高校實驗室安全管理信息化建設研究

曲永政

北京交通大學 北京 100044

引言

高校實驗室是進行教學、科研、科研成果轉(zhuǎn)化的重要場所，承擔著進行人才培養(yǎng)、科學研究以及進行社會服務的眾多職能。保障高校實驗室能夠有效工作的前提是實驗室的安全。在進行實驗室安全管理中，主要手段是進行預防，當前進行實驗室安全事故預防的主要手段包括安全教育等方面，仍然存在一定程度的預防方法陳舊，風險辨別方式不全面，隱患治理有漏洞等問題。導致近年來實驗室安全事故時有發(fā)生。

當前，傳統(tǒng)實驗室安全管理模式的弊端主要包括管理難度較大、安全管理數(shù)據(jù)量較多工作量大、現(xiàn)代化信息系統(tǒng)建設較少等問題，在進行安全事故的處理以及預警中，主要還是用人進行解決，消耗大量時間與精力，并且還會由于人自身的疲勞等其他問題造成實驗室安全事故，不僅不能夠全面的掌握實驗室安全數(shù)據(jù)信息，有時還會因為在掌握安全數(shù)據(jù)之后不能夠進行及時的分析驗證安全風險導致實驗室出現(xiàn)安全事故，造成財產(chǎn)甚至人員損傷。伴隨互聯(lián)網(wǎng)以及信息技術的發(fā)展，可以使用現(xiàn)代化的信息處理手段進行數(shù)據(jù)收集并對收集到的實驗室數(shù)據(jù)進行分析，以減少人工計算可能出現(xiàn)失誤的情況，提升高校實驗室安全管理等級。

1 高校實驗室安全信息化建設現(xiàn)狀

大部分高校都對實驗室安全信息化進行了探索和建設。清華大學將實驗室安全建設進行了要素分類，其要素主要包括人員、制度、防御措施、保護措施、教育手段、安全檢查六個要素，并提出將以上六個要素使用信息化手段進行全面的連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及風險發(fā)現(xiàn)并處理的全流程管理。浙江大學體現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)”思維，其提出將所有實驗室使用器械以及設備均進行數(shù)據(jù)化管理，每一個設備以及人員在進行實驗交互的過程中，都會被記錄下來當作進行風險檢測的數(shù)據(jù)，以此來促進實驗室安全管理水平的提升[1]。

但是在高校實驗室安全建設當中，依舊存在以下幾個問題。第一、當前實驗室已經(jīng)初步建成信息化門禁以及監(jiān)控，但是不能夠進行各種設備的集中化管理造成了較多的數(shù)據(jù)孤島，雖然存在大量的數(shù)據(jù)，但是卻不能夠充分運用來促進實驗室安全建設。第二、安全建設沒有實現(xiàn)人和設備的合理調(diào)配。在進行實驗室安全建設中，由于存在規(guī)劃不合理以及協(xié)調(diào)性較差，在進行安全管理中，容易出現(xiàn)不必要的資源浪費，不僅不能夠促進工作效率的提升，還會造成對于風險的掌握不及時，增加實驗室安全隱患。第三、創(chuàng)新程度有待加強。主要體現(xiàn)在對于實驗室信息化建設程度不夠，對于將人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術在實驗室安全管理中的應用研究較少，不能有效促進實驗室安全建設。

2 實驗室安全信息化建設探索與實踐

當前數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，造成高校實驗室安全事件的主要原因為爆炸、火災、中毒等，主要發(fā)生在生物學、化學、醫(yī)學等領域的實驗室，其中原因主要為實驗室人員自身操作失誤未來得及排查而導致的失誤不斷累計，從而形成的“量變到質(zhì)變”，導致安全事故的發(fā)生。因此，在進行實驗室安全建設信息化過程中，應該著重進行高校實驗室的安全教育、構建實驗室安全學習和考試系統(tǒng)、安全隱患排查以及安全事故防控的數(shù)據(jù)化、智能化管理，幫助高校實驗室進行安全隱患的排查，構建現(xiàn)代化、系統(tǒng)化的實驗室安全系統(tǒng)，幫助實驗室在進行安全管理中建立準確、有效、迅速、便捷的風險防控系統(tǒng)。

2.1 加強對高校學生在實驗室學習的安全教育

高校實驗室使用面臨范圍廣、學科復雜、信息量大、安全問題高度重視等重難點問題。而高校實驗室安全教育是放在第一位的，根據(jù)前文對高校實驗室安全信息化建設現(xiàn)狀的匯總，得出高校實驗室存在的一系列問題：第一、當前實驗室已經(jīng)初步建成信息化門禁以及監(jiān)控，但是不能夠進行各種設備的集中化管理造成了較多的數(shù)據(jù)孤島，雖然存在大量的數(shù)據(jù)，但是卻不能夠充分運用來促進實驗室安全建設；第二、安全建設沒有實現(xiàn)人和設備的合理調(diào)配；第三、創(chuàng)新程度有待加強?？梢钥闯龈咝嶒炇野踩逃匾暢潭炔蛔?，雖然有初步的基本安全管理，但是卻不能夠充分運用來促進實驗室安全建設、不能合理規(guī)劃以及協(xié)調(diào)安全管理，造成資源浪費，降低工作效率、實驗室安全建設利用不合理、增加實驗室安全隱患。因此，建立健全實驗室安全教育體系是當前高校實驗室安全管理的重要任務和迫切要求，科學、系統(tǒng)、合理的開展對高校師生使用實驗室安全教育，確保高校實驗室安全有效的正常運行[2]。

