协同创新仪器共享平台的研究与实现

刘行兵, 司 思, 刘孝飞, 张 震

(河南师范大学 计算机与信息工程学院, 河南 新乡 453000)

随着高校和科研机构仪器设备数量越来越大,仪器设备管理不得当、资源共享信息不及时、专业性操作和使用成本较高等问题日益凸显。在此背景下,仪器资源共享成为重要发展趋势[1-3]。为此,应积极探索并建立健全科研仪器设备开放管理制度和奖励机制,向社会提供科研资源开放服务,解决科研仪器使用率低的问题[4]。搭建协同创新仪器共享管理平台,是促进仪器设备开放、促进仪器设备管理制度完善的重要举措。

1 仪器共享平台的发展现状

一些发达国家很早就对仪器资源共享进行研究。日本政府通过颁布相关的仪器资源使用法律法规,提升企业、高校、研究机构的主体优势,达到科技资源高效利用的目的；为贯彻完全开放、免费使用的政策,美国国家仪器共享服务中心整合国内实验室和研究机构的科研成果和仪器资源,向社会提供共享服务；韩国政府为保障大型仪器设备使用效率,颁发相关法律法规,在网络上发布仪器共享指南和现有仪器目录,进行仪器使用申请受理,实行仪器共享会员制；德国联邦物理技术研究部提供计量测试和应用技术开发共享服务,促进技术交流和科技进步[5]。

我国已建立了国家级、区域级、省级、市级以及校级的大型科学仪器设备共享平台。通过跨地域、跨领域的构建方式,最终建立了包括16个国家大型科学仪器中心在内的国家仪器中心平台；河北省最初的省级大型科学仪器资源共享服务平台联盟将变成更为广泛、共享水平更高的环渤海地区大型科学仪器资源共享服务平台网络；上海研发公共服务平台,包括了仪器、数据、专家、文献、机构等多种科研资源,可为大众提供多种共享服务,具有不同的共享模式[6]。

当前仪器设备共享管理平台还存在一些普遍问题,仪器设备科研资源信息不能及时共享,高校和科研机构对于仪器设备的开放意识不强；共享管理制度不成熟,仪器设备利用率低,存在不必要的资源浪费；仪器资源状况信息化程度低,有些还只是纸质文件,共享效率低。

2 协同创新仪器共享平台的必要性

协同创新首先发源于20世纪初的美国,随后逐步传播到德国、英国等发达国家,20世纪90年代末期扩散到中国,并在中国得到迅速发展。如今,政府、企业、高校、研究所的协同创新,加上国家推行的“2011计划”,加快了协同创新的发展,协同创新已经成为加快转变经济发展方式、加强科技创新和提高国家竞争力的重要方式[7]。这种全新的创新合作模式,是以包括高校、研究机构在内的知识创新主体和企业这一技术创新主体为主要创新要素,以政府、金融机构、中介组织、用户等为次要创新要素,以实现科技创新为目的而进行的各主体资源整合的网络创新模式,通过知识创新主体、技术创新主体及其他要素的深度合作和优势互补,产生“1+1+1>3”的非线性效果[8-9]。

仪器共享是协同创新的重要组成部分,协同创新仪器共享平台是仪器共享的创新模式。通过构建协同创新仪器共享平台,促进各创新主体之间的协同发展。协同创新仪器共享平台与传统仪器共享平台在用户群体、共享目的、操作要求等方面有着明显不同。传统开放性仪器共享平台是面向全社会的,而协同创新仪器共享的用户仅限于协同单位,提升了协同单位间密切的合作关系。传统开放性仪器共享平台的目的在于仪器的使用,而协同创新仪器共享平台的目的在于协同创新。由于目的不同,相关方的共享积极性差别很大。传统开放性仪器共享平台要求仪器操作人员具备一定资质,而协同创新仪器共享平台则仅需仪器操作人员具有操作能力,不一定要具有相关部门的认可资质,减轻了仪器提供方技术队伍考取相关资质的负担。鉴于上述不同,协同创新仪器共享平台的设计有别于传统的仪器共享平台。

3 协同创新仪器共享平台的设计

3.1 平台的架构

协同创新仪器共享管理平台采用B/S结构,平台的整体架构如图1所示。B/S结构是以Web技术为主的结构访问模式,这种模式是将传统结构中的中间服务器层分为应用服务器和Web服务器两个部分,其中用户通过浏览器发出命令,Web服务器或应用服务器访问数据库接口,反馈给浏览器[10-11]。

