高校实验室管理系统研究

?杨彦青 宋星 陈迪峰

摘 要：针对高校实验室的安全性和高效运行要求，笔者分析了实验室的安全风险管理因素，并设计了适合高校实验室的过程管理记录系统。将该系统应用于实验室工作要素的发现和控制，将实验室访问控制、功耗安全、视频监控预警以及资料的动态信息整合在一起，以科学、透明、高效、安全的方式进行高校实验室管理工作。

关键词：高校实验室; 管理系统; 研究策略

中图分类号：O6-31        文献标识码：A        文章编号：1006-3315（2021）7-060-002

作为高校的固定资产，高校的实验室设备不仅是评估高校综合能力的重要指标，而且是高校师生进行教育和科学研究的重要基础。通常，高校中有许多种实验设备。全面审查师生之间设备的使用和合理配置，充分利用投资并优化实验设备的管理，以促进设备的最大化利用，已成为高校实验管理工作的重中之重。特别是，高校的实验室设备有许多昂贵的零件，很容易损坏或丢失，这意味着对设备的购买、注册、维护、租赁和退还管理是复杂且繁琐的，设备批准和借用过程的实际工作是极其困难的，并且容易出现人为错误。因此，有必要改進高校实验室设施管理系统并简化设施租赁程序。在实现实验设备科学管理的同时，延长实验设备的使用寿命，提高设备利用率，实现教研活动的顺利开展。

一、高校实验室安全管理的基本特征

1.仪器涉及内容较为复杂

我国高校实验室的专业范围相对广泛，高校拥有许多实验室仪器和复杂类型的实验室硬件和软件设备，必须对其进行检查和维护以确保安全[1]。实验室安全测试必须全面，才能真正确保实验室的安全运行。

2.仪器种类繁多危险性大

高校实验室进行的实验种类繁多，相对而言，危险因素较高。随着许多外部因素的影响，高校实验室面临更大的安全风险[2]。实验室安全隐患很多，例如危险化学品、电气压力、军事科学研究数据等，每个设备的安全性都是非常危险的，并且不允许操作失误或疏忽大意;例如机械设备、焊接机、机械加工和其他实验的隐患是诸如刺伤、高温和其他安全隐患的隐患。

3.教学与科研存安全隐患

由于许多外国高校长期以来都重视科学研究和实验，实验室的安全管理可以确保科学研究的顺利进行。当高校老师进行实验时，大多数学生都会在老师的指导下进行练习，尽管有危险，但仍有少数学生未经许可擅自操作实验设备。教师对此负有重大责任。教师在实验前对学生进行安全意识教育，进入实验室后，学生必须按照程序进行严格的实验。

二、高校实验室安全管理系统设计

1.系统架构

高校研究所的综合管理系统由三层结构组成。一是地壳层。各种传感器与采集器之间的通信协议采用ModbusRTU协议，采集器实时采集各种传感器数据信息。第二个是网络层。EDP协议在收集器和云服务器之间使用。收集器将实时收集的传感器数据发送到云服务器，然后云服务器存储和管理数据。如果需要实时接收由业务应用程序层发出的控制命令，则EDP必须保持长连接。第三层是应用程序层，它将使用HTTP协议与云服务器之间来回传输数据，查看和分析检索到的数据以及进行各种业务操作。

2.用电管理模块

高校实验室电源监控和管理是高校实验室管理系统的重要组成部分，旨在实时保护实验室设备的安全。该模块包含诸如实时监控电能统计查询以及异常警报之类的功能。实时监控主要是实时收集三相电压，三相电流，电能信息等电参数信息。查询统计信息包括基本电气参数的查询，例如电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、线路频率、功率因数和能量信息。电能质量分析包括三相电压和三相电流不平衡分析以及三相电压和三相电流2-21谐波含量分析等，以帮助管理者分析电力是否被调节。实现科学的动力利用。异常报警主要是实时监控电源信息。当检测到异常时，会立即以监视警报或SMS警报的形式通知管理员。

