多維度高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的構(gòu)建

馬如停， 李 琰， 饒 星， 周玉宇， 廖小建

(暨南大學(xué)a.實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處;b.化學(xué)與材料學(xué)院，廣州510632)

0 引言

在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等信息技術(shù)飛速發(fā)展的新時(shí)代［1-3］，社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)也提出了更高的要求，實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)需要做出一系列與時(shí)代發(fā)展相適應(yīng)的變革。多維度實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)以滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求為導(dǎo)向，從業(yè)務(wù)管理轉(zhuǎn)向人員、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等實(shí)驗(yàn)室多維度管理。

目前，國(guó)內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室管理普遍存在人員不專(zhuān)職、信息不同步、管理方式傳統(tǒng)等問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備利用率低，學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)需求得不到滿足。學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需求日益增長(zhǎng)，迫切需要方便查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室資源、預(yù)約實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備、延長(zhǎng)開(kāi)放時(shí)間、自主安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)項(xiàng)目。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理涉及人、財(cái)、物等諸多內(nèi)容，亟需一個(gè)綜合管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范管理和使用效能提升，實(shí)驗(yàn)室信息化現(xiàn)狀與現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)室管理需求已經(jīng)不相適應(yīng)［4］。本文基于實(shí)驗(yàn)室管理方式應(yīng)與時(shí)代發(fā)展和學(xué)生的個(gè)性需求結(jié)合［5］，應(yīng)用智慧校園思想和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建多維度高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，突破實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的時(shí)空局限，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室的全方位管理。提高了實(shí)驗(yàn)室的使用效率和服務(wù)水平。

1 高校實(shí)驗(yàn)室管理信息化存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)室管理信息化是一項(xiàng)綜合性工程，涉及人員、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等諸多方面，目前存在一些問(wèn)題。

(1)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)孤立，信息不聯(lián)通。高校實(shí)驗(yàn)室已實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，各高校都建設(shè)了門(mén)戶(hù)網(wǎng)站和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，但實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)缺乏頂層設(shè)計(jì)，已建成的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間相互孤立，信息不同步、數(shù)據(jù)不共享。我校僅實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)系統(tǒng)有8個(gè)，各系統(tǒng)建設(shè)廠家不同，賬號(hào)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)無(wú)法聯(lián)通，給實(shí)驗(yàn)室信息查詢(xún)、預(yù)約使用、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)造成諸多不便，信息的不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致儀器設(shè)備的使用效率和共享度偏低［6］。

(2)缺乏全方位管理平臺(tái)。已建成的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)偏重儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料、運(yùn)行經(jīng)費(fèi)等，而實(shí)驗(yàn)人員沒(méi)有相應(yīng)管理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目的申報(bào)、實(shí)施、驗(yàn)收和績(jī)效檢查也沒(méi)有系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范化管理和過(guò)程監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)室資源信息感知手段缺乏，實(shí)驗(yàn)室資源監(jiān)測(cè)信息不能實(shí)時(shí)獲取，師生無(wú)法實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備的使用狀態(tài)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室預(yù)約和使用功能不能很好發(fā)揮作用，沒(méi)有形成全方位的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。

(3)服務(wù)方式傳統(tǒng)。本科生參與科研活動(dòng)日益增多，參加各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新項(xiàng)目日益成為就業(yè)和深造的必備選項(xiàng)，這就大大增加了實(shí)驗(yàn)室在空間和時(shí)間上的使用需求，但現(xiàn)有管理方式還未形成開(kāi)放共享的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境。如出于安全管理需要，一般學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室管理員或?qū)嶒?yàn)教師必須在場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員受激勵(lì)機(jī)制限制，工作時(shí)間以外積極性不高［7］，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)受上班時(shí)間限制，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放程度難以滿足學(xué)生個(gè)性化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)需求［8-11］，難以支撐創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2 構(gòu)建多維度高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)

應(yīng)用智慧校園思想和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)，把部門(mén)業(yè)務(wù)整合與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)深度融合，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理信息化的現(xiàn)狀和問(wèn)題，調(diào)研實(shí)驗(yàn)室管理目標(biāo)、師生實(shí)驗(yàn)需求和使用習(xí)慣，融合實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)業(yè)務(wù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，聯(lián)合軟件開(kāi)發(fā)公司，構(gòu)建了多維度高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，集成各業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)通，建設(shè)實(shí)驗(yàn)人員、項(xiàng)目庫(kù)、信息統(tǒng)計(jì)等子系統(tǒng)達(dá)到全方位實(shí)驗(yàn)室管理，結(jié)合門(mén)禁和遠(yuǎn)程視頻、預(yù)約和開(kāi)放系統(tǒng)，突破實(shí)驗(yàn)室資源訪問(wèn)和使用時(shí)空局限，構(gòu)成隨時(shí)、隨需的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的多維度平臺(tái)化管理。

