基于微服務(wù)的重慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汪小艷　張?jiān)隆⑻m玉　安貝貝

摘 要：環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是基于ISO/IEC17025標(biāo)準(zhǔn)及重慶市生態(tài)監(jiān)測(cè)中心質(zhì)量體系文件進(jìn)行的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)從任務(wù)下達(dá)、現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品交接、實(shí)驗(yàn)室分析、數(shù)據(jù)審核、監(jiān)測(cè)報(bào)告制作、報(bào)告審核、報(bào)告簽發(fā)、檔案歸檔等全過(guò)程的信息化管理。規(guī)范了環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料、法、環(huán)等資源的全面管理。該系統(tǒng)在重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的應(yīng)用，不僅極大地提高了工作人員的工作效率，還使管理者的管理更科學(xué)、更高效。

關(guān)鍵詞：微服務(wù);環(huán)境監(jiān)測(cè);實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP315 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）4-0025-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.04.005

Design of Chongqing Environmental Monitoring Laboratory Management System Based on Microservice

WANG Xiaoyan ZHANG Yue LIU Lanyu AN Beibei

（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing 401147，China）

Abstract： The environmental monitoring laboratory management system? is designed based on ISO / IEC17025 standard and the quality system documents of Chongqing ecological monitoring center. It realizes the information management of the whole process from task assignment， on-site sampling， sample handover， laboratory analysis， data audit， monitoring report preparation， report audit， report issuance， archives archiving and so on. Standardize the business process of environmental monitoring and realize the comprehensive management of human， machine， material， law， environment and other resources. The application of the system in Chongqing ecological environment monitoring center not only greatly improves the work efficiency of staff， but also makes the management of managers more scientific and efficient.

Keywords： monitoring; environmental monitoring; laboratory management system

0 引言

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)是一個(gè)利用現(xiàn)代化手段規(guī)范管理環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的信息系統(tǒng)，在全國(guó)多個(gè)監(jiān)測(cè)站都有廣泛應(yīng)用。常用的系統(tǒng)開發(fā)方式多采用單體式架構(gòu)，通過(guò)將所有功能打包成war包，部署在JavaEE容器里來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的單體應(yīng)用架構(gòu)開發(fā)方式面臨著代碼量越來(lái)越大，代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性下降的風(fēng)險(xiǎn)。微服務(wù)架構(gòu)作為一種新的架構(gòu)風(fēng)格，具備良好的松耦合性及可擴(kuò)展性，可將一個(gè)大型的單個(gè)應(yīng)用或服務(wù)拆分成多個(gè)微服務(wù)，每個(gè)服務(wù)可以獨(dú)立進(jìn)行開發(fā)、管理和迭代，彼此之間使用統(tǒng)一接口進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)了在分散組建中的部署、管理與服務(wù)功能，使產(chǎn)品交付變革更加簡(jiǎn)單，從而達(dá)到有效拆分應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)敏捷開發(fā)與部署的目的。

人民群眾對(duì)良好的生態(tài)環(huán)境的期盼愈來(lái)愈高，環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域與監(jiān)測(cè)因子越來(lái)越多，各生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理模式面臨前所未有的壓力和挑戰(zhàn)，已無(wú)法滿足日常工作需求，亟須通過(guò)信息化手段，建設(shè)一套全方位、多層次、廣覆蓋的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的管理規(guī)范化和運(yùn)作現(xiàn)代化[1-4]。

1 系統(tǒng)建設(shè)目的

重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心（以下簡(jiǎn)稱“監(jiān)測(cè)中心”）在調(diào)研多個(gè)省級(jí)監(jiān)測(cè)站實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2019年實(shí)施建設(shè)重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)嚴(yán)格遵循ISO/IEC17025標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)中心質(zhì)量體系文件，實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)流程管理為核心的全方位管理。實(shí)現(xiàn)從任務(wù)下達(dá)、現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品交接、實(shí)驗(yàn)室分析、數(shù)據(jù)審核、監(jiān)測(cè)報(bào)告編制、報(bào)告審核、報(bào)告簽發(fā)、檔案歸檔等全過(guò)程的電子化，規(guī)范環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)流程、樣品分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)審核的質(zhì)量控制流程，實(shí)現(xiàn)人員、儀器、樣品、標(biāo)準(zhǔn)方法、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、試劑與耗材、質(zhì)量文件體系等資源的全面管理。