2.2 構建高校學生實驗室安全學習與考試系統(tǒng)

目前，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的高科技和便利性、傳播性，國內(nèi)大部分高校都建立了實驗室安全學習與考試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)學校教師和學生在線上進行實驗室安全知識的學習和考試。該系統(tǒng)的建設需要滿足以下基本條件及要求：

2.2.1 建設共享學習系統(tǒng)及數(shù)據(jù)軟件，需要當?shù)亟逃块T牽頭，整合一定的人力、物力、財力，對系統(tǒng)進行研發(fā)和引進，開展線上知識的學習和共享。

2.2.2 系統(tǒng)的研發(fā)和引進應包括教務系統(tǒng)客戶端、教師客戶端、學生客戶端及后臺維修客戶端、以期達到學習、考試、講解、維護管理等功能的正常使用。

2.2.3 學習功能，學習可采用視頻課件模擬真實課堂、PPT課程及實際案例展示的方式，內(nèi)容釆用視頻、圖片和文字相結合。課程要涵蓋實驗室安全基礎知識、危險化學品安全、生物安全、動物實驗安全、用電安全、消防安全、轄射安全、應急處置等?？筛鶕?jù)學科專業(yè)，分別設置不同的學習內(nèi)容；

2.2.4 具備考試功能，考生可在規(guī)定時間進行正式考試?？荚囋囶}庫要覆蓋通識、化學、醫(yī)學、機械、電氣、轄射學科方向。可根據(jù)各學科專業(yè)實際情況，自行設置考試相關的內(nèi)容，調(diào)整、修改題庫和試題；

2.2.5 講解功能，教師可以針對錯誤率較高的知識點進行講解錄制、學生可以隨時學習、反復學習，并且考試后的錯題，后臺題庫都會附上解答詳情，便于學習學習。

2.2.6 維護基本管理功能，如：自動識別使用者身份、考試題目數(shù)量控制，考試時長限制，考試開放時間限制，自動閱卷，信息統(tǒng)計查詢，學校與院系二級管理、后臺數(shù)據(jù)維護及系統(tǒng)更新檢修等。促進實驗室安全教育知識在教師和學生中的普及、減少人力、財力、物力的浪費，確保高校實驗室安全有效的正常運行[3]。

2.3 建設統(tǒng)一的風險防控平臺

當前實驗室安全化管理建設中，已經(jīng)有較多的企業(yè)進行了相關研究并生產(chǎn)了較多的產(chǎn)品。但是，雖然目前的產(chǎn)品已經(jīng)進行了較多的應用，比如正在使用的門禁設備、監(jiān)控設備等，卻依然存在著各個產(chǎn)品之間數(shù)據(jù)交互難的問題，不能實現(xiàn)各個設備之間進行有效、快捷的信息傳遞，整體安全信息不不能夠形成聚少成多的效應，達不到大數(shù)據(jù)的標準。

針對當前出現(xiàn)的問題，可以建設統(tǒng)一的風險防控平臺，用于進行信息的整合與收集。例如，可以使用學生或者教師身份證進行賬號注冊，實現(xiàn)云端管理。讓學生或者教師使用刷身份證的方式進行實驗室的使用，這樣不僅能夠記錄實驗室使用者的個人信息以及活動軌跡，還能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一查找，不容易出現(xiàn)重復賬號的使用。之后，進行設備互聯(lián)建設，將當前使用的門禁設備，監(jiān)控設備等進行統(tǒng)一化管理，將收集到的數(shù)據(jù)按照賬號進行分類，便于查找以及更新。再者，需要將建設的風險防控統(tǒng)一平臺與學校使用的教務系統(tǒng)進行鏈接，將教師進行上課的信息記錄以及學生進行上課的信息記錄進行統(tǒng)一管理，并建設網(wǎng)上實驗室預約或者實驗室使用信息登記公示，幫助學生或者教師在沒有課程的前提之下進行實驗室或者設備的預約，充分了解實驗設備的走向，便于監(jiān)督管理。對于化學品，建立學校統(tǒng)一的采購和管理平臺，實時掌握化學實驗藥品的使用數(shù)據(jù)，做到此類化學藥品能夠進行全程的跟蹤，知曉化學藥品在到達實驗室指導最終使用完的所有流程，便于進行風險防控的檢測以及預防。在收集到相關數(shù)據(jù)之后，可以通過建立人工智能的方式幫助學?；蛘邔嶒炇邑撠熑藛T進行數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)當前數(shù)據(jù)中存在的問題并采取有效措施進行解決。最后，針對發(fā)現(xiàn)的安全隱患以及問題要及時通過網(wǎng)上平臺進行消息推送，推送的內(nèi)容包括發(fā)現(xiàn)問題的實驗室以及進行解決的措施，以此來幫助實驗室人員了解到當前問題，以便在今后的工作中注意并預防。

