濟南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院實驗室信息化改造實踐

賈冠昕 王曉軍 劉長春

[摘 ? ?要] 高校實驗室信息化管理平臺可以規(guī)范實驗室管理、整合實驗室資源、提高實驗儀器使用效率。文章針對實驗室信息化改造工作各個方面進行了歸納總結(jié)，從預(yù)處理、硬件改造、軟件改造等方面進行了討論，對于其他同類工作有較大的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 實驗室工作;硬件改造;軟件管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 19. 084

[中圖分類號] G482 ? ?[文獻標(biāo)識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2019）19- 0196- 02

0 ? ? ?引 ? ?言

實驗室工作對于提升高校教育質(zhì)量和科研水平有非常重要的作用，實驗室管理水平直接影響著高校的教學(xué)質(zhì)量和科研水平[1]。近年來中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出使得實驗室信息化改造的需求更加明顯，傳統(tǒng)的高校實驗室管理方法亟待改變[2]，實驗室管理模式逐步向大平臺化發(fā)展，注重多平臺融合，實驗室、設(shè)備、教學(xué)、人員的統(tǒng)籌規(guī)劃管理， 可以增強整體競爭力，通過信息互通和資源共享，有利于實驗室教學(xué)、科研、人才培養(yǎng)、服務(wù)地方等功能充分發(fā)揮[3]。

為了適應(yīng)更高教學(xué)水平的要求以及開設(shè)博士點后日益繁重的實驗室管理的需求，濟南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院實驗中心逐步進行了實驗室信息化綜合管理平臺的搭建工作。整個信息化平臺的架構(gòu)圖如圖1所示。改造工作分為平臺預(yù)處理工作、硬件改造和軟件改造三部分。

1 ? ? ?預(yù)處理工作

預(yù)處理工作是為了建立信息化平臺而進行的實驗室信息預(yù)處理。傳統(tǒng)的實驗室管理中信息都是線性訪問的，但信息化平臺要求的信息訪問模式是非線性的，這就要求對實驗儀器、配套設(shè)施等信息進行數(shù)字化、碎片化處理。

（1）數(shù)字化處理工作。這項工作包括生成儀器圖片、儀器說明書、操作規(guī)范、操作示范視頻等數(shù)字信息。采用相機拍攝生成儀器圖片和示范視頻等數(shù)據(jù)，使用OCR軟件配合手工輸入等方式將儀器說明書和操作規(guī)范錄入到計算機中。

（2）碎片化處理。數(shù)字化訪問要求非線性訪問數(shù)據(jù)，最典型的就是網(wǎng)頁中的超鏈接，非線性訪問允許使用者直接跳轉(zhuǎn)到自己最關(guān)心的數(shù)據(jù)進行查看，這就要求數(shù)據(jù)不能是純文本，視頻不能是簡單的一整個視頻。為此，必須對相關(guān)文檔進行拆分或進行超鏈接處理。這項工作比較煩瑣，需要對文檔進行整理拆分，在網(wǎng)頁文檔的相關(guān)位置添加超鏈接;對于示范視頻使用視頻剪輯軟件將整個操作按階段進行拆分。最后按照約定規(guī)范對拆分后的文檔進行命名。

2 ? ? ?硬件改造工作

硬件是軟件平臺的必要前提條件，為了實現(xiàn)實驗室的信息化管理，學(xué)院對實驗中心進行了大量的硬件改造工作，建立了實驗室控制中心，實行實驗室管理人員集中辦公制度，把原本分散的實驗室管理工作匯聚到控制中心，并對各個實驗室的門禁系統(tǒng)進行更新，增加了視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 ? 建立實驗室控制中心

實驗室控制中心是實驗室管理人員的集中辦公地點，信息化平臺服務(wù)器、視頻監(jiān)控主機和視頻監(jiān)視器都存放于此，所有的門禁數(shù)據(jù)交換和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)檢索都是在實驗室控制中心進行的。為此實驗中心購置一臺浪潮服務(wù)器、兩臺海康視頻監(jiān)控主機以及4臺60寸電視機。

2.2 ? 門禁系統(tǒng)改造

為了適應(yīng)實驗室信息化管理工作的需要，實驗中心首先將傳統(tǒng)門鎖改造為IC卡門禁鎖。本次改造分為兩部分：移除原有鎖芯并安裝IC卡門禁鎖。網(wǎng)絡(luò)布線，將門禁讀卡設(shè)備通過交換機與實驗室控制中心服務(wù)器連接。

應(yīng)用了IC卡門禁鎖后，教師上實驗課可以通過授權(quán)在上課時段使用自己的校園卡直接打開相應(yīng)的實驗室，非上課時段自動失效，校園卡開門記錄可以通過信息化管理系統(tǒng)進行統(tǒng)計。

2.3 ? 實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造

實驗室信息化平臺集成了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在每個實驗室中安裝1～2個攝像頭對實驗室進行全方位實時視頻監(jiān)控，對于重點實驗室采用可調(diào)焦360度球形攝像頭實現(xiàn)更精細的視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了?？迪到y(tǒng)，兩臺監(jiān)控主機與監(jiān)視器都設(shè)置在實驗室監(jiān)控中心。

2.4 ? 遙感、GIS實驗室計算機無盤化改造

學(xué)院遙感、GIS實驗室有120臺電腦，原來的管理模式下學(xué)生上機時使用的U盤情況比較復(fù)雜，各種病毒很快導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。而且新種類病毒針對電腦上的寫保護卡進行攻擊，寫保護卡已經(jīng)無法起到保護系統(tǒng)的作用。另外，硬件方面最大可能的故障在于硬盤，在使用幾年后的故障率逐步升高。

