济南大学水利与环境学院实验室信息化改造实践

贾冠昕 王晓军 刘长春

[摘    要] 高校实验室信息化管理平台可以规范实验室管理、整合实验室资源、提高实验仪器使用效率。文章针对实验室信息化改造工作各个方面进行了归纳总结，从预处理、硬件改造、软件改造等方面进行了讨论，对于其他同类工作有较大的借鉴意义。

[关键词] 实验室工作;硬件改造;软件管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 084

[中图分类号] G482    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）19- 0196- 02

0      引    言

实验室工作对于提升高校教育质量和科研水平有非常重要的作用，实验室管理水平直接影响着高校的教学质量和科研水平[1]。近年来中国互联网技术迅速发展，“互联网+”概念的提出使得实验室信息化改造的需求更加明显，传统的高校实验室管理方法亟待改变[2]，实验室管理模式逐步向大平台化发展，注重多平台融合，实验室、设备、教学、人员的统筹规划管理， 可以增强整体竞争力，通过信息互通和资源共享，有利于实验室教学、科研、人才培养、服务地方等功能充分发挥[3]。

为了适应更高教学水平的要求以及开设博士点后日益繁重的实验室管理的需求，济南大学水利与环境学院实验中心逐步进行了实验室信息化综合管理平台的搭建工作。整个信息化平台的架构图如图1所示。改造工作分为平台预处理工作、硬件改造和软件改造三部分。

1      预处理工作

预处理工作是为了建立信息化平台而进行的实验室信息预处理。传统的实验室管理中信息都是线性访问的，但信息化平台要求的信息访问模式是非线性的，这就要求对实验仪器、配套设施等信息进行数字化、碎片化处理。

（1）数字化处理工作。这项工作包括生成仪器图片、仪器说明书、操作规范、操作示范视频等数字信息。采用相机拍摄生成仪器图片和示范视频等数据，使用OCR软件配合手工输入等方式将仪器说明书和操作规范录入到计算机中。

（2）碎片化处理。数字化访问要求非线性访问数据，最典型的就是网页中的超链接，非线性访问允许使用者直接跳转到自己最关心的数据进行查看，这就要求数据不能是纯文本，视频不能是简单的一整个视频。为此，必须对相关文档进行拆分或进行超链接处理。这项工作比较烦琐，需要对文档进行整理拆分，在网页文档的相关位置添加超链接;对于示范视频使用视频剪辑软件将整个操作按阶段进行拆分。最后按照约定规范对拆分后的文档进行命名。

2      硬件改造工作

硬件是软件平台的必要前提条件，为了实现实验室的信息化管理，学院对实验中心进行了大量的硬件改造工作，建立了实验室控制中心，实行实验室管理人员集中办公制度，把原本分散的实验室管理工作汇聚到控制中心，并对各个实验室的门禁系统进行更新，增加了视频监控系统。

2.1   建立实验室控制中心

实验室控制中心是實验室管理人员的集中办公地点，信息化平台服务器、视频监控主机和视频监视器都存放于此，所有的门禁数据交换和视频监控数据检索都是在实验室控制中心进行的。为此实验中心购置一台浪潮服务器、两台海康视频监控主机以及4台60寸电视机。

2.2   门禁系统改造

为了适应实验室信息化管理工作的需要，实验中心首先将传统门锁改造为IC卡门禁锁。本次改造分为两部分：移除原有锁芯并安装IC卡门禁锁。网络布线，将门禁读卡设备通过交换机与实验室控制中心服务器连接。

应用了IC卡门禁锁后，教师上实验课可以通过授权在上课时段使用自己的校园卡直接打开相应的实验室，非上课时段自动失效，校园卡开门记录可以通过信息化管理系统进行统计。

2.3   实验室视频监控系统改造

实验室信息化平台集成了视频监控系统，在每个实验室中安装1～2个摄像头对实验室进行全方位实时视频监控，对于重点实验室采用可调焦360度球形摄像头实现更精细的视频监控。视频监控系统采用了海康系统，两台监控主机与监视器都设置在实验室监控中心。

2.4   遥感、GIS实验室计算机无盘化改造

学院遥感、GIS实验室有120台电脑，原来的管理模式下学生上机时使用的U盘情况比较复杂，各种病毒很快导致系统瘫痪。而且新种类病毒针对电脑上的写保护卡进行攻击，写保护卡已经无法起到保护系统的作用。另外，硬件方面最大可能的故障在于硬盘，在使用几年后的故障率逐步升高。

