基于“GIS”的高校實驗室安全管理信息化平臺設(shè)計與構(gòu)建

趙建新，錢婷婷，高 珂，鄭 磊，周小滬

基于“GIS”的高校實驗室安全管理信息化平臺設(shè)計與構(gòu)建

趙建新，錢婷婷，高 珂，鄭 磊，周小滬

（江南大學 實驗室與設(shè)備管理處，江蘇 無錫 214122）

在分析當前高校實驗室安全信息化現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上，探討了實驗室安全信息化發(fā)展趨勢，提出了基于從靜態(tài)的安全要素到動態(tài)的信息化管理板塊，建立了將基礎(chǔ)信息、安全檢查、危險源采購與辨識、培訓與準入、日常事務(wù)、安全監(jiān)測、風險評估等實驗室安全事務(wù)融于一體的實驗室安全信息平臺，以期為實驗室安全面臨的諸多問題提供整體解決方案。

實驗室安全；安全管理；GIS；信息化平臺

近些年來，國家高度重視高校實驗室安全工作。高標準、嚴要求的全國高校實驗室安全督查已經(jīng)成為常態(tài)化工作，“以查促改、以查促建”使得我國的高校實驗室安全工作取得了階段性的成果。在新形勢下，全國高校實驗室安全體制機制、服務(wù)與管理內(nèi)容以及管理流程等較以往均發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)有的管理手段與人員配置難以滿足當前國家對高校實驗室安全管理的要求。如何構(gòu)建一個科學、全面、實用、易用的信息化管理平臺，全面提升實驗室安全管理效率，實現(xiàn)實驗室安全管理的集中化、扁平化、數(shù)據(jù)化、流程化和共享化，已經(jīng)成為高校實驗室管理部門亟待研究解決的重要課題。

1 高校實驗室安全信息化現(xiàn)狀

隨著近年來高校信息化的發(fā)展，高校實驗室安全管理的職能部門基于具體工作內(nèi)容在不同時期已構(gòu)建了多個管理系統(tǒng)，如“實驗室安全考試系統(tǒng)”“化學品采購管理系統(tǒng)”“實驗室安全檢查系統(tǒng)”等。這些單一功能的管理系統(tǒng)面對的服務(wù)或管理對象各不相同，雖能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計的目的，但往往是分批多頭建設(shè)，以管理者為中心，缺少頂層設(shè)計與統(tǒng)籌規(guī)劃，難以實現(xiàn)信息互聯(lián)共享，“信息孤島”現(xiàn)象比較嚴重[1-2]，系統(tǒng)間的信息傳遞以及部分工作仍需人工傳遞、統(tǒng)計與操作，難以提供實時、全面、準確的數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)全方位全流程的實驗室安全信息化管理。

2 實驗室安全信息化發(fā)展趨勢

移動互聯(lián)網(wǎng)時代信息技術(shù)的發(fā)展為實驗室安全信息化建設(shè)提供了新的手段，智能、交互、便捷的實驗室安全信息化平臺能為實驗室安全管理的改革創(chuàng)新提供有力支持。

2.1 以實驗室大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

由于實驗室工作人員流動性大，危險源種類多、變化快，實驗過程風險比較復雜難辨，利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)手段，通過對實驗室大數(shù)據(jù)的采集，能夠?qū)崿F(xiàn)對實驗室活動的智能監(jiān)測、分析與診斷。充分利用這些基礎(chǔ)信息，能夠建立科學的評價標準和分析模型，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，支撐實驗室精細化管理和科學決策。通過實驗室安全大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)新規(guī)律新趨勢，用于指導實驗室安全工作的改革創(chuàng)新，將是實驗室信息化平臺的發(fā)展方向[3-4]。

2.2 以用戶服務(wù)為核心

在“管理”中融入服務(wù)是當下信息化建設(shè)的要求，實驗室安全信息化由“管控”向“服務(wù)”轉(zhuǎn)變，由“以管理者為核心”向“以所有參與者為軸”轉(zhuǎn)變，功能設(shè)計方面加強用戶體驗，關(guān)注所有參與者間的雙向或多向交互活動，面對個性化需求主動提供服務(wù)，依托互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)手段和人工智能構(gòu)建交互式、多功能、人性化、便捷性、高效率等實驗室服務(wù)體系，最終完成信息化由“業(yè)務(wù)應(yīng)用與被動保障型”向“研判應(yīng)用與主動服務(wù)型”的發(fā)展過渡[5]。

