儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)用

魏 鴻，陳民助，趙國明

（1.四川大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備管理處，四川 成都 610065；2.四川大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，四川 成都 610065）

作為提升國民知識基礎(chǔ)的主力軍，高等學(xué)校在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究方面的重要性日益突出。加大實(shí)驗(yàn)室的開放力度是提高實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用效率、真正實(shí)現(xiàn)資源共享的客觀需求，也是學(xué)習(xí)和實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀，落實(shí)以人為本、服務(wù)師生的迫切要求。學(xué)生創(chuàng)新活動的大力開展也對實(shí)驗(yàn)室的開放工作提出很大需求。因此，有必要探索和改進(jìn)開放實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行模式和管理手段。通過管理手段的創(chuàng)新，可以做到開放實(shí)驗(yàn)室管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)面向教學(xué)和科研、開放、安全的實(shí)驗(yàn)室的管理目標(biāo)，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境條件[1－3]。

在總結(jié)多年來實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行的基礎(chǔ)上，筆者根據(jù)教學(xué)與科研工作對實(shí)驗(yàn)室全面開放運(yùn)行的新需求，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了基于校園網(wǎng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)。系統(tǒng)具有網(wǎng)上預(yù)約、用戶準(zhǔn)入認(rèn)證、儀器使用控制、使用信息保存、實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控與事故報(bào)警等功能，為師生提供了便捷、自主預(yù)約使用的分析測試儀器公共平臺。

1 建立實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室作為教學(xué)和科研極為重要的場所，其運(yùn)行狀況、效率和管理水平直接關(guān)系到人才培養(yǎng)和科研成果的質(zhì)量。特別是在實(shí)驗(yàn)室的開放力度日益加大的情勢下，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫開放技術(shù)及先進(jìn)電子測控技術(shù)來提升實(shí)驗(yàn)室的管理水平，從而提高儀器設(shè)備的使用效率、保證實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行，就顯得十分必要[4－5]。

四川大學(xué)在化學(xué)學(xué)院的儀器分析實(shí)驗(yàn)室建立了實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用校園網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫和測控部件構(gòu)建起來的，它主要由3個模塊組成：（1）使用儀器的網(wǎng)上預(yù)約模塊；（2）實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入及儀器使用信息記錄模塊；（3）實(shí)驗(yàn)室安全事故預(yù)防與事件報(bào)警模塊。將3個模塊有機(jī)組合后，就構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)室全方位、全天候的管理體系。師生能夠便捷、高效率地利用實(shí)驗(yàn)室的資源，并確保實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行。儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)功能框架如圖1所示。

圖1 儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放與安全管理系統(tǒng)功能框架圖

2 儀器使用網(wǎng)上預(yù)約模塊

網(wǎng)上預(yù)約模塊由數(shù)據(jù)庫和預(yù)約系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。

數(shù)據(jù)庫用Microsoft Office Access構(gòu)建，存放在校園網(wǎng)管理中心的服務(wù)器上。數(shù)據(jù)庫存有經(jīng)過培訓(xùn)合格用戶的相關(guān)信息和實(shí)驗(yàn)室每臺儀器的開放時間段信息，管理人員和用戶均可以通過校園網(wǎng)訪問該數(shù)據(jù)庫。用戶信息主要包含姓名、編號、密碼、權(quán)限，其中權(quán)限用于限定用戶可預(yù)約使用的儀器。實(shí)驗(yàn)室管理人員通過登錄管理頁面，可以修改用戶信息或公布實(shí)驗(yàn)室開放時間。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排情況，管理人員提前公布可以對用戶開放的時間。

實(shí)驗(yàn)室開放的時間分為3個單元，即上午、下午和晚上，每個單元又分為多個時（間）段，時段的長短根據(jù)不同的儀器而有所不同。有的儀器以0.5h為時段，有的儀器以1h為時段。開放時間具有靈活性，例如某臺儀器14：30—16：00有學(xué)生實(shí)驗(yàn)課，那么該單元就只開放剩下的時段。

基于ASP語言制作了界面友好的網(wǎng)上預(yù)約網(wǎng)頁。經(jīng)過培訓(xùn)合格的師生被授予使用相應(yīng)儀器設(shè)備的權(quán)限。教師和學(xué)生用戶利用校園網(wǎng)上的公共開放管理平臺，在任何一臺終端都可以對擬使用的儀器設(shè)備進(jìn)行使用預(yù)約。經(jīng)授權(quán)的合格用戶通過瀏覽器進(jìn)入學(xué)院主頁，點(diǎn)擊儀器預(yù)約系統(tǒng)后，輸入自己的用戶編號、密碼及驗(yàn)證碼后，就可查詢實(shí)驗(yàn)室各臺儀器設(shè)備的開放信息，對擬使用的儀器進(jìn)行預(yù)約。

為了對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)，設(shè)有管理員的專用入口，憑密碼才可進(jìn)入，而一般用戶是不能登錄管理頁面的。管理員可動態(tài)更新每臺儀器設(shè)備的開放時間段和用戶信息，可根據(jù)需要對用戶進(jìn)行注冊、刪除，對用戶密碼、權(quán)限進(jìn)行修改。此外，管理員還可隨時了解儀器設(shè)備的使用和預(yù)約情況。如果某臺儀器設(shè)備使用的人較少，就可減少開放時間，以使儀器相對集中開機(jī)，提高開機(jī)利用效率，延長儀器使用壽命；反之，就可以增加某臺儀器設(shè)備的開放時間，以滿足用戶的使用需求。