2 系統(tǒng)的技術(shù)路線

重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)中心和北京三維天地科技有限公司合作開發(fā)，系統(tǒng)采用Spring Cloud微服務(wù)框架，用JAVA語(yǔ)言編寫，支持多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。Spring Cloud是一個(gè)基于Spring Boot實(shí)現(xiàn)的云原生應(yīng)用開發(fā)工具，具有快速開發(fā)、持續(xù)交付和容易部署等特點(diǎn)[5-8]。

3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于VPN專網(wǎng)、電子政務(wù)外網(wǎng)等，構(gòu)建重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的移動(dòng)端和網(wǎng)頁(yè)版，服務(wù)于監(jiān)測(cè)中心所有用戶。重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)產(chǎn)生的手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接共享到監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)管理與綜合分析系統(tǒng)中，同時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)告檔案和儀器使用記錄直接歸檔至監(jiān)測(cè)中心檔案管理系統(tǒng)中。業(yè)務(wù)層主要包括：監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)全流程電子化、全面的資源管理、規(guī)范化的質(zhì)量管理體系、移動(dòng)端應(yīng)用、靈活的查詢統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)集成等內(nèi)容。系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)管理

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)中心現(xiàn)有手工監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的全流程管理，涵蓋監(jiān)測(cè)中心5大類48小類監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)，可通過(guò)系統(tǒng)的自定義工作流引擎靈活配置、調(diào)整監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)流程，滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)展要求，包括任務(wù)管理、采樣管理、分析管理、報(bào)告管理等主要環(huán)節(jié)。本研究以例行監(jiān)測(cè)任務(wù)流程為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，流程圖如圖2所示。

4.1.1 任務(wù)管理。系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)不同類型的監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)進(jìn)行管理，不同任務(wù)類型對(duì)應(yīng)不同的流程。例行監(jiān)測(cè)任務(wù)可提前根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)劃在系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，系統(tǒng)按期提示下達(dá)。

4.1.2 采樣管理。采樣科室負(fù)責(zé)人根據(jù)任務(wù)的緊急程度安排采樣日期、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人和采樣負(fù)責(zé)人，現(xiàn)場(chǎng)采樣移動(dòng)端將數(shù)據(jù)直接回傳系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)通過(guò)采樣校核、現(xiàn)場(chǎng)審核提交至分析管理。

4.1.3 分析管理?，F(xiàn)場(chǎng)采樣的樣品經(jīng)過(guò)樣品交接環(huán)節(jié)到分析科室，系統(tǒng)自動(dòng)將任務(wù)下達(dá)給相關(guān)持證的人員。分析數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)審核后提交至報(bào)告編制，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種大型儀器設(shè)備數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

4.1.4 報(bào)告管理。在報(bào)告編制階段，調(diào)用例行監(jiān)測(cè)報(bào)告模板編制報(bào)告，生成該任務(wù)的采樣記錄表、分析記錄表等一系列文檔，經(jīng)過(guò)報(bào)告審核、報(bào)告簽發(fā)后自動(dòng)歸檔到電子檔案管理系統(tǒng)中。