3 實驗室安全信息化平臺設(shè)計

3.1 信息化管理目標

樹立基于互聯(lián)網(wǎng)思維的實驗室安全管理理念，通過利用信息技術(shù)，改善實驗室管理傳統(tǒng)業(yè)務(wù)工作流程與方法，實現(xiàn)管理的高效與規(guī)范，充分了解用戶的需求與使用習慣，重構(gòu)實驗室安全管理服務(wù)體系，全面提高實驗室整體治理能力與綜合服務(wù)水平[6]。

3.2 信息化平臺構(gòu)建原則

實驗室安全信息化平臺建設(shè)是一項業(yè)務(wù)技術(shù)性強、建設(shè)周期跨度大的系統(tǒng)性工程，是隨著實驗室安全管理理論和實踐逐步建立起來的，在設(shè)計建設(shè)實驗室安全信息化平臺的進程中，應(yīng)遵循以下原則：

（1）統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施。高校要強化頂層設(shè)計，遵循《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的部署，結(jié)合國家相關(guān)政策要求，制定匹配國家戰(zhàn)略、符合本校實驗室管理實際的詳細規(guī)劃。規(guī)劃方案是對實驗室安全信息化發(fā)展的中長期計劃，從投入建設(shè)時間與建設(shè)可行性分析方面來說，試圖“一步到位”，直接建立一個全面、統(tǒng)一的信息化平臺是難以實現(xiàn)的。因此，規(guī)劃方案既要統(tǒng)籌全局，注重整體性和前瞻性，又要重點突出，考慮近期工作重點與急切需求，按照本校實驗室工作實際分階段建設(shè)部署。

（2）深化技術(shù)，創(chuàng)新改革。要做好信息化建設(shè)的管理工作，必須創(chuàng)新。創(chuàng)新不僅是應(yīng)用的創(chuàng)新，更是管理的創(chuàng)新、服務(wù)的創(chuàng)新和評價的創(chuàng)新。高校實施信息化建設(shè)必須深度改造傳統(tǒng)管理模式和業(yè)務(wù)流程，新建管理模式和觀念必須符合移動互聯(lián)網(wǎng)時代信息技術(shù)的要求，注重業(yè)務(wù)流程和信息化技術(shù)相協(xié)調(diào)，把信息化組織架構(gòu)滲透到所有的使用者，充分收集使用者的反饋需求，建立準確的需求定位，充分發(fā)揮信息系統(tǒng)支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的新觀念和新模式[7]。

（3）技術(shù)架構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展。高校和有關(guān)政府部門在不同時期的管理要求是變化的，因而很多業(yè)務(wù)流程、協(xié)作流程和管理內(nèi)容也是不斷變化的，技術(shù)設(shè)計方案應(yīng)避免由于一處業(yè)務(wù)需求變動引起多處修改，基于面向服務(wù)為主體，在門戶網(wǎng)站的基礎(chǔ)上，將信息化平臺分解成一系列服務(wù)，每個服務(wù)專注于單一功能，管理自己的數(shù)據(jù)，并由定義良好的接口進行通信，實現(xiàn)應(yīng)用對接、數(shù)據(jù)共享，并能實現(xiàn)靈活的擴展性和替換性，便于按需增加、替換服務(wù)，實現(xiàn)信息化平臺的可持續(xù)發(fā)展[7]。

3.3 實驗室安全信息化體系架構(gòu)

地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是用于采集、存儲、處理、分析、檢索和顯示空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。GIS可以分為5部分：人、數(shù)據(jù)、硬件、軟件、過程。與傳統(tǒng)地圖相比，GIS具備的先天優(yōu)勢是將數(shù)據(jù)的存儲與數(shù)據(jù)的表達進行分離，因此基于相同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生出各種不同的產(chǎn)品[8]。