儀器分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)行網(wǎng)上預(yù)約后，學(xué)生和教師可以方便地通過校園網(wǎng)預(yù)約儀器分析實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了對全校師生的全天候開放，包括非工作時段和節(jié)假日的開放，切實(shí)提高了儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放程度，大大增強(qiáng)了儀器分析實(shí)驗(yàn)室服務(wù)教學(xué)和科研的力度，同時更有利于實(shí)驗(yàn)室的管理[6]。

3 實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入及儀器使用信息記錄模塊

實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度是保障開放實(shí)驗(yàn)室安全的重要環(huán)節(jié)，能夠從根源上有效預(yù)防和減少實(shí)驗(yàn)室的安全事故，維護(hù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的安全運(yùn)行秩序。實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入及儀器使用信息記錄模塊就是要實(shí)現(xiàn)儀器用戶自動認(rèn)證、準(zhǔn)入及儀器使用的控制，使不具備上機(jī)操作資格的人員和非法人員禁入，以確保開放實(shí)驗(yàn)室的安全。經(jīng)過認(rèn)證的用戶由計(jì)算機(jī)控制的自動門就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，自動門延遲數(shù)秒后自動關(guān)閉。用戶認(rèn)證一方面是甄別預(yù)約者的身份，另一方面是判斷當(dāng)前時間是否在該預(yù)約者預(yù)約的時間段內(nèi)，二者有一項(xiàng)不符就禁入[7]。

儀器設(shè)備的使用控制是通過USB測控模版來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)采用了北京中泰研創(chuàng)科技有限公司的USB7408N光隔離16路開關(guān)量輸入輸出模塊和通用繼電器端子板PS-002。USB7408N模塊適用于各種開關(guān)信號的自動控制以及計(jì)算機(jī)與數(shù)字儀器的接口。模塊采用了光電隔離技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場信號之間的隔離，提高了計(jì)算機(jī)與本模塊在工作中的抗干擾能力和抗損毀能力，同時也不會對實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備造成干擾。

通過USB7408N測控模版，結(jié)合所編軟件，就實(shí)現(xiàn)了用戶的準(zhǔn)入、儀器設(shè)備的使用控制和使用機(jī)時數(shù)的自動記錄。管理人員可打開數(shù)據(jù)庫查看儀器設(shè)備使用情況，還可通過數(shù)字錄像系統(tǒng)的視頻了解、監(jiān)管儀器分析實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行。通過遠(yuǎn)程桌面連接，管理人員還可異地了解、查看實(shí)驗(yàn)室及儀器設(shè)備的運(yùn)行情況。在開放期間，如果有儀器設(shè)備損壞或其他事故發(fā)生，管理人員可通過調(diào)取錄像回放和核查儀器設(shè)備的使用記錄數(shù)據(jù)庫，對實(shí)驗(yàn)室的異常情況、違規(guī)操作及儀器設(shè)備的損壞進(jìn)行查證[8]。

4 實(shí)驗(yàn)室安全事故預(yù)防與報(bào)警模塊

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全是一項(xiàng)十分重要的工作，必須常抓不懈。但僅靠傳統(tǒng)的安全措施不能滿足實(shí)驗(yàn)室開放與安全的需要。通過安裝門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)等，建立了可靠的實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)有偷盜、火災(zāi)、危險(xiǎn)氣體泄漏、淹水等情況時，可以保證及時、準(zhǔn)確報(bào)警。安全事故預(yù)防與報(bào)警模塊能夠確保實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)儀器分析實(shí)驗(yàn)室全天候開放的有力保障[9]。

管理人員可通過視頻監(jiān)控了解各實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時運(yùn)行情況，對實(shí)驗(yàn)室的異常情況、違規(guī)操作儀器及儀器設(shè)備損壞情況，可以調(diào)取錄像回放，這樣做到對事件的處理有據(jù)可查。

在技術(shù)方面，安全事故預(yù)防與報(bào)警模塊采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)和移動通信技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室必要的部位設(shè)置攝像頭和人體紅外線傳感器、煙霧傳感器、濕度傳感器、危險(xiǎn)氣體傳感器，它們都與主控微機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控、電子抓拍、報(bào)警。報(bào)警的方式有3種：一是向大樓值班室發(fā)出報(bào)警（聲、光）信號；二是通過微機(jī)自動進(jìn)行電話撥號，給管理人員播放預(yù)先定制的IC語音報(bào)警信息；三是通過微機(jī)自動向管理人員手機(jī)發(fā)送短信息。通過傳感器—電腦—電話的連接，可實(shí)現(xiàn)全天候自動監(jiān)控和報(bào)警，并記錄事件發(fā)生的時間和位置[10]。

5 結(jié)束語

儀器分析實(shí)驗(yàn)室開放管理與安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以用戶和實(shí)驗(yàn)室管理需求為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、功能擴(kuò)展靈活，能夠滿足學(xué)校教學(xué)科研活動的新要求，獲得了教師和學(xué)生的好評。學(xué)校將在該系統(tǒng)運(yùn)用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善和擴(kuò)大使用，期望能夠?yàn)楦咝?shí)驗(yàn)室的建設(shè)與改革，為高校的教學(xué)、科研水平的提高和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)做出不懈的努力。

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