实验室信息管理系统在海洋环境监测中的应用

赵仕兰，孙禾琳，丁丽，姚子伟

（国家海洋环境监测中心 大连 116023）

实验室信息管理系统在海洋环境监测中的应用

赵仕兰，孙禾琳，丁丽，姚子伟

（国家海洋环境监测中心 大连 116023）

实验室信息管理系统是提升实验室运转效率及质量管理水平、促进监测业务工作与信息规范化接轨的重要手段。目前，我国已开启实验室信息化管理的新阶段，各类实验室正大力推广与建设实验室信息管理系统。海洋环境监测业务具有其自身特色，因此广谱性的实验室信息管理系统无法满足海洋环境监测实验室信息管理系统的模块设置与功能需求。文章综合分析了我国海洋环境监测业务工作的特点，提出海洋环境监测实验室信息管理系统的设计需求，特别突出了质量管理与质量控制在实验室信息管理系统中的功能与设计要求，以期为各级海洋监测机构建设实施实验室信息管理系统提供参考。

实验室信息管理系统；海洋监测；质量控制

实验室信息管理系统（Laboratory Information Manager System，LIMS）是实验室分析检测技术、信息技术以及现代管理技术的综合应用［1］。通过收集、分析检测过程中的各种信息，实现检测质量有效控制，以达到规范检测流程、提高数据可靠性、实现数据共享和提高实验室管理水平的目的。美国材料与化学协会2013年发布了实验室信息化标准指南［2］，详细规定了实验室信息管理系统构建的基本原则和流程。我国的实验室信息管理系统应用相对滞后，随着计算机技术与仪器分析技术的不断发展，实验室信息管理需求日渐凸显，LIMS也随之进入发展新阶段，并在检验检疫［3］、疾病控制［4］、环境监测［5－7］等领域均已得到广泛应用。

2014年国家海洋局印发的《关于做好新形势下海洋生态环境监测评价工作的若干意见》中明确指出，逐步推进监测机构实验室管理系统应用，提升质量管理水平。在海洋环境领域，已有国家海洋环境监测中心、国家海洋技术中心［8］、国家海洋局东海环境监测中心［9］和北海环境监测中心实施LIMS建设与应用，另有部分监测机构正在建设或计划建设LIMS。本文通过总结我国海洋环境监测实验室的管理现状和存在问题，从质量管理与质量控制角度提出海洋环境监测领域LIMS建设需求、模块设置的相关建议，以期为各级海洋监测机构建设实施LIMS提供参考。

1 LIMS的定义

LIMS是专门为分析化验室或实验室设计的信息管理系统，通过计算机网络将实验室的分析仪器连接起来，通过建立以化验室或实验室为中心的分布式管理体系，根据科学的管理理论和计算机数据库技术，以样品分析数据的采集、录入、处理、检查、判定、存储、传输、共享、报告发布以及业务工作流程管理为核心，建立完善的质量保证体系，实现检验数据网络化共享、无纸化记录与办公、资源与成本管理、人员量化考核，为实验室管理水平的整体提高提供先进的技术支持。同时，经过严格质量认证的LIMS系统的应用，可保证实验室的质量体系在严格控制下运行，从而使实验室的最终产品即所有的检测、管理数据、信息均符合相关的质量标准或规范［10］。

2 当前海洋环境监测实验室管理模式存在的问题

海洋环境监测实验室肩负着样品采集、样品分析、数据采集、数据分析的重任，越来越高的监测要求对海洋环境监测实验室的工作，在样品数量、监测频次、分析项目和数据准确性等方面都提出了更高的标准，现有的实验室人工管理模式已无法适应海洋环境监测工作的需要，存在的主要问题包括：

（1）样品标签混乱。现有实验室样品标签无论是海上现场采集样品还是实验室接收样品，都是手工填写样品标签后粘贴在样品瓶上，一方面，现场采样时受海水浸泡或冲刷影响，样品标签易掉，样品编号易变得模糊不清；另一方面，样品瓶重复使用时样品编号易混淆。

（2）样品流转过程不够清晰明了，容易造成样品遗失，监测项目重复测定或漏测。现有实验室样品无论是海上现场采集样品还是外部委托测试样品，其流转方式都是靠人工通知各监测项目分析人员，缺少对分析人员流转样品的监督与管理。

（3）各级监测机构的监测数据往往由分析人员通过原始记录本来记录，数据大都通过手工方式进行统计分析，然后再由本单位的信息管理人员录入电脑，需要大量的人力资源，费时、费力，而且容易出现录入错误，或随意更改数据等。

