实验室智能化开放过程管理系统的设计

张增敏 谢嘉 王世明

摘要：为了更好地提高学生的自主实验和实践创新能力，建立开放式实验教学新体系，实现对实验室开放使用的全过程管理，减轻对实验室管理人员的工作负担，提高工作效率和开放服务水平，从而设计了实验室智能化开放过程管理系统。

关键词：实验室;智能化;开放过程管理

中图分类号：G647     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）44-0009-02

一、实验室开放管理的必要性

实验室是高校办学三大支柱之一，承担着教学、科研和社会服务的重要职责。开放实验是学校深化教育教学改革，丰富校园文化科技氛围，培养学生创新精神与实践能力，提高人才培养质量的重要手段。通过参与多种形式的开放实验，能使广大学生有更多的机会动手实践，帮助学生学习收集处理信息方法，提高分析问题、解决问题的能力，掌握学科的基本研究方法，培养创新精神和创新思维习惯。实施开放式实验教学，要解决的核心问题是实验室管理问题，如实验的预约和资源的查询、使用过程的监控与管理、使用记录的收集与分析汇总、开放的安全管理、师生相互交流等。要做好这些工作，单靠手工操作肯定不行，必须有一套先进的智能化的开放过程管理系统予以支持，以实现实验室的时间、空间的全面开放，对实验室进行科学的信息化管理，提高工作效率和管理水平。

二、實验室开放过程管理系统设计

（一）系统设计

实验室开放过程管理包括对实验室与仪器设备开放的过程管理、查询及统计报表管理等，充分利用了学校的实验室资源并整合智能数据采集终端、分布式电源集中控制管理终端、实验视频监控管理终端、实验语音交互通讯终端等硬件系统，为实验室开放提供有力保障，为教学评估和实验室评估提供翔实数据，为实验中心的宏观管理和科学决策提供依据，保证实验室管理与使用的规范化。系统的功能结构图如下图所示。

（二）基础数据管理

仪器设备是学校最基本的物质条件，是搞好教学、科研工作的重要保证，大型精密仪器设备更是培养高、精、尖人才的重要条件之一。因此搞好仪器设备的管理就需要有一个完善的管理机制。本系统内的基础数据的管理包含仪器设备基础数据管理和查询管理。基础数据管理主要是对仪器设备、家具、软件和无形资产的报账管理;对仪器设备卡片、家具卡片、建筑卡片和软件卡片的卡片管理;对实验室工作人员和实验室基本情况的实验室基本情况管理。查询管理可以对名称、规格、价格、型号、安置地点、部门、保管人、使用人、生产厂家、供货商等进行查询管理。可以按条件进行选择查询，系统自动生成明细表等。

（三）实验室开放过程管理

开放管理模块包括仪器设备开放管理、实验室开放管理、项目开放管理、费用管理、信誉积分管理等几个部分，涵盖实验开放管理的各个环节，以确保实验开放的有序性和规范性。仪器设备开放管理是对设备开放进行设置，可以对设备进行预约，管理员可以对预约进行审批，也可以提供对外服务。实验室开放管理以实验工位为基本预约单位，实现对实验室的开放。可以通过刷卡数据采集、门禁、视频监控等辅助硬件的集成联动管控学生实验全过程，保证开放安全，并且支持实验工位智能分派功能。项目开放管理对科研、创新实验项目进行发布、申请、审核、立项、中期评审、验收结题，成果汇编实现完整的流程化管理。费用管理提供基于个人账户和项目账户的费用管理。信誉积分管理对在实验过程中用户随意预约占位、占时间、占用实验室资源、违规操作、破坏实验室制度等行为，管理员可扣除一定的信誉积分进行管理。

（四）智能门禁管理

通过实验室开放过程管理系统与智能数据采集终端、分布式电源集中控制终端、实验视频监控终端、实验语音交互通讯终端等硬件系统的联动，实现对仪器设备及实验室开放中的全过程管理与控制。具体管理方式是：学生进入实验室前在数据采集终端机刷卡认证身份，身份认证后系统自动控制门禁开门，同时通过分布式电源集中控制终端打开学生预约的仪器设备的电源，实验视频监控终端自动对学生实验的全过程状态监控与录像;实验结束后学生正常关闭仪器设备的电源，在刷卡退出时系统检测设备无电流负载后正常退出。系统自动将本次使用记录自动保存到服务器，以供日后数据汇总与统计使用。

（五）远程电源控制管理

通过分布式远程电源集中控制终端，实现网络远程对仪器设备供电与断电的控制，结合实验室开放综合管理平台并与智能数据采集联动实现刷卡进入时对指定设备供电，刷卡退出时判断设备运转状态并给予提示或拒绝断电，保证设备安全。并可实时监测设备运行状态。

（六）远程智能视频监控管理

结合实验室开放综合管理平台，通过视频监控设备，实现开放性实验室的无人值守管理以及实验室开放后对学生实验行为的全过程管理。可根据预约或学生使用记录自动将监控视频保存到系统视频服务器中，可供日后查询实验室使用记录。

（七）实验室培训考核管理

实验室培训考核管理模块主要设置仪器设备培训开设调查;大型仪器设备培训报名、在线培训及培训考核;培训资料下载与学习（使用手册、视频资料等）。

（八）报表与查询管理

报表与查询管理模块提供用户个人信息及历史使用记录的查询;提供实验预约记录与审批结果查询;提供实验收费记录查询与统计;校、院、系各级领导可授权查看所有实验室的人、财、物状况及汇总信息;学生实验考勤记录与成绩查询统计。

三、结语

为了更好地提高学生自主实验和实践创新能力，建立开放式实验教学新体系，实现对实验室开放使用的全过程管理，减轻对实验室管理人员的工作负担，提高工作效率和开放服务水平，通过开发“实验室智能化开放过程管理系统”，实现对实验室开放、实验人员和实验仪器设备使用的全过程管理，让实验室预约、大型仪器设备预约和技术服务预约等规范化、流程化、信息化，有效提高实验仪器设备尤其是大型仪器设备的使用率。

实验室智能化开放过程管理系统可以对实验室开放、实验人员和实验仪器设备使用的全过程管理。实现实验室管理的规范化、流程化和信息化，提高实验室的教学质量、科研水平和对外服务水平，为实验室的宏观管理和科学决策提供依据，为实验室开放提供有力保障。

参考文献：

[1]王珊，萨师煊.数据库系统概论[M].第5版.北京：高等教育出版社，2014.

[2]藤佳东.管理信息系统[M].第五版.大连：东北财经大学出版社，2015.