基于安全教育的實驗室準入檢測系統的設計與實踐

許家熙 盧楚蘋 馬靜璞 梁曉健 陳欣欣 黃柯瑋 陳志民

摘要：為了加強高校實驗室安全管理，讓學生在進入實驗室前必須通過實驗室安全教育與考核，研究綜合應用現代網絡技術、二維碼識別技術、校園卡信息采集技術、數據庫技術等多種信息技術手段，設計和開發基于實驗室安全教育的實驗室準入檢測系統，有效提高實驗室安全準入制度的實施效果，提升實驗室安全管理水平。

關鍵詞：實驗室安全管理；安全教育；實驗室準入；檢測系統

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）24-0005-03

一、引言

實驗室作為高校科研、教學育人的重要平臺，承擔著高校的教學、科研任務，在培養學生動手能力、實踐能力及協作創新等方面起著重要作用。近年來，高校實驗室安全事故時有發生，所造成的損失、危害和不良社會影響都很大，凸顯了加強高校實驗室安全管理工作的重要性[1-3]。在事故原因分析中，各類人員安全意識淡薄、安全技術素質較低、安全管理機制有待健全等都是導致實驗室安全事故發生的重要原因。其中，人的不安全行為引發的安全事故占有很大的比例。據臺灣慈濟大學的統計，實驗室安全事故中人為因素比例高達88%[4]。因此，加強實驗室人員的安全教育，并建立實驗室安全準入制度成為一項極其緊迫和重要的工作。實驗室安全教育主要是加強人員的實驗室安全知識教育和安全技能培訓，而實驗室安全準入制度則是加強實驗室安全教育的制度手段，保障每一個進入實驗室的工作人員和學生都應先進行安全教育和安全考核，只有考核合格的人員才可獲得準入資格，進入實驗室開展工作和學習。

相比國內各高校而言，國外發達地區的高校在實驗室安全教育和安全準入制度方面較為成熟，執行更為到位。而國內高校雖然普遍呼吁建立完備的實驗室安全準入制度，但由于執行困難，大多流于形式，真正執行到位的較少[5]。在執行實驗室安全準入制度過程中，由于進入實驗室的人員較多、流動性大，如何快速檢測進入實驗室的學生及其他人員是否達到準入條件成為落實實驗室安全準入制度的難點。傳統依靠人工檢查進入實驗室人員的準入條件已不符合現實需要，而借助現代網絡與信息技術，建立一套先進的基于安全教育的實驗室安全準入檢測系統，是落實實驗室安全準入制度的有效途徑。

本文根據華南農業大學的實際情況，在開展實驗室安全教育的基礎上，研究綜合應用現代網絡與信息技術手段，設計和開發基于實驗室安全教育的實驗室準入檢測系統，有效落實了實驗室安全準入制度，提升實驗室安全管理水平。

二、系統設計

（一）設計目標

在實驗室安全教育與管理上，目前高校比較流行的做法是學生在進入實驗室前需要參加實驗室安全教育并接受考核，考核通過后方能進入實驗室[6-8]。本系統設計在基于實驗室安全教育的基礎上，綜合應用校園卡信息采集技術、二維碼自動識別技術、數據庫技術及現代網絡技術開發一套實驗室安全準入檢測系統，讓學生在進入實驗室前，只需要簡單刷一下校園卡，或者用手機掃描一下二維碼，就可自動檢測出學生是否已經參加實驗室安全教育和是否達到實驗室的準入條件，只有符合條件的才允許進入實驗室，不符合條件的人員則告知需要參加實驗室安全教育和考核，并實時通知相關實驗室管理人員，以及提供智能分析與統計功能，讓實驗室安全準入的動態信息實時掌握在實驗室管理人員手中。

（二）開發工具

采用流行的Java EE平臺、MVC結構模式以及MySQL數據庫技術進行系統開發，并且應用二維碼自動識別技術和移動網絡技術開發手機客戶端。

（三）技術路線

本系統在實驗室安全教育的基礎上進行開發，所以首先需要對接實驗室安全教育系統，實現數據交互，然后在實驗室安全準入檢測過程中，應用校園卡識別校驗技術實現人員身份的快速識別，或使用二維碼自動識別技術對人員身份信息自動識別，同時通過數據庫技術和網絡技術實現實驗室準入條件的快速查詢和判斷，最后進行信息反饋。圖1為系統開發的技術路線圖，關鍵環節如下：

1.實驗室安全教育系統對接：實現本系統與實驗室安全教育系統的數據對接可以根據現實需要靈活采取兩種不同的對接方式。第一種：直接聯網實時調用安全教育系統的數據庫，遠程檢索學生的考核成績。第二種：將安全教育系統的數據導入到本地數據庫中，以便在斷網或脫機環境下能及時查找到學生的考核信息，并且通過設置更新周期自動觸發數據同步，保障在本系統的實驗室安全考核數據處于最新的狀態。

2.校園卡識別校驗：利用讀卡器讀取用戶的校園卡信息，把校園卡識別碼傳送到系統的人員身份信息數據庫，查找對應的用戶身份信息，再通過用戶的身份信息訪問實驗室安全教育的考核數據庫，利用數據庫技術檢索學生參加實驗室安全教育的考核信息，判斷是否獲得實驗室準入資格，并把準入結果實時反饋給用戶和實驗室管理人員。

3.二維碼自動識別：用戶利用手機等移動終端掃描二維碼后，通過二維碼自動識別技術，自動識別用戶的身份信息，并通過移動網絡技術聯網到遠程的實驗室安全教育系統，檢索用戶參加實驗室安全教育的考核信息，并與設定的實驗室安全準入條件進行自動對比，判斷是否獲得實驗室準入資格，實時反饋給用戶終端和實驗室管理人員。