借用GIS的內(nèi)涵，提出實驗室安全GIS系統(tǒng)，實驗室的安全運行離不開“人、事、物”，有關(guān)實驗室安全的“人”：項目負責人、研究助理、實驗員、研究生、本科生、留學生、訪問學者、合作研究人員等；有關(guān)實驗室安全的“事”：科研項目、校企合作研究項目、研究生課題、本科生SRT、本科論文、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等；有關(guān)實驗室安全的“物”：化學品（含管制類?；罚馄?、特種設(shè)備、實驗動物、危廢物品、消防設(shè)施、個人防護等。這些與實驗室安全相關(guān)的“人、事、物”在現(xiàn)實中是動態(tài)變化的，但在實驗室安全管理信息化中，都屬于“固定”的要素，是確定的變量，可以認為是靜態(tài)的。為實現(xiàn)實驗室的安全運行，在此基礎(chǔ)上形成的管理內(nèi)容、管理策略、管理機制等，往往隨著上級要求、時代變化、認知水平等不斷變化，是動態(tài)的，也就是從這些與靜態(tài)的“人、事、物”有關(guān)的安全要素到動態(tài)的基于信息化的管理模式，構(gòu)建基于“人、事、物”的多維度實驗室安全GIS系統(tǒng)（見圖1）?；贕IS的可視化展示和運行，以房間為基本地理單元，對整個空間中有關(guān)實驗室安全的數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。能夠達成全面互聯(lián)、廣泛感知、智能分析與干預、信息匯集、資源共享及自我學習等綜合功能的多維度安全管理系統(tǒng)，提高實驗室安全管理的效率。

圖1 基于GIS的實驗室安全管理信息化系統(tǒng)

3.3.1 實驗室基礎(chǔ)信息系統(tǒng)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括實驗室信息化平臺服務(wù)、管理的全部對象，主要包括與實驗室有關(guān)的人、事、物、信息、經(jīng)費、管理標準等，這些信息資源一部分涉及后勤、人事、財務(wù)等多部門數(shù)據(jù)，如房間、人員、設(shè)備等信息，前期高校部門之間的業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)格式標準不統(tǒng)一，難以融合和共享。另一部分如危險源清單、實驗室安全檢查標準、安全問題庫、應(yīng)急預案管理等，需建立規(guī)范并結(jié)合自身情況進行完善。一個數(shù)據(jù)全面、翔實、信息標準統(tǒng)一的實驗室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是整個實驗室安全信息化平臺順暢運轉(zhuǎn)的基本保障。

3.3.2 實驗室安全檢查系統(tǒng)

實驗室安全檢查是實驗室安全管理的重要內(nèi)容。通過建立實驗室安全檢查系統(tǒng)，可以改造傳統(tǒng)的實驗室安全檢查流程，從而實現(xiàn)指定檢查對象、確定檢查內(nèi)容、完成檢查任務(wù)、下發(fā)整改報告、反饋整改情況等環(huán)節(jié)，對實驗室安全檢查進行信息化閉環(huán)管理。

（1）建立4層級安全檢查體系。包括學校、學院、實驗室、課題組4層級獨立檢查結(jié)構(gòu)，各層級可獨立檢查也可聯(lián)合檢查。

（2）實現(xiàn)安全檢查移動辦公。開發(fā)實驗室安全檢查APP和微信小程序，使用手機進行實驗室安全檢查。在檢查過程中通過在線文本輸入、語音識別、拍照上傳等功能完成檢查任務(wù)。

（3）形成實驗室隱患整改閉環(huán)。對于檢查中發(fā)現(xiàn)的實驗室安全隱患，經(jīng)過審核后下發(fā)整改報告，并通知相關(guān)學院、實驗室安全責任人和管理人，及時對安全隱患進行整改和反饋。

3.3.3 實驗室危險源采購、管理與預警系統(tǒng)

危險源是實驗室安全管理的關(guān)鍵因素，做好危險源的全流程管理是實驗室安全管理工作的核心[9]。從實驗室提出危險源開始，通過采購系統(tǒng)的審批、入庫、使用、轉(zhuǎn)移、處置、盤點、調(diào)劑和報廢等，能夠?qū)崿F(xiàn)危險源統(tǒng)計、分析、查詢、報警。在管理過程中還可根據(jù)有些危險源閾值要求及使用規(guī)范進行管理與預警，在實驗室安全GIS系統(tǒng)上實時顯示，實現(xiàn)危險源的“動態(tài)監(jiān)管，全程追蹤”，并為實驗室的分級分類管理提供依據(jù)。

3.3.4 實驗室危險廢棄物收集系統(tǒng)

實驗室危險廢棄物的處置回收是實驗室安全工作閉環(huán)的重要環(huán)節(jié)，完成實驗室危險廢棄物處置的在線預約、分類計量、統(tǒng)計分析等功能，達到實驗室危險廢棄物全流程管理。可從房間、實驗室、學院、學校與危險廢棄物種類等方面進行多維度、多層級的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，實現(xiàn)與危險源辨識和管理系統(tǒng)的實時聯(lián)動。

