多維度高校實驗室管理平臺的構建

馬如停， 李 琰， 饒 星， 周玉宇， 廖小建

(暨南大學a.實驗室與設備管理處;b.化學與材料學院，廣州510632)

0 引言

在云計算、物聯網、移動互聯等信息技術飛速發展的新時代［1-3］，社會對人才素質也提出了更高的要求，實驗室信息化建設需要做出一系列與時代發展相適應的變革。多維度實驗管理平臺以滿足學生實驗需求為導向，從業務管理轉向人員、設備、經費和實驗活動等實驗室多維度管理。

目前，國內高校實驗室管理普遍存在人員不專職、信息不同步、管理方式傳統等問題，導致實驗室和設備利用率低，學生實驗學習需求得不到滿足。學生實驗活動需求日益增長，迫切需要方便查詢實驗室資源、預約實驗室和設備、延長開放時間、自主安排實驗內容和學習項目。同時，實驗室管理涉及人、財、物等諸多內容，亟需一個綜合管理平臺實現實驗室規范管理和使用效能提升，實驗室信息化現狀與現階段實驗室管理需求已經不相適應［4］。本文基于實驗室管理方式應與時代發展和學生的個性需求結合［5］，應用智慧校園思想和“互聯網+”時代的關鍵技術構建多維度高校實驗室管理平臺，突破實驗學習的時空局限，達到了實驗室的全方位管理。提高了實驗室的使用效率和服務水平。

1 高校實驗室管理信息化存在的問題

實驗室管理信息化是一項綜合性工程，涉及人員、設備、經費、實驗活動等諸多方面，目前存在一些問題。

(1)各業務系統孤立，信息不聯通。高校實驗室已實現計算機管理，各高校都建設了門戶網站和業務管理系統，但實驗室信息化建設缺乏頂層設計，已建成的各業務系統間相互孤立，信息不同步、數據不共享。我校僅實驗室業務系統有8個，各系統建設廠家不同，賬號不統一，數據無法聯通，給實驗室信息查詢、預約使用、數據統計造成諸多不便，信息的不對稱導致儀器設備的使用效率和共享度偏低［6］。

(2)缺乏全方位管理平臺。已建成的業務管理系統偏重儀器設備、實驗材料、運行經費等，而實驗人員沒有相應管理系統。實驗室建設項目的申報、實施、驗收和績效檢查也沒有系統進行規范化管理和過程監控。實驗室資源信息感知手段缺乏，實驗室資源監測信息不能實時獲取，師生無法實時了解實驗室和設備的使用狀態，導致實驗室預約和使用功能不能很好發揮作用，沒有形成全方位的實驗室管理平臺。

(3)服務方式傳統。本科生參與科研活動日益增多，參加各類學科競賽和創新項目日益成為就業和深造的必備選項，這就大大增加了實驗室在空間和時間上的使用需求，但現有管理方式還未形成開放共享的實驗學習環境。如出于安全管理需要，一般學生在實驗室做實驗，實驗室管理員或實驗教師必須在場，實驗技術人員受激勵機制限制，工作時間以外積極性不高［7］，學生做實驗受上班時間限制，實驗室開放程度難以滿足學生個性化實驗學習需求［8-11］，難以支撐創新人才的培養。

2 構建多維度高校實驗室管理平臺

應用智慧校園思想和“互聯網+”時代的關鍵技術，把部門業務整合與學生創新能力培養深度融合，針對實驗室管理信息化的現狀和問題，調研實驗室管理目標、師生實驗需求和使用習慣，融合實驗室各項業務與實驗教學、學生創新能力培養，聯合軟件開發公司，構建了多維度高校實驗室管理平臺，集成各業務管理系統，實現數據聯通，建設實驗人員、項目庫、信息統計等子系統達到全方位實驗室管理，結合門禁和遠程視頻、預約和開放系統，突破實驗室資源訪問和使用時空局限，構成隨時、隨需的實驗環境。實現實驗人員、儀器設備、建設項目、實驗活動的多維度平臺化管理。