该平台主要解决仪器统一管理问题,包括仪器展示、仪器预约、管理统计和技术咨询等。在整个平台的构架中可以看出,协同单位用户可以检索仪器并查看仪器简介、规格型号、费用、技术指标和服务内容等基本信息,还可对所需的仪器设备进行网上预约,预约信息审核通过后即可进行测试。用户在仪器预约之前,需要进行注册审核,普通用户仅限于协同单位。此外,还可查看仪器共享管理平台简介、仪器设备相关信息和研发中心信息、仪器共享典型案例等。

3.2 平台功能介绍

根据图1管理平台整体架构,结合实际情况,平台分为前、后台功能模块。前台模块主要包括平台简介、信息中心、仪器资源、研发平台、管理统计、典型案例,后台功能模块主要包括系统管理、仪器管理、用户管理。

图1 协同创新仪器管理共享平台整体架构

(1) 前台6种功能具体内容如下：

平台简介：详细介绍协同创新仪器共享平台的定位、意义、功能等,方便用户了解平台整体设计。

信息中心：主要发布仪器共享的相关新闻,主要包括动态新闻、通知公告、行政法规、行业动向等。

仪器资源：介绍协同创新仪器共享平台中的各类仪器设备资源信息,用户可根据自己的需求进行仪器检索、查询和预约。

研发平台：介绍国家级和省级重点实验室、工程技术中心、新型研发机构等。

管理统计：主要统计仪器和用户信息,进行集中统一管理。

典型案例：收录通过平台开展的仪器共享典型案例,对优秀案例进行展示。

(2) 后台功能具体内容如下：

系统管理：主要是对平台中新闻文章、专家信息、数据备份还原、系统设置和权限分配进行管理。对平台前台新闻和专家信息进行管理,及时更新新闻内容和专家信息；数据备份和还原保证数据的安全性,以免系统出现故障时数据丢失；系统设置是对前台网站基础信息的设置,包括网站名称、标题及前台页面底部地址、邮箱、电话等；不同用户权限不同,总管理员可以分配不同用户和下级管理员的权限。

仪器管理：主要是对仪器设备及其使用的管理。仪器设备管理包括添加、查看、删除、修改仪器基本信息等基本操作。此外,仪器管理员添加仪器信息时,需经总管理员审核后,平台前台页面才会显示出来。仪器使用管理包括审核仪器使用情况、申请情况及对使用仪器评价情况。对于用户提交的仪器预约申请,管理员可在查看仪器设备预约详细信息后,做出审核通过与否的决定,也可在后台查看申请仪器预约的详细进度情况,查看、删除预约记录或使用仪器评价信息。

用户管理：主要是管理用户的基本信息。普通用户可查看、修改自己的个人信息,平台管理员可增加管理员用户或将管理权限下放,还可查看平台中所有用户情况,统计所有用户信息,以便统一管理用户。

3.3 平台角色管理

用户使用平台时,会被分配相应的角色,协同创新仪器共享管理平台按照用户权限不同分为以下五类：

(1) 普通游客：可浏览平台首页、查看仪器信息,但没有预约权限。

(2) 普通用户：可进入平台、完成注册,可检索、查看仪器信息,可预约仪器,还可进行相关的个人基本信息管理。该平台用户仅限于协同单位内部人员。

(3) 仪器管理员：分中心管理员添加仪器管理员信息后,仪器管理员可登录进入平台,对所在分中心范围内的仪器进行管理,包括仪器信息的添加、修改、删除和审核,还可查看仪器设备预约信息,包括对个人基本信息的查看和修改。

(4) 分中心管理员：可登录管理后台,对该中心的仪器进行操作管理,包括仪器信息的添加、删除、修改和查看,也可检索和查看仪器预约情况和状态显示,以及对个人基本信息进行管理。

(5) 平台管理员：整个仪器共享管理平台的管理员,拥有对整个平台的操作权限,主要包括仪器管理、预约管理、用户管理,以及对平台的新闻文章管理、专家信息管理、系统管理、数据库备份还原管理、管理员信息管理、角色分配管理、管理员日志管理等。在仪器管理中,仪器管理员或者分中心管理员添加的仪器信息,需经平台管理员审核后,前台方可显示。

