“互聯(lián)網+”時代大型儀器設備共享平臺建設
——以江蘇省農業(yè)科學院為例

陳光哲， 徐為民， 王春梅， 周 昊， 徐寸發(fā)， 朱丹宇

(江蘇省農業(yè)科學院中心實驗室，江蘇南京 210014)

隨著國家財政對科研事業(yè)投入的增加和國家重大科研項目的開展[1]，科研院所儀器設備的規(guī)模出現(xiàn)了突飛猛進的增長，配備了大量高值的儀器設備，給科研院所帶來了空前的發(fā)展機遇，同時也給科研院所的大型儀器設備管理提出了更高的要求。傳統(tǒng)儀器設備管理是一種靜態(tài)的、信息滯后的管理模式，要投入大量的人力和時間來制定儀器設備使用安排表實現(xiàn)儀器預約、監(jiān)管執(zhí)行、機時統(tǒng)計等日常事務，試驗數(shù)據(jù)也是使用紙質保存，不便于查詢和共享，管理效率極其低下[2]。

當前，“互聯(lián)網+”行動計劃等有關政策密集出臺，信息化已成為國家戰(zhàn)略，信息技術對大型儀器設備共建共享的影響也日趨明顯。國務院于2015年7月頒發(fā)的《關于積極推進“互聯(lián)網+”行動的指導意見》(國發(fā)〔2015〕40號)[3]中明確指出，公共服務將更加多元化，線上線下結合將更加緊密，社會服務資源配置需要不斷優(yōu)化，公眾享受到更加公平、高效、優(yōu)質、便捷的服務。為順應“互聯(lián)網+”發(fā)展趨勢，推動大型儀器設備資源的共建共享，“互聯(lián)網+”的應用延伸也為大型儀器設備公共平臺服務能力提升提供了更多的可能，打造“互聯(lián)網+”時代下大型儀器設備共享平臺勢在必行。

1 關于“互聯(lián)網+”

在十二屆全國人大三次會議上，李克強總理在政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網+”行動計劃。“互聯(lián)網+”是創(chuàng)新2.0下的互聯(lián)網發(fā)展新形態(tài)、新業(yè)態(tài)，是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網形態(tài)演進及催生的經濟社會發(fā)展新形態(tài)，利用信息通信技術以及互聯(lián)網平臺，讓互聯(lián)網與傳統(tǒng)行業(yè)進行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)[4]。

互聯(lián)網不僅僅是一種工具，更是一種能力，一種新的DNA，與各行各業(yè)結合之后，能夠賦予后者以新的力量和再生的能力。通俗地講，“互聯(lián)網+”即互聯(lián)網+各個傳統(tǒng)行業(yè)，但不是簡單的“1+1=2”，而是要大于2，這里的“+”是要讓互聯(lián)網與傳統(tǒng)行業(yè)通過信息技術及互聯(lián)網平臺進行深度融合，促進傳統(tǒng)行業(yè)的轉型與升級[5]?；ヂ?lián)網把新的能力注入各行各業(yè)，推動其優(yōu)化、創(chuàng)新，使其實現(xiàn)新生。目前“互聯(lián)網+”在金融、商業(yè)、交通、服務、教育等行業(yè)正迅猛發(fā)展，隨著“互聯(lián)網+”教育科研的不斷發(fā)展和深化，各大科研院所和高校也在逐步運用互聯(lián)網思維和現(xiàn)代信息技術推動科研公共服務平臺的改革與創(chuàng)新，將“互聯(lián)網+”融入大型儀器設備資源的共建共享，促進傳統(tǒng)科研教育管理的轉型與升級，實現(xiàn)科研院所、高校硬件資源綜合實力的快速提升。

2 “互聯(lián)網+”下大型儀器設備共享平臺建設探索

江蘇省農業(yè)科學院根據(jù)院內專業(yè)研究所和中心實驗室大型儀器設備的分布情況，從2014年7月著手“互聯(lián)網+”時代下的大型儀器設備共享平臺的建設探索，2015年1月初步建成使用?！盎ヂ?lián)網+”時代下江蘇省農業(yè)科學院大型儀器設備共享平臺的建成及其應用，解決了大型儀器設備資源共享、儀器設備購置計劃、采購全過程管理的智能化、高效化、科學化等相關問題。