4.2 資源管理

在符合ISO/IEC17025及監(jiān)測(cè)中心質(zhì)量體系文件要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全面的資源管理，包括人員、儀器設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、試劑材料、檢測(cè)項(xiàng)目和方法、質(zhì)量體系文件、固定資產(chǎn)等管理，主要是對(duì)人員基本信息和持證上崗信息的管理;儀器設(shè)備臺(tái)賬和“一臺(tái)一檔”檔案的管理，詳細(xì)記錄每臺(tái)儀器的使用情況，從儀器的驗(yàn)收調(diào)試、使用記錄、進(jìn)出登記記錄、周期檢定或校準(zhǔn)、損壞、故障、修理、維護(hù)保養(yǎng)、期間核查、崗位交接、存放位置變更、報(bào)廢情況等進(jìn)行全程記錄;試劑耗材和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的管理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的總庫(kù)存管理和使用管理;監(jiān)測(cè)中心質(zhì)量體系文件（程序文件、記錄表格等）和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)（方法標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、排放標(biāo)準(zhǔn)）等的管理。

4.3 質(zhì)控管理

①系統(tǒng)支持在任務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)全部樣品進(jìn)行重新編碼，并支持在任務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中加入盲樣質(zhì)控樣品，如盲樣加標(biāo)樣、盲樣平行樣、盲樣標(biāo)準(zhǔn)樣等。

②系統(tǒng)支持質(zhì)控人員在任務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)采樣、樣品分析流轉(zhuǎn)過(guò)程中添加質(zhì)控樣品，增加空白樣（現(xiàn)場(chǎng)空白、全程序空白、實(shí)驗(yàn)室空白）、平行樣（現(xiàn)場(chǎng)平行、實(shí)驗(yàn)室平行）、加標(biāo)樣、質(zhì)控標(biāo)樣等，對(duì)分析的過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，在審核質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)時(shí)，可查看空白樣、平行樣、加標(biāo)回收樣、密碼標(biāo)準(zhǔn)樣等質(zhì)控結(jié)果。

③系統(tǒng)能根據(jù)質(zhì)控樣品標(biāo)準(zhǔn)值和不確定度，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)評(píng)判，自動(dòng)計(jì)算相對(duì)誤差，自動(dòng)判斷分析質(zhì)控考核結(jié)果。系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)日期、空白值等質(zhì)控信息生成質(zhì)量控制圖，可通過(guò)質(zhì)量控制圖評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室總體及內(nèi)部個(gè)體的質(zhì)量情況，預(yù)測(cè)其質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì)。

④系統(tǒng)能按部門、人員、分析時(shí)間、樣品類型、任務(wù)類型、分析項(xiàng)目、質(zhì)控類型等多種方式查詢和統(tǒng)計(jì)各類質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，分析各類別質(zhì)控樣品值的合格率。

⑤建立分包實(shí)驗(yàn)室檔案，對(duì)分包實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行資質(zhì)管理，系統(tǒng)支持對(duì)分包情況和分包實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)信息的查詢、統(tǒng)計(jì)和對(duì)比。

⑥系統(tǒng)根據(jù)評(píng)審準(zhǔn)則的要求，對(duì)影響質(zhì)量的諸要素進(jìn)行有效的監(jiān)控，將人員上崗情況、能力驗(yàn)證或能力考核、儀器設(shè)備檢定、校準(zhǔn)狀況、方法標(biāo)準(zhǔn)的有效性、檢測(cè)過(guò)程的規(guī)范性等與監(jiān)測(cè)工作關(guān)聯(lián)，當(dāng)存在不符合情況時(shí)，質(zhì)量管理部門可查詢相關(guān)信息進(jìn)行倒查。

4.4 實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理

系統(tǒng)記錄從制定質(zhì)量控制計(jì)劃、計(jì)劃的每一步落實(shí)，到體系在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的不合格項(xiàng)，對(duì)不符合采取的糾正措施和預(yù)防措施，在系統(tǒng)中都有記錄，并且每一步都落實(shí)到具體的部門和相關(guān)人員，每一步都能追溯，實(shí)現(xiàn)全面的質(zhì)量管理。

4.5 查詢統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)

4.5.1 表單查詢。系統(tǒng)可對(duì)業(yè)務(wù)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、任務(wù)受理單、監(jiān)測(cè)方案、各類原始記錄表單、監(jiān)測(cè)報(bào)告、各類標(biāo)樣監(jiān)測(cè)結(jié)果表、加標(biāo)回收率監(jiān)測(cè)結(jié)果表、實(shí)驗(yàn)室空白、實(shí)驗(yàn)室平行及盲碼樣監(jiān)測(cè)結(jié)果等進(jìn)行查詢和導(dǎo)出，并支持組合查詢、自定義查詢、模糊查詢等。