2.4 構建現(xiàn)代化防控體系

實驗室安全管理重在預防，可以借助現(xiàn)代化的設備針對當前的實驗室安全管理進行有效防控，減少實驗室安全事故的發(fā)生。在進行實驗室安全信息化管理的過程中，學?；蛘邔嶒炇夜芾砣藛T可以從以下幾點進行建設[4]。

2.4.1 利用信息化手段全面掌握實驗室物理數(shù)據(jù)。實驗室物理數(shù)據(jù)主要包括實驗室的物理信息、實驗室內(nèi)存放的危險品數(shù)量、危險品等級等等。在進行實驗室物理信息采集中，可以使用GIS技術進行實驗室地理位置的細化，使用3D的地圖模式將所有實驗室中的危險品進行標注，使用分級的色彩針對當前實驗室的危險性進行標注，使得當前的地理信息圖能夠很好地反映出當前實驗室整體的狀況。之后，需要建立實時更新系統(tǒng)，在當前的實驗室藥劑或者危險品進行使用之后，需要進行實施更新來完善當前的圖像顯示，使其能夠準確地反映出當前的信息。

2.4.2 使用信息化手段進行實驗室動態(tài)的全掌握。根據(jù)當前技術發(fā)展，可以使用門禁的以及其他物聯(lián)網(wǎng)的方式進行實驗室動態(tài)的掌握。可以使用門禁當前的數(shù)據(jù)進行實驗室使用時間以及頻率的分析，針對使用高峰時間段進行更加有效的監(jiān)督，減少在使用高峰時間段的安全事故發(fā)生概率。此外，可以使用門禁等限制手段針對不能夠通過實驗室安全考試的人員限制其進入實驗室，減少實驗室在使用過程中出現(xiàn)危險的概率。在進行實驗室安全注意事項教學中，可以充分利用當前建成的平臺，幫助教師或者學生進行學習，并在進行預約之后才能夠在約定的時間段進入實驗室。在針對不明身份的人員進行實驗室的安全報警中，可以使用鷹眼面部識別系統(tǒng)進行面部識別以及記錄，確定人員身份不在當前實驗室白名單之中之后，使用聲光報警系統(tǒng)進行報警[5]。

2.4.3 使用實驗室智慧安全系統(tǒng)進行監(jiān)控并處理危險?？梢酝ㄟ^安裝視頻監(jiān)控設備、氣體監(jiān)測設備、溫度監(jiān)測等設備進行實驗室安全監(jiān)控，之后使用云平臺進行重點實驗室安全監(jiān)測，特別是一些特殊學科如化學、醫(yī)學等。對于一些特殊學科的實驗室以及存放化學藥劑設備的實驗室，除了進行以上監(jiān)測設備的安裝之外，還需要進行濕度、氣體濃度、電流強度以及電壓等監(jiān)控，當出現(xiàn)以上指標不符合設定數(shù)值之后，在啟動聲光報警之后，還需要進行緊急危險處理?？梢允褂弥腔蹖嶒炇野踩幚硐到y(tǒng)控制當前實驗的水電供應開關、房門開關等，來限制當前實驗室中出現(xiàn)的危險。之后，需要使用彈窗或者其他有效的通知方式對當前正在實驗室進行實驗的人員以及實驗室安全負責人員進行通知，協(xié)助組織人員進行撤離以及危險的解除。

2.4.4 利用信息化技術進行安全檢查?？梢允褂梦⑿判〕绦蜷_發(fā)或者開發(fā)特定的應用程序進行實驗室安全檢查。要求實驗室使用人員在進行實驗室使用中上傳使用照片，并將圖片使用圖像識別等方式進行隱患排查，及時發(fā)現(xiàn)在照片中出現(xiàn)的問題。對于在照片中出現(xiàn)的問題，根據(jù)其危險等級進行不同處理，并針對實驗室使用人員進行安全使用教育培訓，幫助其進行整改。對于一些存放危險實驗用品的實驗室，需要進行不定期的巡查，對于一些特殊學科的實驗室工作人員進行資格證書的檢測，當其中出現(xiàn)過期或者其他問題時，需要進行及時的警告并通知其進行資格證書的更新[6]。

3 結束語

實驗室安全是高校安全穩(wěn)定的基石，也是一項極其復雜的工程，要依托信息化手段提高安全管理的效率，減少安全管理的漏洞。信息化建設中要強化一體化管理，消除信息孤島，要大膽運用新技術新方法，實現(xiàn)安全環(huán)境、安全檢查、風險防控、安全教育等全方位的智能化管理。