2.1 系統(tǒng)平臺架構思路與層級

依據(jù)軟件工程學的原理，將平臺的技術架構思路分為3層(圖1)，第一層是系統(tǒng)的核心，即數(shù)據(jù)庫層，負責所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與管理，通過采用即時的異地備份技術確保數(shù)據(jù)的安全性。第二層則是用來處理、編輯、顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)的服務端應用程序處理層，該層承擔管理事務處理的中間環(huán)節(jié)，負責數(shù)據(jù)庫操作，接受處理客戶端的請求，負責系統(tǒng)的業(yè)務邏輯處理以及提供各類應用服務；第三層則是客戶端訪問層即系統(tǒng)的入口，位于系統(tǒng)的最前端，通過網絡實時地將儀器設備運行狀態(tài)和相關數(shù)據(jù)傳送至應用程序處理層的服務器[6]。

系統(tǒng)平臺建設架構基于“互聯(lián)網+”、移動互聯(lián)和大數(shù)據(jù)，利用先進的物聯(lián)網、計算機網絡和人工智能等技術，使儀器設備管理實現(xiàn)數(shù)字化、科學化、智能化與可視化。采用分層次管理、分布式架構，系統(tǒng)平臺建設架構主要層級見圖2。

2.1.1 中心儀器設備統(tǒng)一共享訪問層 為了能夠全面、直觀、形象地展示和統(tǒng)計全院大型儀器設備的使用狀況，提高儀器設備的使用效率，需建立一個實時、直觀的大型儀器設備共享Web平臺，實現(xiàn)院內儀器設備共享、跨實驗室預約使用，統(tǒng)一將儀器設備的使用狀況實時顯示在屏幕上，便于查看、統(tǒng)計和調配儀器設備資源。主要實現(xiàn)儀器設備的基本信息查看、分布情況查看、個性化預約、使用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計報表查看輸出等功能。

2.1.2 中心設備實時管理層 該層位于整個儀器設備共享平臺的中間層，具有承上啟下的作用。主要是實現(xiàn)對儀器設備的基本信息、院內儀器設備使用開放時間表、設備運行狀態(tài)等綜合信息的管理。主要實現(xiàn)儀器設備實時狀態(tài)查看、實時通知發(fā)送、在線實時控制、預約信息的實時推送等功能。

2.1.3 實時可視化終端 以計算機、多媒體觸摸屏形式實時展現(xiàn)院內儀器設備當前使用狀態(tài)、用戶信息、位置等內容，用戶在此終端實現(xiàn)對儀器設備的查詢與預約功能，還包括系統(tǒng)通知、儀器設備信息、相關統(tǒng)計分析圖表等內容。

2.1.4 設備運行監(jiān)管層 該層位于系統(tǒng)最低層，也是最基礎、最重要的一層，原始的數(shù)據(jù)都從該層析出和傳輸。主要包括2大部分內容：有計算機設備監(jiān)管的和無計算機設備監(jiān)管的。有計算機監(jiān)管的儀器設備在該計算機上安裝監(jiān)管客戶端軟件，無計算機監(jiān)管的儀器設備則通過設備運行監(jiān)管儀來控制設備電源以達到對設備的使用監(jiān)管。

2.2 平臺建設方案

2.2.1 組網方案 根據(jù)江蘇省農業(yè)科學院中心實驗室的發(fā)展規(guī)劃以及當前全院實驗室具體情況，大型儀器設備開放共享平臺建設組網方案如下：利用院內局域網絡(提供固定IP地址)，在中心實驗室各實驗室中安裝、布置網絡信息點，與弱電間(服務器存放地)相連接，房間與房間相對集中建立弱電箱，服務器與院內網相聯(lián)，中心實驗室的儀器設備與各專業(yè)所的儀器設備分別使用服務器來控制，采用分布式數(shù)據(jù)存儲與交換。網絡主體結構見圖3。

