军队院校实验室信息综合管理平台设计

彭 飞， 孙胜春， 朱志洁， 董兴泰

(海军工程大学 a.舰船工程系;b.训练部，湖北武汉 430033)

0 引言

实验室工作信息管理系统(Laboratory Information Management System，LIMS)是指通过计算机和网络对实验室的各种信息进行管理的计算机软、硬件系统［1］。它将实验室设备的各种信息通过计算机网络连接起来，采用科学的管理思想和先进的数据库技术，实现以实验室为核心的整体环境的全方位管理。它集实验室事务管理、实验室资源管理、数据管理(采集、传输、处理、输出、发布)及报表管理等诸多模块功能为一体，组成一套完整的实验室工作信息管理系统，以适应学校实验教学和管理的快速发展［2］。

军校实验室建设及管理体制基本上是按专业来设置实验室，实验教学由教研室自行安排，实验室实行以教研室管理为主的封闭式管理体制［3］。随着近年来军校体制改革的深入，科研水平的提高，学科之间的相互渗透发展，实验室在军校进行培养高质量人才过程中发挥着越来越重要的作用，而传统的实验室建设和管理模式的弊端却逐渐显露出来［4］。

1 当前实验室工作中存在的问题

目前军校网络基础建设相当完善，为实现实验室工作信息化管理奠定了良好基础，但长期以来，各实验室归属于各系或教研室，彼此之间没有联系，信息无法共享，存在资源浪费情况，并且绝大多数的实验室相关信息的都还是基于纸质文件，信息会随着使用时间的增加而逐步增多，因此会带来一些问题［5-8］。

(1)实验室管理工作效率低。由于大多数实验室信息传递和管理还处于手工阶段，其查询和管理的效率非常低下。当评估检查或需要数据上报时无法快速获得准确的数据。为了解决这一难题，需要建立基于网络的实验室信息数据库，来管理诸如实验项目、人员、用房、设备、实验室建设、日志文档等信息。另外，目前部分已有的实验室系统也不够完善，功能比较单一，只有简单的信息发布功能，不具备实验室设备(仪器)管理、教学管理，人员管理、日常办公、信息通讯与共享等重要功能;没有组织结构和权限设置功能，不能对全校各院系实验室进行有效组织，不利于信息共享;实验室上报的文件不能在网上实现审批和流转［9］。

(2)信息相互独立，不能共享。目前各军校有关教务的选课系统已经比较完善，但对于实验室课程而言，其排课过程基本上还是通过手工来实现，一方面效率低下，另一方面还容易出现差错，形成排课冲突［1］。因此有必要实行开放式的实验教学选课管理，以规范实践教学，提高教学质量［10］。

(3)资源没有形成共享，浪费较大。实验室中的很多大型精密仪器使用效率比较低，大量时间处于闲置状态，造成了设备资源浪费［11-13］，因此有必要实行大型设备共享，面向校内外提供设备共享服务，提高资源使用率，创造设备效益。

(4)设备和低耗品统计难。实验仪器设备、低值耐用品等不能进行快速的查询，不利于了解这些设备的状态和对这些实验设备的维护;对仪器设备的管理仍处于手工处理阶段，处理过程繁琐，容易出现纰漏，造成设备流失。实验耗材的管理也带有较大的主观随意性，耗材消耗情况不能够得到很好统计［14］。

(5)档案资料管理较落后。实验室各类资料没有统一保存，如建设资料、技术资料、管理资料、教学资料等重要实验室档案信息没有进行数字化的保存，而且纸质材料容易损坏和丢失，不利于统计数据和利用。

综上所述，针对军校实验室的需求，建设一套完整的实验室管理教学平台是非常必要的，其设计需做到“所有业务基于同一数据平台，各个模块独立设计，实现各模块间的信息共享”，避免学校信息化建设中的“各业务系统不兼容、互不通信”的信息孤岛现状。

2 国内实验室综合平台应用分析

目前国内高校正在使用的一些实验室管理的工具软件为高校的实验室管理，特别是每年庞大的数据统计上报工作做出了很大贡献。但这些软件突出数据报表的功能，过程管理和监控不够完善，也很难将信息管理的任务合理分解到职能部门、实验室、教员和学生之间，绝大部分工作只能依靠职能部门来完成，概括来讲，这些系统的不足主要体现在:① 很多软件系统功能单一，不能全面管理实验室事务，需要运行多个应用系统来分别管理设备、物资、经费、人员、实验教学等，不能实现信息共享，增加了运行管理成本;② 部分管理软件由实验室主管部门直接运行管理，基层实验的实验人员难以参与其中的数据管理，信息收集难度较大，数据验证和审核的环节无法保证，难以确保信息的一致性;③国内地方高校开发的软件虽然非常符合本校的管理模式，但是缺少普遍适应性，很难移植到其它学校特别是军队院校，缺少推广性。