3.3.5 實驗室安全培訓與準入系統(tǒng)

實驗室準入制度是實驗室安全的首要前提，準入形式可由在線學習、安全考試、安全演練、定點抽查等組成，安全準入內(nèi)容與標準可根據(jù)各實驗室實際情況的不同而單獨設(shè)置，相關(guān)人員進入實驗室、開展實驗項目、采購使用危險源前，必須進行相應(yīng)安全知識內(nèi)容的學習、培訓、演練和考試，高階表現(xiàn)為差異化的精準性安全培訓與準入?；趯嶒炇摇癎IS”系統(tǒng)的安全培訓與準入，可以做到精準定位與實時響應(yīng)。

3.3.6 實驗室事務(wù)管理系統(tǒng)

實驗室日常事務(wù)隨著教師、學生、實驗人員和項目經(jīng)費的增多而日趨復雜，為提高效率，目前許多實驗室已在使用實驗室事務(wù)管理系統(tǒng)進行管理，主要涉及運行經(jīng)費管理、儀器設(shè)備管理與使用、實驗項目管理、人員管理、對外服務(wù)管理、實驗物資管理、科研成果管理等；在原有功能的基礎(chǔ)上融入實驗室安全相關(guān)內(nèi)容，在滿足實驗室日常管理需求后，在保密的前提下，呈現(xiàn)或主動推送與實驗室安全相關(guān)的信息，協(xié)同實驗室危險源的出現(xiàn)與變更，實驗室人員的安全準入，實驗室特殊操作技能要求等子系統(tǒng)的管理要求，提高實驗室安全的管理效率。

3.3.7 實驗室安全人員智能管理系統(tǒng)

利用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)，通過部署實驗室氣體檢測傳感器、煙感報警器和視頻監(jiān)控、電子門牌、人臉識別等設(shè)備，對實驗室重點區(qū)域?qū)嵤┓廊肭謭缶?、外來人員跟蹤監(jiān)控、實時通知報警等，實現(xiàn)實驗室的“硬管理”向“軟管理”轉(zhuǎn)變。

（1）門禁管理。實驗室危險源的復雜性需要門禁系統(tǒng)的嚴格準入，但當前我國高校實驗室的運行模式還不能做到嚴格禁入。建立基于多點位人臉識別的智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對未準入人員的全程追蹤、詳細備案，實現(xiàn)對實驗室人員考勤統(tǒng)計等功能，用軟門禁+語音提示+全程溯源的新模式，實現(xiàn)實驗室軟門禁管理。

（2）物聯(lián)監(jiān)測。通過信息傳感設(shè)備，實現(xiàn)對實驗室人員、物品、行為的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，實現(xiàn)重點部位重點監(jiān)控、危險事件通知報警等功能。

（3）電子門牌。根據(jù)各實驗室的不同要求，使用實驗室基礎(chǔ)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)與實時采集數(shù)據(jù)，設(shè)計多種顯示模板，通過電子屏幕動態(tài)呈現(xiàn)實驗室信息與運行狀態(tài)。結(jié)合門禁及物聯(lián)設(shè)備，能顯示入侵、警報詳情。

3.3.8 實驗室安全風險評估（預警）系統(tǒng)

實驗室安全的各子系統(tǒng)投入運行后將會產(chǎn)生類型多樣的實驗室安全數(shù)據(jù)，實驗室風險評估系統(tǒng)可以對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、計算、模擬分析，進而生成整個學校的實驗室安全信息地圖，可以包含管制類?；返拇媪?、特種設(shè)備、生物安全、有毒鋼瓶的進出以及保留時間、危險源分布情況、標準操作流程、人員應(yīng)急處理能力、防護措施等進行綜合評估，有些數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后可以設(shè)定報警的閾值，進而實現(xiàn)實驗室安全風險的預警。

3.3.9 實驗室安全專家系統(tǒng)

實驗室運行過程中，實驗人員經(jīng)常會遇到安全管理方面的問題，主要包括安全知識、整改建議、政策法規(guī)、危險源管理等。構(gòu)建實驗室安全專家系統(tǒng)，建設(shè)由“人工智能專家”與“真人專家”相結(jié)合的實驗室安全專家系統(tǒng)，能夠針對性地對實驗室安全問題提供專業(yè)解決方案，這些方案的逐年收集與標準化，就構(gòu)成了實驗室安全專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)可以在一定范圍內(nèi)共享。