3 智慧校園內(nèi)涵特征

智慧校園是學(xué)校信息化踐行“以人為本”發(fā)展理念高級(jí)階段［12］，遵循“以服務(wù)為核心，以管理為支撐”的思路，建設(shè)“智能學(xué)習(xí)環(huán)境”，為教學(xué)、科研、管理和生活提供智能化、個(gè)性化、便捷化信息服務(wù)［13-14］。

(1)互聯(lián)互通高速。以高速多業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)支持校園中的人與人、物與物、人與物之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞，最大程度上消除時(shí)空限制［15-16］;

(2)環(huán)境全面感知。廣泛應(yīng)用各種智能感應(yīng)技術(shù)，包括光線、方位、影像、溫度、電控等，實(shí)時(shí)獲取各類(lèi)監(jiān)測(cè)信息，為服務(wù)提供基礎(chǔ)信息;

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成。應(yīng)用整合、協(xié)同、開(kāi)放的集約化信息架構(gòu)，全過(guò)程跟蹤、監(jiān)控，發(fā)揮資源的良好組織和整體效能;

(4)數(shù)據(jù)挖掘智能。運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧校園采集的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析，進(jìn)一步提高決策、管理、服務(wù)支持能力。

4 多維度實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)總體架構(gòu)

按照智慧校園功能應(yīng)用需求和“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代關(guān)鍵技術(shù)手段，構(gòu)建了多維度實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，總體架構(gòu)如圖1所示。

(1)感知層。感知層為各項(xiàng)服務(wù)提供基礎(chǔ)信息。利用智能環(huán)境感知技術(shù)，通過(guò)布設(shè)在實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備上的門(mén)禁、高清監(jiān)控?cái)z像頭、電源控制器、刷卡器等傳感器及各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的人員、儀器設(shè)備、工位資源、實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室安全狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)全面感知，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層將監(jiān)測(cè)信息傳遞到服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心，運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析。

(2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的重要基礎(chǔ)設(shè)施。利用移動(dòng)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和校園網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的移動(dòng)終端、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、綜合管理平臺(tái)之間的互聯(lián)、互動(dòng)，為各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)交換提供高速、全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高信息傳遞和實(shí)時(shí)服務(wù)能力。

(3)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心。完成對(duì)監(jiān)測(cè)和傳遞的各類(lèi)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、挖掘和分析。包括實(shí)驗(yàn)室建制、儀器設(shè)備、排課信息、電子教學(xué)資源等數(shù)據(jù)，和感知層監(jiān)測(cè)的各類(lèi)實(shí)時(shí)信息等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。用于實(shí)驗(yàn)室信息資源的實(shí)時(shí)更新和師生日常學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)需求的挖掘，進(jìn)而增強(qiáng)師生的實(shí)驗(yàn)室使用體驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享的服務(wù)流程，提升實(shí)驗(yàn)室服務(wù)水平。

(4)應(yīng)用層。應(yīng)用層完成實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理和辦理。在應(yīng)用層的設(shè)計(jì)中，充分遵循“以服務(wù)為核心，以管理為支撐”的思路，深度融合“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的全新服務(wù)理念和開(kāi)放共享機(jī)制，整合實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)管理業(yè)務(wù)，通過(guò)登錄平臺(tái)，達(dá)到無(wú)縫連接諸如實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)考試系統(tǒng)、貴重儀器設(shè)備公共平臺(tái)、倉(cāng)庫(kù)材料管理系統(tǒng)、智能門(mén)禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)、開(kāi)放管理系統(tǒng)和項(xiàng)目庫(kù)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、信息同步，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室全方位管理。

(5)服務(wù)層。服務(wù)層即綜合信息門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，通過(guò)統(tǒng)一、友好的入口界面，針對(duì)不同角色的師生，提供不同的授權(quán)和個(gè)性化的信息服務(wù)。實(shí)現(xiàn)全天、全年無(wú)休的預(yù)約使用，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和一般科研實(shí)驗(yàn)室全納入，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)上實(shí)驗(yàn)室均可預(yù)約使用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和經(jīng)審核批準(zhǔn)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等項(xiàng)目均可預(yù)約使用實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備。并將開(kāi)發(fā)移動(dòng)客戶(hù)端，方便師生使用移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)查詢(xún)、預(yù)約、使用實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)資源。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的服務(wù)方式，提高實(shí)驗(yàn)室使用效率和管理水平。

5 多維度實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的構(gòu)建

依據(jù)多維度實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的總體架構(gòu)，我校建設(shè)了實(shí)驗(yàn)室綜合管理平臺(tái)，一期項(xiàng)目包含5大智能化管理模塊(見(jiàn)圖2):綜合信息門(mén)戶(hù)、智能門(mén)禁、遠(yuǎn)程視頻、開(kāi)放管理和項(xiàng)目庫(kù)管理系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)放預(yù)約和門(mén)禁、視頻系統(tǒng)共同形成開(kāi)放共享、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)優(yōu)化兼容，整合實(shí)驗(yàn)室各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室全方位管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的多維度平臺(tái)化管理。