从以上分析可见，军校实验室工作的信息化，必须要根据军校实际需求，以国内先进实验室管理思想为基础量身定制开发，才能真正实现军校实验室工作信息化管理应用的需要。

3 实验室综合管理平台的体系结构

军校实验室工作信息管理系统功能模块结构拟开发设计如图1所示。

(1)实验室管理。此模块管理实验室的总体信息，如院系实验室及实验分室，各实验室用房信息，实验室奖项信息、实验室工作日志管理以及实验室评估电子化管理等功能。

(2)实验室队伍。此功能模块提供实验室人专/兼职人员及实验人员成果和奖励等管理。具体功能包括实验室人员管理、维护管理专/兼职人员的信息、人员的变动情况管理、人员岗位职责，人员培训信息、教学日志管理、实验人员成果及奖励管理等，另外还包含计各种所需要的数据报表的统计功能，如人员结构表统计，人员职称统计，人员文化程序统计等。

(3)实验室建设。管理来自各院系实验室的建设项目申请信息、论证审批信息、建设项目验收及各院系实验室等单位的仪器设备申购信息及对审批等信息。

(4)开放实验教学管理。开放实验教学功能模块主要完成各学院实验室实验课程、项目开设信息的设置，实现对教学计划规定单独开设的实验课程和理论课程实验教学部分实验的编排、统计查询以及实验项目开放、实验教学研究项目管理等工作［15］，其核心功能模块如图2所示。

图1 实验室信息综合管理平台体系结构

图2 实验教学管理模块功能结构图

图3 学员选课流程示意图

实验教学管理模块功能包括教学基本信息管理，教学计划与任务管理，实验教学排课管理、实验开放管理、实验过程管理、实验成绩管理和实验教学研究管理。其中教学计划与任务管理用于维护全校的实验项目库，全校的教师信息，开设课程信息以及课程与项目的隶属关系维护。教学计划与任务管理模块用于维护管理各实验室教学计划上报，审批以及教学任务书的下达等。实验教学排课管理模块用于智能化的对实验课程进行安排。实验开放管理模块则为教师/管理人员提供功能完备的实验项目开放管理功能，同时为学员选课子系统的实验项目预约提供数据源，如图3所示。实验过程管理模块用于记录学员的实验开始时间、结束时间以及其它实验情况以及实验报告管理。实验成绩管理模块用于实验成绩登记，汇总，统计等。实验教学研究管理模块可以发布有关实验教学的最新进展、最新研究情况，供教员和学员学习。以及实验教学究项目的立项申报，审批，验收及对各个研究项目的进展情况进行维护，及实验教学研究项目的展示。

(5)实验设备、装备和模拟器的管理。实验设备管理功能模块提供仪器设备，装备、模拟器的建账、验收、入库、调动、维修、报废、查询统计等各个环节的管理功能，实验设备的共享预约管理功能。

(6)低值易耗管理。提供低值品与耗材申报、耗材使用登记功能。实现低值品的入库、变动、统计和查询功能。

(7)系统管理。管理和维护系统运行时必要的系统字典、参数设置等内容，包含数据同步管理、用户权限管理和系统日志管理。

(8)实验室动态。实验室动态信息展示:实验教学、科研方面专题栏目，并及时更新科研成果、教学信息等内容;介绍院系的师资队伍及其工作经历、研究领域、科研成果列表。

4 综合管理信息系统的开发与实现

军校实验室工作信息管理系统采用三层架构体系结构设计，其结构如图4所示。

图4 基于三层架构的实验室系统结构

三层结构和集中式的数据管理最大的优势是能够平衡访问复杂，提高系统的运行效率。在连接的客户机数量较多时，三层模型将以较少的数据库连接数，降低主机的资源消耗［16］;同时，由于中间有应用服务器层的存在，可通过一定的加密保护手段，提高数据库中数据的安全性;另外，主要业务数据的集中管理，可减轻系统的日常维护工作。

系统的Web表现层的开发采用微软公司的C#来实现，数据库服务层则基于Microsoft SQL Server 2008实现。

5 结语

军校实验室信息综合管理平台的构建是海军工程大学在实验室工作方面的重要改革措施之一，该平台目前已经成功的在全校范围内进行了应用，不仅提高了实验室工作的效率，而且提高了信息化管理水平，使实验室工作与计划的实时动态管理与分析成为可能。该系统的构建同时还带动了实验教学改革，培养了学员自主学习的能力，加大了实验信息的透明度和及时性，有力的推动了实验教学管理的发展。

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