，广州 510630）

本文讨论了农业实验室管理信息系统的建设与应用，主要对该系统技术架构的设计以及功能模块的建立进行了详细阐述，其中功能模块包括样品受理、检验分析、质量监控、资源管理以及系统管理五大块。最后以农业机械管理和畜产品实验室为例，说明了该系统的实用性。

农业 LIMS应用

0 引言

我国作为农业大国，各类与农业相关的因素都受到极大的关注，例如土壤环境、农业机械、农畜产品等的质量安全都是农业健康持续发展的关键[1]。针对这些农业因素，目前已有各类相关检测研究实验室的建立，从而对这些农业因素作出及时的调整，保障我国农业的安全持续的发展。但各类因素的实验室检测分析工作量是繁琐而庞大的，因此，建立一个实验科学、运行高效、管理规范的农业实验室十分必要。实验室信息管理系统（LIMS，Laboratory Information Management System）结合了计算机网络技术、数据存储技术、快速处理技术，对实验室进行全方位管理，目前正逐渐应用于各类领域中，并取得了显著成果[2]。LIMS将样品管理、质量管理、仪器管理、数据管理以及业务管理等诸多功能集于一体，组成一套完整的实验室综合管理和产品质量管理体系，是实验室建设以及实验室认证的重要技术基础[3]。在借鉴各领域LIMS应用的成功案例基础上，结合农业领域检验检疫需求和特性，建设农业实验室信息管理系统，能有效提高农业实验室的运作效率，并降低农业实验室的管理成本。

1 农业实验室信息管理系统的建立

1.1 技术架构的设计

系统的技术架构采用基于J2EE分布式组件技术的多层应用体系结构，支持INTERNET，由“平台”和“组件”两大部分构成。系统数据按照需求采取远程单位分散，逐级集中的管理模式。在基于J2EE分布式组件技术的多层应用体系结构基础上强调应用组件化。组件是软件的基本组成单元，它们之间是相对独立的，在平台的控制下，可协同工作，从而完成特定的业务应用。同时，这些组件又是可重构的、可扩展的，能动态地完成不同客户的业务需求。组件与平台之间构成一个总线式的分层结构。通过“技术平台化、应用组件化”，实现信息管理的“生产工厂化”。

在J2EE架构下开发的系统可以跨平台运行，通过XML技术提供可跨平台交换和移植的业务数据。系统按照需求支持各种要求的数据库、操作系

统，软件的服务器端可以采用支持主流的操作系统：windows NT、Windows2000、UNIX、LINIX，并可以根据需要适配各大关系型数据库。

1.2 功能模块的建立

1.2.1 样品受理

该模块主要是进行样品检验受理、检验任务管理、结果报告管理、检验收费管理、样品库管理，以及查询和进度监控管理[4]。样品检验受理主要对所接收的样品进行分类，可分为委托检验样品、仲裁检验样品和抽样样品三种，然后由业务人员对样品进行相应的标识并登记入库。检验任务管理是由样品受理模块将检验任务分配到相应的检验科所，再由检验任务组或检验人员进行检验。结果报告管理则针对试验结果进行录入、生成、审核、签发的管理。最后检验收费管理对样品检验费用进行登记、审核和统计。样品库管理主要包括样品库库存情况、样品领用情况及处理情况等功能。查询和进度监控管理是对业务的结果及进度进行查询。因此，该样品受理模块主要供样品受理部门、样品检验部门和检验报告审核与发放部门使用，是整个农业实验室信息管理系统的基础，是农业业务得以顺利完成的前提。

1.2.2 检验分析

样品经受理后，将交由相应的检验科室进行检验分析。该过程必须明确检验任务的分配，实验过程的规范以及实验结果的准确记录，因此，设计检验分析模块，需要对检验任务、实验原始记录、检验结果与报告等子模块进行分析，供负责样品检验的检验科室及相关检验人员使用[5]。其中，检验任务管理包括样品在检验科所中的交接记录、个人检验任务的分派记录等功能。原始记录管理负责对样品检验中原始实验数据的记录，是该模块的关键部分。根据设计好的原始记录格式模板和计算处理规则，检验人员只需要将检验测量数据按要求填写到相应的原始记录文件中，系统自动根据各原始记录的计算分析规则对原始记录中需要进行计算和分析的部分进行处理，从而很大程度上降低检验人员的工作量，提高数据的准确性。检验结果与报告管理则是检验人员用于对实验结果的录入和检验报告的编制审核等。检验报告在批准签发后将长期存储在系统数据库中，供已授权用户进行查询使用。可见，检验分析模块作为农业实验室信息管理系统中的核心部分，直接关系到业务的准确度及结果的可信度。

1.2.3 质量监控

质量监控模块主要是对业务受理到完成过程中各环节操作质量的监督控制，包括实验流程的规范管理、业务委托方对业务完成质量的评价、反馈与投诉、以及受理方对反馈投诉等的处理管理等[6]。通过该模块，对实验室中各操作规程进行明示，为相关从业人员提供查询窗口，并建立质量监督窗口，业务委托方可以登录系统对业务结果进行评价或投诉。实验室的质量监督员登陆该窗口后，可以及时得到相关的投诉信息，经过解决后可以将投诉处理结果通过终端反馈到中心数据库，投诉人登陆系统后便可获得投诉处理后的受理情况。质量监控模块为实验操作过程、业务委托方和受理方提供协同互动、一站式的服务，能有效提高农业实验室监督管理的效率和服务质量。