圖2 實(shí)驗(yàn)室綜合管理平臺(tái)一期

5.1 綜合信息門(mén)戶(hù)

綜合信息門(mén)戶(hù)處于智慧校園的服務(wù)層，完成實(shí)驗(yàn)室資源的數(shù)字化展示、實(shí)時(shí)信息更新與查詢(xún)，師生通過(guò)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站系統(tǒng)能夠查詢(xún)到實(shí)驗(yàn)室建制、儀器設(shè)備信息、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)室使用狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)室管理制度等實(shí)驗(yàn)室資源信息，幫助師生實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)室資源和使用狀態(tài)，方便辦理實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室資源共享和使用效益最大化。信息門(mén)戶(hù)系統(tǒng)還整合了儀器設(shè)備管理系統(tǒng)、貴重儀器設(shè)備公共平臺(tái)、教學(xué)科研設(shè)備報(bào)修系統(tǒng)、低值品管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)材料管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及人員管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)安全培訓(xùn)考試系統(tǒng)等各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的全方位管理。

5.2 智能門(mén)禁系統(tǒng)

智能門(mén)禁系統(tǒng)是智慧校園智能化、個(gè)性化服務(wù)提供的控制性功能模塊之一，門(mén)禁終端采用密碼、刷卡和鑰匙3種控門(mén)方式，即網(wǎng)絡(luò)通暢時(shí)實(shí)時(shí)認(rèn)證、斷網(wǎng)情況下脫機(jī)認(rèn)證和超級(jí)用戶(hù)認(rèn)證3種身份認(rèn)證模式，安全可靠。結(jié)合開(kāi)放管理系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)約記錄、培訓(xùn)結(jié)果、信譽(yù)積分等多因素的智能分析結(jié)果控制并授權(quán)學(xué)生在指定時(shí)間段內(nèi)刷卡開(kāi)門(mén)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的空閑工位和時(shí)段的自由預(yù)約和智能出入控制，結(jié)合工位和設(shè)備電源控制端為師生提供隨時(shí)、隨地、隨需的個(gè)性化服務(wù)，最大化的發(fā)揮了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全程無(wú)人值守化管理。

5.3 遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)

遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)是智慧校園智能環(huán)境感知系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)室裝備的遠(yuǎn)程高清視頻設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)獲取并傳遞實(shí)驗(yàn)室高清視頻畫(huà)面，追蹤實(shí)驗(yàn)室人員出入情況，隨時(shí)隨地查看實(shí)驗(yàn)室工位和儀器設(shè)備使用情況，錄制優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，預(yù)防危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)行為，預(yù)警可能的火災(zāi)和盜竊隱患，是智慧校園中重要的感知設(shè)備系統(tǒng)。

5.4 開(kāi)放管理系統(tǒng)

開(kāi)放管理系統(tǒng)是智慧校園中智能實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境的管理系統(tǒng)之一，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)資源信息和智能門(mén)禁系統(tǒng)，開(kāi)放管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)預(yù)約實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備，經(jīng)導(dǎo)師和實(shí)驗(yàn)室管理員審核通過(guò)，按需自主安排實(shí)驗(yàn)，方便師生不受上班時(shí)間限制，根據(jù)教學(xué)科研和自身學(xué)習(xí)需要，合理利用實(shí)驗(yàn)室資源，有力支持了學(xué)生參與大創(chuàng)項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽等個(gè)性化學(xué)習(xí)所需要的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，也提升了實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備的使用效率。

5.5 項(xiàng)目庫(kù)管理系統(tǒng)

項(xiàng)目庫(kù)管理系統(tǒng)能夠加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目過(guò)程管理，提升實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平和投資效益。項(xiàng)目庫(kù)管理系統(tǒng)涵蓋實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目的申報(bào)、評(píng)審、實(shí)施、驗(yàn)收、績(jī)效評(píng)價(jià)、轉(zhuǎn)制撤銷(xiāo)等完整管理流程，幫助實(shí)驗(yàn)室管理部門(mén)構(gòu)建基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，理順實(shí)驗(yàn)室管理體制，細(xì)化項(xiàng)目論證環(huán)節(jié)，監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目績(jī)效考核，保障實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目按既定流程實(shí)施，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全生命周期管理。

6 結(jié)語(yǔ)和展望

多維度實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的構(gòu)建，是高校實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)方向和服務(wù)理念的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)為信息化建設(shè)以實(shí)驗(yàn)室全方位管理和學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)需求為導(dǎo)向。以實(shí)驗(yàn)室人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等規(guī)范化、信息化管理為目標(biāo)。實(shí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)信息、便利的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約使用環(huán)境，大大滿足了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)需求，同時(shí)，減少了實(shí)驗(yàn)室管理員的管理工作量，使得實(shí)驗(yàn)室管理員有更多的精力投入到教學(xué)教改上，更好指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，形成良性循環(huán)，可大大提高實(shí)驗(yàn)室使用效率和管理水平。