（4）实验室资源管理不够规范。相关试剂与耗材等管理混乱，容易造成试剂与耗材等出入库无登记，对试剂及耗材的库存量及存放地点等缺乏严格管理。

（5）质量控制意识薄弱。部分监测人员尚未建立起完善的质量控制意识，存在漏采现场空白样、现场平行样或现场加标样的情况，或者实验室分析时未严格按照标准方法要求执行，数据表达方式不尽合理等情形，导致当监测数据存在问题时，无法追溯整个监测过程，无法实现数据的有效溯源。

3 海洋环境监测实验室信息管理系统需求

海洋环境监测信息管理系统的建设是提高实验室质量管理和质量控制水平的重要手段。分析水平的提高对实验室质量管理和质量控制提出了更高的要求，目前大部分海洋监测实验室已获得了国家计量认证资质，部分实验室正在或即将申请国家实验室认可评审。因此，提高实验室管理水平，规范监测工作流程，提高数据可靠性，实现数据共享，建设数字化实验室已势在必行。海洋环境监测实验室信息管理系统应满足如下需求。

（1）实现实验室样品管理自动化。LIMS能根据用户名和权限自动分配工作任务。如样品接收人员登录系统后，系统会提示输入样品相关信息和分析计划，并自动打印样品标签，通过对标签扫码跟踪样品流转情况［11］。分析人员登录系统后，系统会根据分析计划，自动列出该分析人员需要分析样品的采样点和所需分析的参数。

（2）实现分析数据采集和处理自动化。替换原有的数据传递模式，通过局域网将分析仪器与管理系统连在一起，使分析数据可以自动传输到管理系统上，并可直接在管理系统上对数据进行处理；减少手动录入数据的麻烦，从而减少分析人员的工作量，提高数据传递的工作效率，增强数据的安全性。

（3）实现海上现场采集样品和数据与管理系统间的交接与传输。通过数据线或存储设备将海上现场采集的数据直接传输到系统上，海上现场采集的样品通过系统对标签进行扫码识别样品信息。

（4）实现上级主管部门对实验室任一工作环节的实时监控与监督。通过局域网或互联网，既能实现监测机构内部管理层对实验室的实时监控，也可实现分局对辖区各监测机构LIMS的统筹管理与监督。

（5）实现系统与海洋环境监测数据汇交系统的对接，各级监测机构可通过实验室信息管理系统直接向上一级监测机构上报监测数据。

（6）实现数据档案管理的电子化，通过网络调阅档案，保证档案材料的安全，简化维护工作。

4 海洋环境监测实验室信息管理系统总体设计

海洋环境监测实验室信息管理系统应提供标准的实验室管理程序，并可全面覆盖国家计量认证的内容，实现对监测业务流程的规范管理，实现实验室（人员）、机（仪器）、料（样品、材料）、法（方法）、环（环境）、测（检测）全面控制的质量管理及有效监控。

4.1 监测业务流程管理

海洋环境监测业务流程主要包括监测任务下达、海上现场监测、海上样品采集、实验室交接、实验室分析及数据处理、数据审核及上报或报告出具等环节。LIMS应实现对整个监测业务流程的电子化管理。如海上现场监测的数据可直接输入便携式计算机，到达实验室后通过数据线直接传输到实验室管理系统上，通过样品标签实现海上采集样品与实验室间的交接、样品在分析人员间的流转情况，系统可自动（或人工）录入、修改、贮存、输出、打印分析测试结果，此外，仪器工作站的分析结果也可与局域网络进行交流，使检测数据自动输入网络数据库，实现数据共享、集中管理，检测数据自动处理、收集、汇总、存储、打印、查询及统计分析。样品分析数据提交后，须经三级审核方能出具分析测试报告或逐级汇交。

4.2 质量控制管理

海洋环境监测全程质量控制包括样品采集、保存与运输、实验室分析、数据处理及审核过程中的质量控制［12］。LIMS应能实现对各过程质量控制环节的管理。LIMS样品接收模块，应设置现场空白样、现场平行样接收与登录，未采集现场空白及现场平行样的，该监测任务将不能继续流转，实验室分析过程的质量控制采用同样的管理模式，实验室分析过程中未按要求添加质控样的，任务拒绝流转。数据处理过程中，LIMS中预先针对每一测项，设定应有的有效数字位数及计量单位，输入错误的，任务拒绝流转。数据审核过程中，严格遵循逐级审核的原则，未经审核的数据，系统拒绝流转至下一级审核人。

4.3 资源管理

将实验室相关资源纳入LIMS管理范畴，包括人员持证上岗管理、仪器设备管理、标准物质管理、试剂耗材管理等。详细记录人员上岗证培训日期、持证上岗项目、上岗证有效期限、仪器设备检定校准日期及有效期限、期间核查情况、标准物质名称、生产厂家、定值日期及保质期、标称值及其不确定度、标准物质领用日期及领用人员、试剂耗材名称、生产厂家及出厂编号、纯度及含量、有效期、试剂耗材领用日期及领用人员等信息。