進行無盤化改造后，所有電腦通過網(wǎng)絡(luò)讀取服務(wù)器啟動，故障概率大大降低，延長了電腦使用壽命，其次，由于電腦的所有操作都發(fā)生在鏡像文件中，也杜絕了計算機病毒在機房的傳播。于此同時，在實驗室控制中心就可以遠程對電腦進行啟動、關(guān)機等操作，配合視頻監(jiān)控可以更好地進行實驗室管理。

3 ? ? ?實驗室信息化綜合管理軟件

實驗室信息化綜合管理平臺軟件部分使用B/S架構(gòu)設(shè)計，服務(wù)器端基于J2EE開發(fā)框架設(shè)計。軟件主要由8個模塊組成：實驗中心信息管理模塊、人員信息管理模塊、實驗課程管理模塊、開放實驗管理模塊、實驗室儀器管理模塊、實驗室安全準入管理模塊、實驗室門禁管理模塊和實驗室視頻監(jiān)控管理模塊。

（1）實驗中心信息管理模塊。該管理模塊主要用于管理實驗室建制、實驗室用房管理以及實驗儀器信息管理。實驗室建制對實驗室按使用方向逐級分類進行管理，而實驗室用房管理則對實驗室按地理位置進行分類管理，這兩種分類方式針對不同的場合各有優(yōu)缺點。

實驗儀器信息管理功能將實驗儀器的圖片、說明書以及操作示范視頻錄入到數(shù)據(jù)庫中供使用者使用。

（2）人員信息管理模塊。該管理模塊用于管理實驗中心的管理人員信息、系統(tǒng)操作員信息以及全部使用人員信息。對于系統(tǒng)操作員也是分級進行管理，由超級管理員進行第一級操作員也就是實驗中心主任信息的維護，實驗中心主任再按相應(yīng)的實驗室管理權(quán)限將實驗室管理職能分配給相應(yīng)的實驗室管理員。使用實驗室的師生信息定期從學(xué)校相關(guān)部門數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入。

（3）實驗課程管理模塊。該模塊負責(zé)添加、更改及刪除開設(shè)的實驗課程信息。在錄入本學(xué)期開設(shè)的實驗課程信息后，通過線上排課或課表導(dǎo)入的方式設(shè)置本學(xué)期的實驗課表。該模塊還實現(xiàn)了實驗課程預(yù)約、選課等功能，教師用戶首先通過本模塊預(yù)約實驗課所用的實驗室，由相應(yīng)管理員審核通過后，在教師上課時段，使用教師卡可以直接開啟相應(yīng)的實驗室。

（4）開放實驗管理模塊。該模塊包括開放實驗室管理、實驗室預(yù)約、實驗室預(yù)約審批和預(yù)約查詢等功能。對外開放實驗室在無上課時段可以對科研人員開放做實驗。整個流程是“網(wǎng)上預(yù)約—實驗室負責(zé)人審批—相應(yīng)時段刷卡進行實驗”。

（5）實驗室儀器管理模塊。該模塊管理大型儀器共享相關(guān)工作。包括預(yù)約審批、送樣接收、原始記錄登記、測試報告審核、費用核定以及自主實驗等功能。大型儀器實驗專業(yè)性強，操作復(fù)雜，儀器操作要求嚴格，一旦損壞維修費用高昂。因此此類開放實驗分為送樣代測實驗與自主實驗兩類，對于自主實驗有嚴格的資質(zhì)審查。

（6）實驗室安全準入管理模塊。該模塊對接了濟南大學(xué)實驗室安全考試系統(tǒng)。進入實驗室的教師、學(xué)生必須通過相應(yīng)實驗室的準入考試才能進入該實驗室進行實驗操作。

（7）實驗室門禁管理模塊。該模塊負責(zé)門禁卡管理，涉及發(fā)卡、銷卡、卡片開門時段管理以及對其他功能提供門卡管理接口。

（8）實驗室視頻監(jiān)控管理模塊。該模塊負責(zé)接入?？狄曨l監(jiān)控系統(tǒng)信號，提供監(jiān)控視頻的實時預(yù)覽、歷史查看以及球形攝像頭的調(diào)整等功能。

4 ? ? ?結(jié) ? ?語

通過信息化改造，通過視頻監(jiān)控配合巡查的辦公方式能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實驗室管理更加規(guī)范化，提升了實驗室管理效率;迄今通過信息化平臺，學(xué)院全部本科生、研究生都參與并通過了實驗室準入考試，有效提高了師生的安全意識，保障了實驗室安全[4];實驗室儀器使用更加透明，有效增加了儀器的使用率，通過信息化平臺，教師學(xué)生更方便地了解實驗中心的現(xiàn)有儀器設(shè)備情況，對于實踐教學(xué)和科研工作都有很大的推動作用。

下一步信息化平臺還需要繼續(xù)完善功能，增加跨平臺訪問能力，在移動設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)主流的時代，增加移動設(shè)備服務(wù)功能。

主要參考文獻

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[2]金彪，鄭小建，姚志強，等.桌面虛擬化與計算機實驗室管理[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（2）：85-88.

[3]盛蘇英，堵俊，吳曉. 高校實驗室信息化管理的研究與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2012，31（12）： 184-187.

[4]張琳，郭英姿，許棟明，等.實驗室安全準入制度的實踐與探索[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（5）.