基于“物联网”的高校实验室气瓶闭环管理体系探索与研究

■林建国

（厦门理工学院，福建 厦门 361024）

实验室是高校人才培养的重要依托，是高校实验教学和科学研究的主要阵地，实验室的安全运行是确保高校教学、科研工作顺利进行的基本保障。随着国务院新一轮建设一流大学和一流学科的战略规划，高校对实验教学和科研工作提出了新的要求。高校科研经费和实验仪器规模不断增长，随之而来的实验室安全隐患也不断增多。实验室内各种气体在高校化学试验、材料分析、机械加工等多个领域广泛应用，气体安全涉及易燃易爆、有毒窒息、高腐蚀性等特性，与企业行业用气不同的是，高校实验室用气具有种类多、使用人员多、用气场所多、安全隐患多等“四多”特征，给高校气体安全管理带来巨大挑战。2015年3月上海某大学发生硫化氢泄漏致1人死亡，4月江苏某大学发生甲烷泄漏引发爆炸事故造成1死4伤，12月北京某大学发生氢气泄漏爆炸事故造成一名人员死亡；2016年四川某研究院发生气瓶爆炸事故造成8人受伤。根据国家质检总局发布的统计资料，在2009—2019年发生的气瓶事故共有166起，气瓶事故造成的死亡人数在各类特种设备事故中居于首位[1]。在高校实验室气瓶事故中泄漏和爆炸最为高发，究其原因主要是误操作和管理不到位。因此，加强高校实验室气体规范管理是非常有必要的。

一、实验气体管理现状

与企业行业相比，高校实验室具有气瓶种类多、用量少、单价低、频次高等特点，实验室气瓶使用人员技术水平良莠不齐，没有固定的操作技术员，气瓶使用场所较为复杂，部分高校实验室气体管理制度还不完善，在气体采购、使用、处置等过程缺乏规范管理，存在较多安全隐患。一是气瓶使用管理制度不完善，日常安全检查未落实、监管不到位、进出台账未登记。二是气体采购时供应商资质不齐全，出现气瓶质量不合格、气瓶没有安全帽和减震圈、运输过程不规范、违规操作等安全隐患。三是存在气瓶颜色与气体不一致，标识不清、老化、过期等情况，给后续使用、处置留下隐患。四是气瓶使用时未固定，存在气路连接管老化、过长、磨损等现象，缺少必要的警报设施等。五是同一间实验室内存放过多的气体，可燃气体、助燃、有害气体混合放在一起，没有配置必要的气瓶柜及排气扇等。六是实验室人员流动性大，进入实验室操作的学生实验安全知识匮乏，安全意识淡薄，没有接受过气瓶使用培训而直接对气瓶进行操作,使用后未关闭气瓶等。七是一次性购入过多气瓶，满瓶空瓶堆放在一起，气瓶使用后未合理处置，空瓶因资产报废年限未到长期堆放等问题，给实验室安全留下隐患。实验室气体安全关乎高校师生生命安全，实验室气体管理工作应做到在认识上找差距、在工作上找短板、在措施上找弱项、在落实上找问题、在安全上找盲点，积极谋划建设安全可靠的实验室气体安全管理体系。

二、基于“物联网”实验室气瓶管理优势

高校实验室安全管理改革要将全国教育大会精神融入到重点和中心工作中，深入分析实验室安全管理面临的优势与问题，把握新阶段目标与任务，革新管理模式和管理内容，增强服务质量和服务意识，提升规范化、科学化、制度化、信息化管理水平，推进人才培养模式和培养内容升级。最大化发挥信息化技术的优势，推进管理服务和支持决策功能建设,为高校管理决策提供数据支撑。信息化是当今时代发展的大趋势，代表着先进的生产力，高校实验室安全管理要建立以创新驱动为引领的新理念，构建安全可靠、创新融合、服务先进、部门协同、覆盖全程的实验室气瓶安全管理模式，充分考虑实验室气瓶安全管理特点，强化实验室安全管理,提升实验室管理水平。

三、基于“物联网”实验室气瓶管理思路

随着信息技术革命的不断深入推进，互联网技术日新月异发展，在推进高校实验室内涵建设过程中，要充分发挥信息技术优势，将互联网与实验室气瓶安全管理进行深度融合，充分发挥互联网在资源配置中的优化和集成作用，打破实验室“信息孤岛”现象，创新管理模式，保障实验室安全管理，不断深化对人才培养的支撑。

（一）建立规范化管理信息流程

管理信息流程是业务处理的核心，绘制管理信息流程网络图，梳理业务审批流程，明确审批人、审批流转节点、审批角色等关键要素，确定审批角色的职责和权限，确保业务流程畅通。以“物联网”理念规范内部数据信息流，建立信息化、科学化、规范化、可溯源的实验室气瓶管理机制。

（二）健全精细数据管理模式

实验室管理工作逐步采用信息化管理模式，实验室气瓶管理数据精细化管理的目的，就是通过信息化管理，让数据多跑腿、师生少跑腿。从源头规范数据，确保数据科学合理、准确有效，发挥数据有效价值，降低管理成本，为管理决策提供有力的参考。