4.4 文件管理

实现LIMS对实验室文档信息的电子化管理，包括各种分析方法、质量手册、程序文件、作业文件，对应于各监测任务所形成的原始记录数据包等，同时应实现所有监测数据进行定期备份整理。

5 各级监测机构实施LIMS应注意的问题

通过建立实验室信息管理系统，可全面提升实验室运转效率及质量管理水平，促进业务工作与信息规范化接轨。然而，各级监测机构监测能力与水平不尽一致，因此在实施LIMS建设时，亦应因地制宜，并注意以下几个方面。

（1）领导重视、责任到位、有令必行。信息化往往都是自上而下的过程，因此，LIMS也是一项典型的“一把手”团队工程。LIMS建设的成败首先取决于单位的最高管理者对项目建设的重视程度，LIMS的实施特点是跨部门、跨专业、牵涉面广，涉及细节繁琐等，最高管理者的统筹、协调、决策对LIMS的顺利推进具有重要作用。

（2）LIMS的实施必须建立在良好的前期工作基础上，包括慎重的产品选型、详尽的内部需求调研、完整的方案设计、科学的功能设计、合理的推进计划等。

（3）强调用户在LIMS建设过程中的作用。各级监测机构在建设LIMS时，首先必须让监测人员充分认识、理解LIMS的目标和作用，系统实施过程中亦需随时与系统使用人员沟通交流，明确使用人员对于系统模块与功能设置的需求，强调用户在LIMS实施和运行过程中不可推卸的核心作用。

（4）遵循由简到繁的原则。如果实验室以过于复杂的设想和过于庞大的规模作为LIMS项目建设的开端，则会对项目实施带来诸多不利。建议各级监测机构选择灵活性强的软件或设计架构，以内部实验室数据报告生为核心目标，由易到难，逐步推进LIMS的实施和升级。

［1］ 王群.实验室信息管理系统：原理、技术与实施指南［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

［2］ E1578－2013，United States.ASTM.Standard Guide for Laboratory Informatics［S］.2013.

［3］ 包先雨，李军，王洋.云计算下的检验检疫实验室信息管理系统研究［J］.合肥工业大学学报：自然科学版，2014，37（4）：420－423.

［4］ 杨凤华，董爱军，胡霞清，等.检测实验室信息管理系统建设中存在的问题及对策探讨［J］.环境与职业医学，2012，29（12）：781－784.

［5］ 王霞，郭正，宋庆国，等.LIMS在黄河水环境监测管理中的应用［J］.人民黄河，2009，31（9）：41－42.

［6］ 尚凡一，王兆文.实验室信息管理系统（LIMS）的设计及实现［J］.中国环境监测，2000，16（4）：1－2.

［7］ 沈艺.环境监测实验室信息管理系统的构建与实施［J］.环境监测管理与技术，2006，18（4）：4－6.

［8］ 王花梅，路宽，田强.海洋监测设备动力环境实验室信息管理系统的构建［J］.海洋技术学报，2015，34（4）：15－21.

［9］ 李亿红，徐韧，张勇，等.LIMS在海洋环境监测领域的创新与发展［J］.国土资源科技管理，2014，31（1）：129－131.

［10］ 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，2005，26（8）：2141－2145.

［11］ 金小华，崔鸣.基于条形码输入的实验室设备信息管理系统［J］.实验室研究与探索，2011，30（2）：193－196.

［12］ 国家海洋局《海洋监测质量保证手册》编委会.海洋监测质量保证手册［M］.北京：海洋出版社，2000.

Application of Laboratory Information Managing System in Marine Environmental Monitoring

ZHAO Shilan，SUN Helin，DING Li，YAO Ziwei

（National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China）

Laboratory Information Managing System（LIMS），an important means to improve the efficiency of laboratory operation and quality management level，has greatly promoted the integration of monitoring business and information standardization.With the development and application in various types of laboratory，LIMS is opening new developing stages in our country.As the feature is different from other laboratories，general module and function settings of LIMS in the market usually cannot meet the requirement of marine environmental monitoring laboratory.This paper comprehensively analyzed the characteristics of marine environmental monitoring business，provided targeted module setting proposal which especially emphasized the importance of quality assurance and quality control in LIMS.It would be helpful to the implementation of LIMS in marine monitoring unit at all levels.

Laboratory Information Managing System（LIMS），Marine monitoring，Quality control

P715；X834

A

1005－9857（2017）03－0072－04

2016－09－05；

2016－11－30

国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室项目“基于层次分析法的海洋环境监测质量管理体系有效性评估”（201406）；海洋公益性科研专项项目“典型海湾受损生境修复生态工程和效果评价技术集成与示范”（2013418043）.

赵仕兰，高级工程师，硕士，研究方向为环境科学，电子信箱：slzhao＠nmemc.org.cn