2.2.2 功能架構方案 江蘇省農業(yè)科學院大型儀器設備開放共享系統(tǒng)主要包括對儀器設備資源的管理、控制、預約、統(tǒng)計、試驗數(shù)據(jù)存儲等內容，系統(tǒng)功能架構方案見圖4。

對大型儀器設備的監(jiān)控管理分為對有計算機設備監(jiān)管和無計算機設備監(jiān)管。有計算機監(jiān)管的儀器設備在該計算機上安裝客戶端軟件，無計算機監(jiān)管設備則通過大型儀器設備監(jiān)控儀來實現(xiàn)對設備的使用監(jiān)管。

2.3 平臺建設內容

2.3.1 大型儀器設備綜合信息管理模塊 本模塊主要實現(xiàn)儀器設備從入庫、驗收審核、變更、報損、維修、報廢的全程管理功能。儀器設備按所屬的各專業(yè)所分戶、分類統(tǒng)計，實現(xiàn)儀器設備總賬記錄、儀器設備注銷記錄，以及相關維修、報廢等各類明細記錄的查詢與匯總，并實現(xiàn)了對儀器使用自定義查詢與統(tǒng)計報表功能。同時還包括儀器設備基本信息、詳細信息、操作說明、狀態(tài)、功能簡介、技術參數(shù)、注意事項、維修申請、預約信息、審批與執(zhí)行等[7]，大型儀器綜合信息管理界面見圖5。

2.3.2 大型儀器在線管理與實時控制模塊 該模塊實現(xiàn)大型儀器設備的實時在線監(jiān)控與管理。實時讀取儀器設備的基本信息、當前運行狀態(tài)(使用者、開機時間、設備狀況、工作電流與功率)、使用記錄等信息實時顯示在電腦、發(fā)光二極管(LED)等顯示設備上?？蓪崟r顯示大型儀器設備的分布狀況、分布數(shù)量、所屬專業(yè)所名稱、聯(lián)系信息等，導航可按儀器名稱，也可根據(jù)儀器存放地點，儀器設備狀態(tài)查看和監(jiān)控界面見圖6。

2.3.3 共享平臺預約基礎管理和個性化預約模塊 預約管理模塊主要實現(xiàn)了儀器設備的預約和管理功能，主要功能包括儀器操作人員對測試項目和大型儀器設備預約情況的查詢及確認，使用者對測試項目與儀器設備的預約，系統(tǒng)采用注冊登錄預約。個性化預約模塊，主要是指輸入儀器名稱和使用時間，系統(tǒng)自動查詢該時間段內可以預約的儀器設備，查詢到的儀器設備，可以定位到實際的物理位置。如果指定儀器設備，可以任意編排與設置試驗的時間，若該時間段內可以預約，系統(tǒng)提供快速預約功能；若不能預約， 則提供離預約時間段最近的可預約時間供預約者參考，自由靈活，便于使用，便于管理[8]，儀器在線預約界面見圖7。

2.3.4 圖形化統(tǒng)計報表模塊 實時統(tǒng)計儀器設備的使用數(shù)據(jù)、設備實時電流與功率(連接監(jiān)控儀設備)、開機時數(shù)、計費情況、使用率等信息，以垂直柱狀統(tǒng)計圖、3D垂直柱狀統(tǒng)計圖、水平柱狀統(tǒng)計圖、餅圖等顯示。通過對相關數(shù)值系數(shù)的設置，提供具有一定深度和廣度的儀器設備資源狀況決策支持，建立多角度數(shù)據(jù)分析模型，深入挖掘儀器設備使用數(shù)據(jù)價值，以準確直觀的形式為今后儀器設備的購買決策提供準確依據(jù)[9]，儀器設備階段運行情況見圖8，相關儀器設備使用機時見圖9。

2.3.5 用戶綜合信息管理模塊 該模塊主要包括用戶信息、專業(yè)所信息、研究室信息的維護與關聯(lián)，用戶信息的導入與導出、用戶初始密碼設定等。用戶類別主要分為預約用戶、儀器操作人員、部門管理人員、超級管理員， 超級管理員具有最高權限，可操作與管理其他用戶信息，以及用戶信息的批量導入與導出等。