4.5.2 各類統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)可按部門、按人員統(tǒng)計(jì)工作量、任務(wù)完成率、任務(wù)完成時(shí)效率等，可統(tǒng)計(jì)不同狀態(tài)的樣品數(shù)量、各類監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)量、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量、儀器使用率、試劑耗材使用率、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)使用率等，生成各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表和統(tǒng)計(jì)圖表。

4.5.3 任務(wù)流程跟蹤。系統(tǒng)可通過(guò)任務(wù)名稱、任務(wù)來(lái)源、承擔(dān)單位、發(fā)起時(shí)間、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等信息，查詢一段時(shí)間內(nèi)項(xiàng)目的數(shù)量、進(jìn)度、具體進(jìn)展情況及已完成情況的各類數(shù)據(jù)、表單，并能以進(jìn)度條和顏色區(qū)別的形式直觀展示，支持任務(wù)詳情的查詢。

4.6 移動(dòng)端建設(shè)

移動(dòng)端主要實(shí)現(xiàn)三方面功能，一是現(xiàn)場(chǎng)采樣，二是實(shí)驗(yàn)室平板錄入，三是移動(dòng)辦公。

4.6.1 現(xiàn)場(chǎng)采樣?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員通過(guò)移動(dòng)端下載監(jiān)測(cè)任務(wù)，提前準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)所需要的采樣容器、現(xiàn)場(chǎng)儀器等。移動(dòng)端支持增加、刪除樣品信息，支持錄入和校核現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，支持查看歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及GPS定位、拍照、視頻等信息在線上傳。

4.6.2 實(shí)驗(yàn)室平板錄入。實(shí)驗(yàn)室分析人員可通過(guò)實(shí)驗(yàn)室平板移動(dòng)終端錄入實(shí)驗(yàn)室手工法檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)試驗(yàn)批號(hào)選擇相關(guān)樣品數(shù)據(jù)，添加質(zhì)控樣品或創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)曲線，將試驗(yàn)參數(shù)及檢測(cè)結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)快速便捷地錄入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的無(wú)紙化錄入。

4.6.3 移動(dòng)辦公。移動(dòng)辦公具有網(wǎng)頁(yè)版系統(tǒng)的主要功能，能夠方便快捷審核監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)、查詢?nèi)蝿?wù)進(jìn)度流轉(zhuǎn)情況、審批采購(gòu)申請(qǐng)、儀器設(shè)備管理、查詢統(tǒng)計(jì)等。

4.7 系統(tǒng)集成

實(shí)現(xiàn)與重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理與綜合分析系統(tǒng)、電子檔案管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

5 結(jié)語(yǔ)

重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的建成全面促進(jìn)了重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心業(yè)務(wù)部門的各項(xiàng)工作。一是規(guī)范了業(yè)務(wù)工作流程，提升實(shí)驗(yàn)室管理水平;二是替代了之前的手工數(shù)據(jù)傳遞方式，減少了分析人員的工作量，提高了工作效率;三是通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)流程各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)業(yè)務(wù)工作的可知和可控管理;四是建立跟蹤、督辦、評(píng)價(jià)的科學(xué)體系，使監(jiān)測(cè)中心業(yè)務(wù)部門的工作始終處于快速、準(zhǔn)確、通暢的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);五是實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)報(bào)告的自動(dòng)生成、各種數(shù)據(jù)的快速查詢統(tǒng)計(jì)、消息的自動(dòng)提醒，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，不僅極大地提高了工作人員的工作效率，還提升了管理的科學(xué)性和有效性。下一步計(jì)劃在該系統(tǒng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)重慶市（市、分中心、區(qū)縣）全市一體化的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，進(jìn)一步推動(dòng)全市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為全市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)管提供有力的保障。

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