3 智慧校園內涵特征

智慧校園是學校信息化踐行“以人為本”發展理念高級階段［12］，遵循“以服務為核心，以管理為支撐”的思路，建設“智能學習環境”，為教學、科研、管理和生活提供智能化、個性化、便捷化信息服務［13-14］。

(1)互聯互通高速。以高速多業務互聯網絡支持校園中的人與人、物與物、人與物之間的數據實時傳遞，最大程度上消除時空限制［15-16］;

(2)環境全面感知。廣泛應用各種智能感應技術，包括光線、方位、影像、溫度、電控等，實時獲取各類監測信息，為服務提供基礎信息;

(3)業務應用集成。應用整合、協同、開放的集約化信息架構，全過程跟蹤、監控，發揮資源的良好組織和整體效能;

(4)數據挖掘智能。運用云計算、大數據技術實現對智慧校園采集的海量數據信息進行存儲、計算和分析，進一步提高決策、管理、服務支持能力。

4 多維度實驗室管理平臺總體架構

按照智慧校園功能應用需求和“互聯網+”時代關鍵技術手段，構建了多維度實驗室管理平臺，總體架構如圖1所示。

(1)感知層。感知層為各項服務提供基礎信息。利用智能環境感知技術，通過布設在實驗室和儀器設備上的門禁、高清監控攝像頭、電源控制器、刷卡器等傳感器及各類應用系統，對實驗室內的人員、儀器設備、工位資源、實驗過程數據、實驗室安全狀態等信息實時全面感知，通過網絡層將監測信息傳遞到服務器和數據中心，運用云計算、大數據技術實現對采集的監測信息數據進行存儲、計算和分析。

(2)網絡層。網絡層是“互聯網+”時代的重要基礎設施。利用移動網、物聯網和校園網，實現實驗室的移動終端、儀器設備、數據中心、綜合管理平臺之間的互聯、互動，為各類業務應用和數據交換提供高速、全覆蓋的網絡環境，提高信息傳遞和實時服務能力。

(3)數據層。數據層是平臺的數據中心。完成對監測和傳遞的各類信息進行存儲、挖掘和分析。包括實驗室建制、儀器設備、排課信息、電子教學資源等數據，和感知層監測的各類實時信息等動態數據。用于實驗室信息資源的實時更新和師生日常學習習慣和學習需求的挖掘，進而增強師生的實驗室使用體驗，改進實驗室開放共享的服務流程，提升實驗室服務水平。

(4)應用層。應用層完成實驗室各項業務管理和辦理。在應用層的設計中，充分遵循“以服務為核心，以管理為支撐”的思路，深度融合“互聯網+”時代的全新服務理念和開放共享機制，整合實驗室各項管理業務，通過登錄平臺，達到無縫連接諸如實驗室安全培訓考試系統、貴重儀器設備公共平臺、倉庫材料管理系統、智能門禁系統、遠程視頻系統、開放管理系統和項目庫管理系統等子系統，各系統實現數據互通、信息同步，達到實驗室全方位管理。

(5)服務層。服務層即綜合信息門戶網站，通過統一、友好的入口界面，針對不同角色的師生，提供不同的授權和個性化的信息服務。實現全天、全年無休的預約使用，將實驗教學中心、創新實驗室和一般科研實驗室全納入，實現平臺上實驗室均可預約使用，實驗教學項目和經審核批準的創新實驗、學科競賽、畢業設計等項目均可預約使用實驗室和設備。并將開發移動客戶端，方便師生使用移動設備實時查詢、預約、使用實驗室各類資源。利用“互聯網+”時代的服務方式，提高實驗室使用效率和管理水平。