（三）完善制度化内控管理机制

实验室气瓶管理强调高度的安全性，针对实验室气瓶信息化管理过程中的采购、审批、使用等环节建立有效的监督机制，加强闭环管理，强化安全意识，优化内控管理，健全安全评估体系，优化实验室气瓶管理机制。

（四）构建智能化安全管理体系

实验室气瓶管理融入“物联网”技术，通过射频识别（RFID）、智能传感器、远程监控、电源管理、网络通信等智能设备，改善实验室气瓶智能化管理能力，增强实验室气体异常预警能力，提升实验室的安全管理能力。

四、基于“物联网”实验室气瓶管理模式

基于“物联网”实验室气瓶管理体系建设为广大师生提供一个智能感知的信息化综合服务平台，将“物联网”技术融入到实验室气瓶安全管理服务领域，实现气瓶管理感知、互联、协作相互融合，精准收集统计实验室气瓶存量信息，动态监控气瓶流向，实现气瓶全过程记录，有效提高工作效率，创新管理途径和方法，促进实验室安全管理向智能化转变，提高实验室管理人员的综合素质。

（一）基于“物联网”实验室气瓶采购管理

国内高校在气体采购环节对供货商资质选择方面有较多的研究创新，但在当前高校招标采购制度下，如何从源头把控，把好入口关，既能符合实验室安全管理要求，又能满足实验室多样化实验需求，是气体采购管理环节的难点。截至2019年年底，全国共有移动式压力容器及气瓶充装单位27328家、持有许可证28120张，气瓶检验机构2065个，安全阀校验机构665个，气瓶充装、供应、检验机构众多，难免良莠不齐。当前大部分高校还是采用由各个实验室根据需求自行联系供应商采购气瓶的模式，由于单个实验室气瓶使用量较少，难以对供应商的资质、产品质量、技术服务等形成有效的约束，导致个别资质不全、质量不达标的气瓶流入高校，给高校实验室管理留下了安全隐患[2]。因此，从学校层面遴选建立社会信誉好、资质全、技术安全可靠的气体供货商库，采用公平竞争、动态管理调整机制，构建基于“物联网”实验室气体采购管理体系（见图1），从供应商遴选、实验室采购、学校职能部门审批、供货运输、收货报销、使用评价、安全监管等方面建立闭环采购管理。学校职能部门定期对实验室在册气瓶进行巡查，结合实验室动态评价对供应商进行资质年审综合排名，在管理系统中公告排名结果，根据结果调整供应商等级和系统检索排序，淘汰综合评价较低、服务差、产品不规范的供应商，通过公开透明的实验室气体闭环采购管理体系动态评价年审机制督促供应商提升服务质量，让每个实验室能更好地了解供应商服务质量，选择优质的供应商，从源头上防止实验室气瓶事故发生[3]。

图1 基于“物联网”实验室气体采购管理体系

在“物联网”技术支持下，管理职能部门根据不同需求，在校园内关键位置设置RFID监控设备，在采购气瓶入校时气瓶供应商为每个气瓶配置打印粘贴RFID标签，系统通过持续扫描RFID标签，即可实现气瓶资产出入库动态监测。管理职能部门可以实时掌握全校气瓶的动态位置和变动情况，实现实验室气瓶管理数据实时共享和交互。

（二）基于“物联网”的实验气体使用管理

高校实验室气瓶安全管理的重点在气瓶存放和使用环节，在使用易燃易爆和有毒气体的实验室按照《工业金属管道设计规范》《工业金属管道工程施工及验收规范》《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》等安全技术规范布置气体管道，统一安装烟雾报警器、有毒/易燃气体浓度报警器、紧急切断阀、防爆排风扇、警报器和红外监控等设施，通过现代网络信息技术、通信技术、传感技术和RFID技术等技术组成基于“物联网”的实验室气体安全智能管理体系（见图2），实验室负责人可以通过网络远程查看实验室监控，定时开启防爆风扇。气体浓度报警器专门检测实验室内各类气体浓度并通过数据采集模块实时监测气瓶情况，控制器获取气体浓度报警器的信息，当检测到有烟雾报警或气体泄漏后，系统自动紧急切断阀门，打开防爆排风扇警报器，并通过GSM/GPRS通信网络模块向系统记录的实验室负责人和学校安保人员发送实验室气体泄漏事故预警短信，警示实验室内何种气体浓度过高，实现实验室气体隐患早发现、早预防、早排除，有效避免安全事故和二次伤害事故发生[4-5]。系统安装后还需要定期检测、维护校验，确保设施安全可靠。并配套建立标准化的应急处理预案，定期组织相关人员开展演练，固化气体应急处理流程，不断加强师生气瓶使用安全意识，为实验室气体安全管理赢得主动、赢得优势、赢得未来[6]。

图2 基于“物联网”的实验室气体安全智能管理体系

五、结语

高校实验室气瓶安全管理是一项系统性工程，校级职能部门要从全局出发思考解决方案，建立统一规范的闭环采购管理，配合基于物联网的实验室气体安全智能管理系统，实现从组织措施到技术措施相辅相成的实验室气瓶安全管理体系。同时，应向外延伸，与政府监管部门、气瓶供应商等密切合作形成合力，共同构建严格规范的闭环管理架构，努力实现更高质量、更加公平、更有效率、更加安全的实验室气体安全管理。