（1）人工智能專家。建立實驗室安全問題庫與相應(yīng)的建議庫，針對實驗室日常發(fā)生的一般性問題，輸入問題可智能匹配合適解決方案，進行在線實時回答。問題庫與建議庫可由上級部門組織行業(yè)內(nèi)專家編寫，形成標準庫供全國高校使用，也可以形成具有本校特色的問題與建議庫協(xié)同補充。

（2）真人專家。聘請校內(nèi)外實驗室安全方面的專家組成專家?guī)?，針對實驗室安全的個性問題，能推薦擅長此類問題的專家回答，可留言進行解決方案的回復探討直至形成解決方案。也可提交專家委員會集體形成解決方案供大家使用。

4 結(jié)語

近幾年，我國高校實驗室安全管理工作逐漸受到重視，實驗室安全工作基礎(chǔ)相對薄弱，管理人員配置相對不足，西方發(fā)達國家高校的實驗室安全管理體系成熟度及管理人員配置水平（數(shù)量、質(zhì)量）要遠遠優(yōu)于我國[10]。實驗室安全信息化是提升實驗室安全服務(wù)與管理科學化、精細化和規(guī)范化的重要途徑。樹立先進的信息化理念，發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)在高校實驗室安全管理決策上的支撐作用，是我國高?？朔芾砣藛T不足，趕超國外高校實驗室管理水平，實現(xiàn)彎道超車、后發(fā)先至的最佳途徑。

[1] 俞歡軍，章薇，章興棋，等. 建立信息化平臺加強高校實驗室安全管理[J]. 實驗技術(shù)與管理，2017, 34(7): 4–6.

[2] 黃坤，李彥啟. 我國高校實驗室安全管理現(xiàn)狀分析與對策[J]. 實驗室研究與探索，2015, 34(1): 280–283.

[3] 楊龍. 基于大數(shù)據(jù)和人工智能的高校信息化服務(wù)研究[J]. 實驗技術(shù)與管理，2018, 35(11): 153–156.

[4] 周南平，賈佳. 大數(shù)據(jù)背景下的高校信息化建設(shè)路徑研究[J]. 中國電化教育，2018(9): 75–80.

[5] 逢紅梅，邱愛蓮. 人本管理：高校信息化發(fā)展的新認識[J]. 現(xiàn)代教育管理，2017(10): 56–61.

[6] 姜麗，宋建華. 高校實驗室信息化體系的建設(shè)研究[J]. 實驗技術(shù)與管理，2018, 35(1): 25–27.

[7] 麻志毅，李梅. 高校信息化建設(shè)中的變化適應(yīng)性解決方案[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2018(6): 25–31.

[8] 王戈飛，張佩云，梁櫪文，等. 地理信息系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)的耦合應(yīng)用[J]. 遙感信息，2017(4): 146–151.

[9] 周健，吳炎，朱育紅，等. 信息化背景下高校實驗室安全管理新趨勢[J]. 實驗技術(shù)與管理，2016, 33(1): 226–228.

[10] 李雪蕾，李恩敬，張志強，等. 大學實驗室環(huán)境安全健康管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實踐[J]. 實驗室研究與探索, 2018, 37(6): 297–301.

Design and construction of information platform for university laboratory safety management based on “GIS”

ZHAO Jianxin, QIAN Tingting, GAO Ke, ZHENG Lei, ZHOU Xiaohu

(Office of Laboratory and Equipment Management, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Based on the analysis of the current situation and existing problems of laboratory safety informationization in colleges and universities, this paper discusses the development trend of laboratory safety informationization and puts forward the informationization management plate from static safety elements to dynamic safety elements. A laboratory safety informationization platform which integrates the basic information, safety inspection, hazard source procurement and identification, training and access, daily affairs, safety monitoring, risk assessment and other laboratory safety affairs has been established in order to provide overall solutions for the problems faced by the laboratory safety.

laboratory safety; safety management; GIS; informationization platform

X921；G642.0

A

1002-4956(2019)12-0005-04

2019-06-12

中國高等教育學會高等教育科學研究“十三五”規(guī)劃課題2018年度實驗室管理專項課題（2018SYSZD04）

趙建新(1971—)，男，河南三門峽，博士，教授，江南大學實驗室與設(shè)備管理處處長，主要從事實驗室建設(shè)管理與食品生物技術(shù)工作。E-mail: jxzhao@jiangnan.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.002