三、系統結構與功能

實驗室安全準入檢測系統利用實驗室建立的局域網或無線網與校園網聯網，實行開放、數字化、雙向互動的方式[9-11]。用戶在進入實驗室前只需要持有校園卡或攜帶自己的手機，即可訪問系統，系統簡單易用，自動化程度高。系統主要功能模塊如圖2所示，整個系統分為數據源處理、校驗識別、信息反饋、分析統計四個大功能模塊，這些大模塊下面又可分成了若干個小功能模塊。

1.數據源處理模塊。實時聯網，依靠網絡將實驗室安全教育系統與本套系統進行對接，系統通過網絡遠程訪問安全教育系統，利用數據庫技術查找和檢索用戶的考核信息，而無需下載數據和更新本地數據庫，具有實時性的優點，同時也保證了數據的一致性，但需要時刻保證網絡處于正常連接的狀態；導入數據是指將實驗室安全教育系統的考核數據導入和保存到本系統中，并在一定的更新周期進行數據同步，保障在離線環境下，系統依然能夠正常工作。通過將兩種對接方式共同運用，保障系統具有實時性和不受網絡限制等優點。

2.校驗識別模塊。基于國內很多高校都建立了校園一卡通系統和目前手機的應用相當普遍，系統在人員的身份識別技術上，實現既可以采用校園卡識別，也可以采用手機掃描二維碼自動識別。由于系統后臺做了數據對接，師生不需要做任何的注冊登錄操作，只需要用使用校園卡感應一下讀卡器，即可檢測出是否達到實驗室的準入條件，如果未獲準入資格，則會收到需要參加實驗室安全教育和接受考核的通知，通過考核后才允許進入實驗室。同時，用戶也可以使用手機掃描二維碼，自動檢測出用戶是否具有進入實驗室的準入資格。

3.信息反饋模塊。在該模塊中，實現了用戶終端和管理后臺的雙向反饋功能。在用戶終端，師生無論是使用校園卡刷卡方式，還是使用手機等移動終端掃描二維碼方式，都可快速地獲得是否具有實驗室的準入資格及相關的反饋信息。在系統管理后臺，可以清晰地記錄每個人訪問實驗室的準入檢測記錄，對統計結果和未獲得檢測通過的人員名單會在系統后臺獨立顯示，同時把結果也推送到管理終端，讓相關老師和實驗室管理人員能實時掌握實驗室的準入情況。

4.數據統計與智能分析模塊。該模塊提供數據統計和智能分析功能。系統可以按時間、地點和班級對實驗室準入檢測的情況進行智能統計，對各班、各院系學生的準入資格進行匯總。對于上課的實驗室，把獲得實驗室準入資格的學生人數和未具備實驗室準入條件的學生名單發送給上課老師，同時推送到系統的管理終端；對于開放實驗室，需要把實驗室準入的統計情況和未具備實驗準入資格的人員名單發送到實驗室管理人員。

四、系統的應用特點

建立實驗室準入制度是防范實驗室安全事故的有效途徑，但是當前高校普遍遇到如何有效落實實驗室準入制度的難題，而基于安全教育的實驗室安全準入檢測系統的建立有效解決了如何執行實驗室安全準入制度的困難。該系統為實現實驗室安全準入管理提供了一個檢測平臺，具有“高效性、便捷性、靈活性”的特點，體現在以下幾個方面：

1.安全管理信息化。目前國內高校在推行實驗室安全準入制度時，主要是檢查學生是否取得實驗室安全教育考核合格證，有證者才允許進實驗室，但是由于學生人數較多并且進出實驗室頻繁，在實踐中實驗室管理人員和老師難以對進出實驗室的人員進行有效的檢查。應用該系統后，通過信息技術手段來對訪問實驗室的人員進行身份核實和準入資格核查，并且把所有檢測記錄都保存在信息系統中，同時能夠把智能分析和統計數據及時地推送到管理終端，方便實驗室管理人員和教師及時掌握實驗室準入狀態，大大提高了管理的效率。

2.應用流程簡潔。師生在進入實驗室前只需要使用校園卡感應一下讀卡器，或使用手機掃描一下二維碼，即可獲知是否獲得實驗室的準入資格，當沒有達到實驗室準入條件時會被告知該如何處理。

3.檢測方式多樣。用戶既可以使用校園卡通過刷卡方式進行準入檢測，也可以使用手機掃描二維碼的方式進行自動識別和檢測，兩種方式可以靈活選擇，為應用帶來便捷性和靈活性。

4.自動化程度高。無論使用校園卡刷卡檢測，還是使用手機掃碼檢測，用戶都無需登錄注冊和輸入安全教育考核及其他相關信息，所有身份識別和準入條件的判斷均實現自動化，除了手機用戶首次使用時需要簡單校驗身份外，一般情況下均無需人工干預。

五、結束語

安全工作重于泰山。實驗室安全準入制度作為高校實驗室安全管理的第一環節，其根本目的就是通過安全準入，強化人員安全責任意識，豐富其安全技術知識，防止和減少安全事故的發生，保障師生員工生命財產安全[12-13]。一方面，要加強實驗室安全教育和考核工作；另一方面，要落實執行實驗室安全準入制度。基于安全教育的實驗室準入檢測系統的建立和應用，切合了當前實驗室安全管理的需要，既對接實驗室安全教育與考核系統，又應用先進的信息技術手段有效落實實驗室安全準入制度，提高了實驗室安全管理水平。

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