3.安防系统管理模块

安全系统的管理包括监视环境的温度和湿度，监视酒精浓度和监视烟气浓度。监视环境的温度和湿度主要是监视科学实验室内的温度和湿度是否在标准范围内。当超过阈值时，将触发第一个SMS推送警报。如果长时间没有人，将自动使用远程控制方法。远程打开窗户和空调，以防止由于高温和低温而损坏昂贵的设备。如果酒精和烟气的浓度超过标准，则SMS将通知实验室管理人员，以防止发生火灾或化学泄漏等事故。上述传感器通过收集器实时收集数据，并将收集到的数据实时传输到云服务器进行存储和分析，客户端能够远程搜索，显示和分析。

4.门禁监控模块

门禁监控模块单元主要包括面部识别系统、指纹识别系统、NFC、授权管理、考勤管理、信息管理、访客授权等。面部识别系统主要包括采集、分析、批准和摄影。指纹识别和NFC补充了面部识别。在特殊情况下，无法使用面部识别或识别失败，可以使用指纹识别或NFC刷卡输入。权限管理主要包括监视模块权限的管理、添加、删除、修改和分配。信息管理设备主要存储具有或不具有用于记录与访问控制操作有关的信息权限的图像，并将获取访问者的信息保存至少30天。参观者权利（访客权限）是一种临时的开放许可证，用于人员在短期内进入测试区域。当具有管理员权限的操作员输入访问者权限并且有效期到期时，将自动取消。门禁监控模块设备具有网络传输功能，通过UART、RS485、CAN、Wifi、LAN等灵活的网络技术，将数据上报给中央服务器，并执行集成的日程管理。

5.视频监控模块

当前，视频监视是大多数高校实验室监视方法之一，通过视频监视，可以实时远程了解实验室的情况。该设备包括诸如实时监视视频配置管理、视频记录和回放之类的功能，使用有线摄像机通过网络将视频信息传输到PC客户端或移动设备。管理员可以通过该系统查看每个实验的实时视频信息。该模块可以对特定区域执行预警设置，并且在发生异常情况时，它会通知安全管理人员使用SMS进行现场修复。

6.化学品管理模块

化学品管理模块包括诸如化学品存储、化学品库存查询和注册信息查询之类的模块。化学品存储和化学品存储是对实验室化学品的动态管理，并且记录了化学品的进出情况。这使管理人员可以检查化学品的使用时间和详细信息，并及时掌握化学品的使用和清单。

三、高校实验室安全管理的实施策略

1.严格实施准入机制

大多数高校实验室都有严格的访问机制。在实验人员首次进入实验室之前，他们会进行安全意识培训和严格的评估。在培训过程中，虽然实验者可以学习到一些基础的安全教育知识，但是缺乏专业和系统方面的教育。实验室的开放系统应以培训和评估系统为目标，只有通过培训和评估的实验室人员才能进入实验室进行实际工作。根据实验室中各种项目的风险因素，有必要建立相应的课程标准，这包括使用实验室设备、化学和物理物品的安全性、使用后如何处置设备以及如何保护自己。在发生事故时的安全。同时，高校应开设安全教育教室，同时教授实验理论课程，并结合理论知识和实验方法，向学生详细介绍实验安全知识和解决安全问题的具体措施，增强学生事故预防和安全的意识。

2.建立专业管理队伍

高校实验室的主要管理是资产管理部门、设施部门、实验室和安全部门。管理部门的大多数员工是高校第二级的管理人员。相对而言，工作人员缺乏对化学、物理和机械设备方面的专业知识。在安全检查过程中，无法快速、准确地发现设备问题，并且还会间接的使学校实验室的安全风险增加。当需要对高校实验室进行标准化、科学和严格的操作时，专业的管理团队必不可少;实验室管理人员需要对实验室设备和药品有更深入的了解，以便可以首先解决安全问题。学校必须训练他们的管理团队，以确保每位管理者从安全的角度对预防工作具有很高的认识。通过建立专业的实验室管理团队，不仅可以保护实验室安全，还可以帮助高校教职员工和学生在进行实验时发现存在的问题，并在发生安全问题之前注意并避免在实验室中出现安全隐患。