进行无盘化改造后，所有电脑通过网络读取服务器启动，故障概率大大降低，延长了电脑使用寿命，其次，由于电脑的所有操作都发生在镜像文件中，也杜绝了计算机病毒在机房的传播。于此同时，在实验室控制中心就可以远程对电脑进行启动、关机等操作，配合视频监控可以更好地进行实验室管理。

3      实验室信息化综合管理软件

实验室信息化综合管理平台软件部分使用B/S架构设计，服务器端基于J2EE开发框架设计。软件主要由8个模块组成：实验中心信息管理模块、人员信息管理模块、实验课程管理模块、开放实验管理模块、实验室仪器管理模块、实验室安全准入管理模块、实验室门禁管理模块和实验室视频监控管理模块。

（1）实验中心信息管理模块。该管理模块主要用于管理实验室建制、实验室用房管理以及实验仪器信息管理。实验室建制对实验室按使用方向逐级分类进行管理，而实验室用房管理则对实验室按地理位置进行分类管理，这两种分类方式针对不同的场合各有优缺点。

实验仪器信息管理功能将实验仪器的图片、说明书以及操作示范视频录入到数据库中供使用者使用。

（2）人员信息管理模块。该管理模块用于管理实验中心的管理人员信息、系统操作员信息以及全部使用人员信息。对于系统操作员也是分级进行管理，由超级管理员进行第一级操作员也就是实验中心主任信息的维护，实验中心主任再按相应的实验室管理权限将实验室管理职能分配给相应的实验室管理员。使用实验室的师生信息定期从学校相关部门数据库导入。

（3）实验课程管理模块。该模块负责添加、更改及删除开设的实验课程信息。在录入本学期开设的实验课程信息后，通过线上排课或课表导入的方式设置本学期的实验课表。该模块还实现了实验课程预约、选课等功能，教师用户首先通过本模块预约实验课所用的实验室，由相应管理员审核通过后，在教师上课时段，使用教师卡可以直接开启相应的实验室。

（4）开放实验管理模块。该模块包括开放实验室管理、实验室预约、实验室预约审批和预约查询等功能。对外开放实验室在无上课时段可以对科研人员开放做实验。整个流程是“网上预约—实验室负责人审批—相应时段刷卡进行实验”。

（5）实验室仪器管理模块。该模块管理大型仪器共享相关工作。包括预约审批、送样接收、原始记录登记、测试报告审核、费用核定以及自主实验等功能。大型仪器实验专业性强，操作复杂，仪器操作要求严格，一旦损坏维修费用高昂。因此此类开放实验分为送样代测实验与自主实验两类，对于自主实验有严格的资质审查。

（6）实验室安全准入管理模块。该模块对接了济南大学实验室安全考试系统。进入实验室的教师、学生必须通过相应实验室的准入考试才能进入该实验室进行实验操作。

（7）实验室门禁管理模块。该模块负责门禁卡管理，涉及发卡、销卡、卡片开门时段管理以及对其他功能提供门卡管理接口。

（8）实验室视频监控管理模块。该模块负责接入海康视频监控系统信号，提供监控视频的实时预览、历史查看以及球形摄像头的调整等功能。

4      结    语

通过信息化改造，通过视频监控配合巡查的办公方式能够及时發现问题、解决问题，实验室管理更加规范化，提升了实验室管理效率;迄今通过信息化平台，学院全部本科生、研究生都参与并通过了实验室准入考试，有效提高了师生的安全意识，保障了实验室安全[4];实验室仪器使用更加透明，有效增加了仪器的使用率，通过信息化平台，教师学生更方便地了解实验中心的现有仪器设备情况，对于实践教学和科研工作都有很大的推动作用。

下一步信息化平台还需要继续完善功能，增加跨平台访问能力，在移动设备是网络主流的时代，增加移动设备服务功能。

主要参考文献

[1]王杰，任佳. 大力推进高水平实验室建设 着力培养创新人才[J]. 实验室研究与探索，2015，34（11）：233-237.

[2]金彪，郑小建，姚志强，等.桌面虚拟化与计算机实验室管理[J].实验技术与管理，2014，31（2）：85-88.

[3]盛苏英，堵俊，吴晓. 高校实验室信息化管理的研究与实践[J]. 实验室研究与探索，2012，31（12）： 184-187.

[4]张琳，郭英姿，许栋明，等.实验室安全准入制度的实践与探索[J].实验技术与管理，2016，33（5）.