5 多維度實驗室管理平臺的構建

依據多維度實驗室管理平臺的總體架構，我校建設了實驗室綜合管理平臺，一期項目包含5大智能化管理模塊(見圖2):綜合信息門戶、智能門禁、遠程視頻、開放管理和項目庫管理系統。通過開放預約和門禁、視頻系統共同形成開放共享、個性化實驗學習環境，通過優化兼容，整合實驗室各業務系統，達到實驗室全方位管理，實現實驗室人員、儀器設備、建設項目、實驗活動的多維度平臺化管理。

圖2 實驗室綜合管理平臺一期

5.1 綜合信息門戶

綜合信息門戶處于智慧校園的服務層，完成實驗室資源的數字化展示、實時信息更新與查詢，師生通過門戶網站系統能夠查詢到實驗室建制、儀器設備信息、實驗項目信息、實驗室開放狀態、實驗室使用狀態、實驗室管理制度等實驗室資源信息，幫助師生實時了解實驗室資源和使用狀態，方便辦理實驗室相關的各項業務，達到實驗室資源共享和使用效益最大化。信息門戶系統還整合了儀器設備管理系統、貴重儀器設備公共平臺、教學科研設備報修系統、低值品管理系統、倉庫材料管理系統、實驗項目及人員管理系統、實驗安全培訓考試系統等各業務子系統，實現對實驗室的全方位管理。

5.2 智能門禁系統

智能門禁系統是智慧校園智能化、個性化服務提供的控制性功能模塊之一，門禁終端采用密碼、刷卡和鑰匙3種控門方式，即網絡通暢時實時認證、斷網情況下脫機認證和超級用戶認證3種身份認證模式，安全可靠。結合開放管理系統，根據預約記錄、培訓結果、信譽積分等多因素的智能分析結果控制并授權學生在指定時間段內刷卡開門進入實驗室，實現對實驗室的空閑工位和時段的自由預約和智能出入控制，結合工位和設備電源控制端為師生提供隨時、隨地、隨需的個性化服務，最大化的發揮了開放實驗室的優點，實現全程無人值守化管理。

5.3 遠程視頻系統

遠程視頻系統是智慧校園智能環境感知系統的重要組成部分，實驗室裝備的遠程高清視頻設備，能夠實時獲取并傳遞實驗室高清視頻畫面，追蹤實驗室人員出入情況，隨時隨地查看實驗室工位和儀器設備使用情況，錄制優秀的實驗教學視頻，預防危險實驗行為，預警可能的火災和盜竊隱患，是智慧校園中重要的感知設備系統。

5.4 開放管理系統

開放管理系統是智慧校園中智能實驗學習環境的管理系統之一，結合實驗室實時資源信息和智能門禁系統，開放管理系統實現隨時預約實驗室和儀器設備，經導師和實驗室管理員審核通過，按需自主安排實驗，方便師生不受上班時間限制，根據教學科研和自身學習需要，合理利用實驗室資源，有力支持了學生參與大創項目、學科競賽等個性化學習所需要的實驗活動，也提升了實驗室和設備的使用效率。

5.5 項目庫管理系統

項目庫管理系統能夠加強實驗室建設項目過程管理，提升實驗室建設水平和投資效益。項目庫管理系統涵蓋實驗室建設項目的申報、評審、實施、驗收、績效評價、轉制撤銷等完整管理流程，幫助實驗室管理部門構建基礎實驗教學體系，理順實驗室管理體制，細化項目論證環節，監控實驗室建設過程，強化實驗室建設項目績效考核，保障實驗室建設項目按既定流程實施，實現實驗室全生命周期管理。

6 結語和展望

多維度實驗室管理平臺的構建，是高校實驗室信息化建設方向和服務理念的轉變，體現為信息化建設以實驗室全方位管理和學生實驗學習需求為導向。以實驗室人員、儀器設備、建設項目、實驗活動等規范化、信息化管理為目標。實時的實驗室狀態信息、便利的實驗室預約使用環境，大大滿足了學生實驗學習需求，同時，減少了實驗室管理員的管理工作量，使得實驗室管理員有更多的精力投入到教學教改上，更好指導學生的實驗，形成良性循環，可大大提高實驗室使用效率和管理水平。