3.完善安全检查制度

高校必须建立安全检查系统，在高校实验室中进行定期安全检查，确保机械设备与化学品完好无损。另外，安全检查系统必须针对个人实施，如果在扫描过程中发现任何问题，必须及时报告以解决问题。因检查不当而造成隐患的，要对出现的任何问题承担全部责任。由于安全检查是一项非常重要的任务，它给检查员带来了更高的风险，因此必须仔细检查。此外，必须通过检查来监视实验室管理系统的有效实施，以维护实验室的安全管理。

4.规范管理高危实验用品

实验室安全事故的最大隐患之一是实验室高风险实验用品。因此，在安全管理流程的规范化管理下，高风险产品可以在避免实验室事故的同时发挥积极的实验效果。高风险的实验室耗材要求建立严格的管理规则，并且必须选择与其他实验室耗材分开管理、专人负责。高风险物品应按照双门，双锁和双重存放要求分别存放。此外，必须建立完整的台账详细记录，并确保高风险物品只能存放在实验室中。当高风险物品进入实验时，需要严格的收集，实验和使用后销毁规定。因此，对高风险物品的使用与返还或销毁需要由实验室管理员统一完成。在实验中事故发生后，必须及时进行处理[4]，认真对待，以消除最大风险。

5.数据的导入与备份

在运行系统之前，管理员将导入或输入与相关国家及地方政府颁布的相关法律法规、学校相关的规章以及学校级实验室管理相关的原始数据和记录。每个辅助设备对系统所需的数据进行分类，并输入与计算单位实验室管理系统有关的各种原始数据和记录。输入数据后，将立即对数据进行排序，检查和备份，以纠正错误。它主要测试每个模块的查询和统计功能的标准化应用，安全性和全面性，并提出新系统测试情况的改进和完整性。通过意见和建议，可以增强管理系统的应用性和易用性。系统测试和增强功能完成后，实验室综合管理系统将尽可能替代整个学校使用的与实验室相关的纸张签名和盖印程序，并更换实验室综合管理系统[5]。通过申请和审核来提高实验室管理的效率。

该系统的设计侧重于设备的特定信息的注册信息的记录、维护以及设备生命周期的动态监控和记录分配状态，减少实验室管理员的工作量并提高设备利用率。引入电子签核流程，简化和规范实验室管理工作流程，实现文件办公室和绿色办公室，提高工作效率。根据二维码的特性，可以将二维码用于各个设备的识别，通过位置和标识可以轻松维护和管理设备。该系统可以解决手工管理易出错、记录少、效率低的不完整设备使用轨迹跟踪的问题。借助网络化的移动信息管理方法，实验室管理流程实现了数字化，并且设备管理，设备使用情况监控等操作已网络化，从而使管理更加高效，便捷。

项目来源：台州职业技术学院2021年度校级課题，高校实验室管理系统研究，项目编号2021YB02

参考文献：

[1]王鹏举.高校实验室信息化管理平台建设探讨[J]工程技术研究，2017（8）：236，240

[2]高铭言.高校智能化实验室管理系统的分析与设计[J]电子技术与软件工程，2018（1）：148

[3]赵青山，徐荻秋，李健.高校实验室综合管理系统的开发[J]实验技术与管理，2019（1）：249-252

[4]何有明，李剑宇.基于B/S结构的实验室管理系统研究[J]中国管理信息化，2018，21（16）：143～144

[5]张超.基于VB.NET的职业院校实验实训基地信息管理系统的实现[J]中国信息技术教育，2017（07）：76～78