3.4 平台的安全管理

随着互联网技术的迅速发展,网络日益复杂开放,系统安全性成为不可忽视的重要问题[12-13]。为保证系统安全,对仪器共享管理平台设计了如下功能：

(1) 鉴定身份。该平台采用登录控制模块对用户身份进行识别和鉴定,由于用户来源于平台内部的协同单位,保护了用户信息的隐私性,用户具有唯一的身份标识和鉴别信息,个人信息不易被盗用。

(2) 访问权限。平台将用户分为平台管理员、仪器管理员、分中心管理员、普通用户、普通游客五种身份,权限不同,分工明确,层层制约,保证数据安全。

(3) 数据加密传输和存储。平台采用加密方法,对用户身份等重要信息进行加密,用户传输或者保存数据时,采用数据加密传输和存储,保护用户信息安全。

(4) 管理员日志。平台设有管理员日志,日志记录应用程序端的IP地址、角色名称、操作时间和操作描述,只有平台管理员可以对日志进行集中管理,查看使用者相应信息,保护系统安全。平台还包括程序错误信息日志,系统定期对日志进行安全分析,维护平台运行安全。

(5) 数据备份和还原。平台支持数据的备份和恢复,实现数据的最大读取时,还支持数据文件的数据恢复和增量备份,最大限度地保护数据安全。

4 仪器预约流程

仪器预约是仪器共享管理平台中的一个重要内容。吸取之前仪器共享平台建设弊端,并总结仪器管理人员多年工作经验,该协同创新仪器预约流程,提升了用户使用体验感。仪器共享平台中的仪器预约主要包括两种形式,一种是送样检测,协同单位预约设备仪器后，样品需要仪器管理人员检测时，预约发起方需按约定送样本到仪器管理方进行测试；另一种是远程开通账户，协同单位预约后，设备管理方按约定提供账户给预约方使用，预约方在规定时间内登录账户完成远程计算。仪器预约流程如图2所示。

图2 仪器预约流程图

在协同创新仪器共享管理平台中,用户身份认证完成后,登录自己的账号；从平台前台页面检索到需要预约的仪器,提交预约申请；等待仪器管理员审核通过后，即可进行送样测试或者远程开通账户；进行仪器使用；完成测试后,用户和仪器管理员进行评价,仪器预约流程结束。在该平台仪器预约过程的不同阶段中,用户和仪器管理员预约状态不同,需要双方进行不同的操作。仪器预约状态和操作如表1所示。

表1 仪器预约流程状态表

表1描述了在仪器预约中,审核端和申请端在不同步骤时的状态和操作。流程大致分为申请仪器、审核仪器、仪器使用、进行评价、评价完毕5个阶段,每个阶段中审核端和申请端所显示状态相同,但操作不同。

第一阶段,申请仪器。状态均为待审核,申请端显示已申请,不可进行操作,审核端显示审核申请,具体操作可选择通过或者不通过。

第二阶段,审核仪器。状态均为已审核,申请端显示待乙方确认,不可进行操作,审核端显示预约确认,具体操作可选择修改预约申请。

第三阶段,仪器使用。状态均为预约中,申请端显示测试完毕,可进行操作,即在仪器使用完毕之后,确认测试完毕,审核端显示测试完毕,可进行操作,待甲方仪器使用完毕,确认测试完毕。

第四阶段,进行评价。状态均为待评价,测试完毕之后,双方进行评价,申请端显示请评价,对仪器使用过程进行评价,提交评价信息,审核端显示待评价,不可进行操作。

第五阶段,评价完毕。状态均为已评价,评价完毕之后,申请端和审核端均显示查看评价,不可进行删除和更改评价。

5 结语

仪器共享管理平台已经试运行于新乡市大健康产业科技协同创新创业中心,河南师范大学下属的生命科学学院、化学化工学院、环境学院等10个学院的大型仪器设备入网到仪器共享平台中,仪器利用率显著提高。协同创新仪器共享管理平台的研究与实现,是仪器共享的新尝试,虽然能有效提高共享仪器的利用率,但由于开放用户仅限创新协同单位,限制了仪器开放使用的范围,这是平台下一步完善的方向。