2.3.6 試劑耗材管理模塊 該模塊主要包括試劑耗材信息、查詢、申購管理、審核管理、試劑耗材基本類別管理、入庫、發(fā)放、庫存管理等，可實現(xiàn)對試劑耗材數(shù)字化管理，以及網絡化申購、審核、購買、入庫、發(fā)放、報廢、回收、統(tǒng)計匯總，統(tǒng)計可對應到每臺儀器，試劑耗材管理界面見圖10。

3 平臺特點

(1)技術架構先進。系統(tǒng)采用國內外成熟的先進技術，實現(xiàn)管理與信息技術的高度結合；系統(tǒng)采用微軟.NET平臺所支持的多層可伸縮式體系結構，實現(xiàn)高可用性、安全性、可擴展性和可靠性。(2)管理理念先進。系統(tǒng)融合了先進的管理理念，與簡單的記錄與查詢數(shù)據(jù)不同，系統(tǒng)在于使儀器設備管理、試劑耗材管理工作向規(guī)范化、標準化、簡單化邁進。(3)決策支持明顯。系統(tǒng)具有強大的信息數(shù)據(jù)處理能力，通過統(tǒng)計與分析，可以提供多種形式的圖表為決策提供參考數(shù)據(jù)及支持，提高決策的質量和效率。(4)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。系統(tǒng)通過專業(yè)的測試與應用， 在系統(tǒng)設計、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫技術等方面都比較成熟，從而保障系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，將管理系統(tǒng)寫入服務端的系統(tǒng)事件管理，任何異常與變化可通過查看系統(tǒng)事件日志來解決。(5)移植擴展性能強。該系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)及模塊構成，可移植性強，基本覆蓋實驗室管理工作的各方面和各環(huán)節(jié)，易于升級。(6)對外開放統(tǒng)一。系統(tǒng)具備良好的開放性，可同相關系統(tǒng)(如中心實驗室門戶網站、江蘇省農業(yè)科學院一卡通系統(tǒng))等實現(xiàn)對接，便于交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)管理信息的全面化與一體化。

4 建設成效

江蘇省農業(yè)科學院大型儀器設備開放共享平臺的信息化建設在院領導關心指導下和各專業(yè)研究所的配合下，已經投入運行2年以上，受益范圍覆蓋全院科研和實驗室管理工作的諸多方面，已經初見成效。

4.1 儀器設備購置更加精準

由于本信息化儀器管理系統(tǒng)具有實時統(tǒng)計儀器設備的使用數(shù)據(jù)、開機時數(shù)、計費情況、使用率等信息的功能，可以為儀器設備的購置決策提供參考，選擇和購置試驗緊缺或亟需的儀器，避免了傳統(tǒng)的盲目購置、重復購置、使用率不高的現(xiàn)象，使儀器設備實現(xiàn)精準購置。

4.2 工作效率得到提高

傳統(tǒng)設備管理是一種靜態(tài)的、信息滯后的、依靠人力來實現(xiàn)的管理，通過大型儀器設備共享平臺信息化的建設，大型儀器設備的管理變得科學化、數(shù)字化、可視化和便捷化，大大提高了中心實驗室和江蘇省農業(yè)科學院各專業(yè)研究所對大型儀器設備管理的效率，工作效率得到有效提高。

4.3 儀器設備管理更加規(guī)范

全面建立院內大型儀器設備網絡化、數(shù)字化管理，不斷完善管理機制，提高管理水平與服務質量，使院內大型儀器設備管理更加規(guī)范化與科學化。

通過江蘇省農業(yè)科學院大型儀器設備共享平臺信息化的建設和應用，充分發(fā)揮和實現(xiàn)江蘇省農業(yè)科學院中心實驗室和各專業(yè)研究所儀器設備資源的管理與共享，提高儀器設備開機率、使用率和儀器設備購置的精準度，提高了服務質量，使院內大型儀器設備管理更加規(guī)范化與科學化，從而更好地為全院科研工作提供條件保障，促進重大科研成果產出。

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