1.2.4 资源管理

资源管理模块主要是针对农业实验室涉及到的人员、物资等进行的统一管理，该模块下包括人员管理、仪器设备管理、试剂耗材管理、供应商制造商管理和受控管理等子模块[7]。人员管理主要用于管理实验室人员的基本信息如姓名、性别、职称、人事变动等，及其发表的论文、出版专著、课题成果情况。仪器设备管理主要是对仪器设备的验收、登记建档、交接（调配）、使用记录、维修保养、报废、降级使用、溯源设备的鉴定等整个设备生命周期内基本信息和业务流程进行管理，同时包括了与设备相关的制造商和供应商的管理与评价。试剂材料管理是对试剂耗材从采购、领用到库存管理建立申请、审批、办理和查询整个业务流程及单据管理。受控文件管理指对受控文件的发放、版本等情况进行管理，包括文件名称、编号、出版部门等以及文件副本名称、持有人和受控状态等。资源管理模块是农业实验室信息管理系统的支撑，它使得实验室的各项资源紧密地联合到一起，使得各类信息管理

更为清晰便捷。

1.2.5 系统管理

系统管理是农业实验室信息系统中不可或缺的功能模块，与农业实验室信息系统的安全性和可用性密切相关，主要包括系统基础资料维护、用户权限设置、功能模块查询等[8]。基础资料维护包括各类代码的分类管理、系统操作日志记录以及数据库备份等。用户权限设置包括用户帐号、子系统管理员授权和操作员授权等。

2 农业LIMS的应用

根据上述架构和功能设计方案，本文以农业机械为例，建立了农业机械质量检验监督信息管理系统，并在广东省农业机械化管理办公室成功运用，见图1。通过使用系统，一方面实现了农业机械产品检验、投诉、反馈到技术推广、成果鉴定的自动化信息管理，另一方面加强了农业机械生产、销售、使用等人员的联系和互动，并有效改善了当前农业机械产品质量监管手段，降低了管理成本，提高了管理效率。

此外，本文也进行了畜产品实验室信息管理系统的建设，并对整体架构及建设内容有了全面详细的设计，整体建设内容如图2。该体系的建设将计算机技术应用于畜产品检验管理业务上，将畜产品检验工作中各环节数据信息进行系统录入、流转、控制、统计、分析处理，可生成检验各环节需要的打印表单如（收样单、样品标签、检验流转卡、任务单、检验原始记录、检验报告等），并可提供科学准确的月、季度、年度各类检验情况的分析报表。建立业务科、检验科和报告签发领导协同互动的业务处理平台，实现畜产品检验数据处理的智能化，检验过程的电子化、信息化和自动化。

图1 农业机械质量检验监督系统界面

3 结论

图2 畜产品实验室信息管理系统内容结构图

农业实验室信息管理系统可将农业实验室的各类因素以程序化的方式进行管理控制，对每一个样品、仪器以及人员的动态信息进行实时了解，实现了分析仪器联网以及数据的自动采集，从而规范了实验室工作的流程、提高分析速度和分析质量，并充分利用仪器资源和人力资源，提高工作效率，实现了实验室各个方面信息综合管理的系统化、科学化、智能化，提高了管理效率和质量。但是，该系统还是存在一定的不足与完善，一方面是针对各类

复杂检验报告的数据录入和报告自动生成功能的补充；二是该系统针对的是农业，可能会对农民及一些低计算机操作能力的人开放，因此，操作程序应设计的较为简便，方便操作；另外还可以在网上对外服务功能上进行扩充，尽可能广的涵盖整个农业领域。

[1]顾益康，袁海平.中国农业安全问题思考[J].农业经济问题，2010（4）：53-57.

[2]安聪，毛军文.实验室信息管理系统（LIMS）的发展现状及趋势分析[C]∥第三届全国医学科研管理论坛暨江苏省医学科研管理学术年会论文汇编.北京：中华医学科研管理杂志编辑部，2011.

[3]张丽敏.实验室信息管理系统（LIMS）在第三方检测实验室的实施及应用[D].青岛：中国海洋大学，2008.

[4]张宏鹤，陶美娟，徐胜祥，等.LIMS系统在实验室规范运作中的应用[J].理化检验-化学分册，2006（06）：493-496+498.

[5]薛平，万文，骆建彬，等.检测和校准实验室的LIMS的设计与实现[J].计算机工程与设计，2005（8）：2141-2145.

[6]颜春明.实验室信息管理系统研究及在烟草企业的应用[D].上海：华东理工大学，2007.

[7]罗勇.水质监测实验室信息管理系统（LIMS）设计[D].广州：中山大学，2005.

[8]吕斌，艾晓林，雷开荣，等.农业科研实验室信息管理系统开发研究[J].农业网络信息，2009（12）：8-10.

Study and Application of Agricultural Laboratory Information Management System

Huang Jiayi1,2,Xie Qiubo1,2,Guo Peipei2
(1.Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment,Guangzhou 510630; 2.Guangzhou Jiankun Network Technology Development Co.,Ltd,Guangzhou 510630)

This article discussed the construction and application of agricultural laboratory management information system(LIMS).Focus of the study was to design the system architecture and build its functional modules, which included five parts,namely,sample acceptance,examination and analysis,quality control,resource management,and system management.Finally,the usefulness of the agricultural LIMS was described by the management of agricultural machinery and testing laboratory of animal husbandry products.

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2012年度省级现代农业科技提升专项，广州市珠江科技新星专项

黄家怿（1980-），女，博士，主要从事精准农业智能化装备方面的研究。通信地址：广州市天河区五山路261号广东省现代农业装备研究所办公楼A511，510630。Email:huangjy@e-jiankun.com