基于LIMS的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

楊 鑫,楊永忠,王 薇 ,蘇 彤

(1. 陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710065；2.國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065)

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)普及網(wǎng)絡(luò)云共享技術(shù)的發(fā)展，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的不斷推進(jìn)，以互聯(lián)網(wǎng)為核心的信息管理系統(tǒng)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的概念逐漸進(jìn)入到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理領(lǐng)域[1-3]。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)(LIMS)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以信息化的形式來管理實(shí)驗(yàn)室[4-7]，不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室的儀器、數(shù)據(jù)、人員、試劑、耗材以及測試流程更加快捷、方便地管理，還將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)共享等結(jié)合起來，提高儀器設(shè)備利用率和工作效率，實(shí)現(xiàn)資源共享[8-10]。

本文在分析了陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司分析測試中心儀器、人員、管理等軟硬件條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，在LIMS的基礎(chǔ)上，搭建了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了分析測試中心的網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程交互等功能。

2 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室總體方案設(shè)計(jì)

陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司分析測試中心，有各種高精密、跨學(xué)科的大型實(shí)驗(yàn)、分析儀器設(shè)備，負(fù)責(zé)整個(gè)研究院的產(chǎn)品研發(fā)和分析測試，隨著檢測業(yè)務(wù)日漸增多，實(shí)驗(yàn)室日常的人工管理、紙質(zhì)化辦公的方式已經(jīng)不能很好的滿足網(wǎng)絡(luò)化信息化的需求，對(duì)儀器、人員、測樣、試劑、耗材、檢測流程等的日常運(yùn)營管理未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

目前，分析測試中心所有儀器的工作電腦已全部通過內(nèi)部局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)文件管理、打印機(jī)共享功能。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)云共享技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室由實(shí)驗(yàn)室管理、遠(yuǎn)程交互、數(shù)據(jù)共享三個(gè)功能平臺(tái)組成，如下圖1所示。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)安全由權(quán)限管理模塊來保證，保證根據(jù)用戶權(quán)限等級(jí)不同對(duì)三大平臺(tái)進(jìn)行查看、批準(zhǔn)、修改、增加或刪除等操作[11-12]。

圖1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室整體框圖

3 功能平臺(tái)的構(gòu)建

3.1 實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，該平臺(tái)主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的人、事、物進(jìn)行管理，包括網(wǎng)絡(luò)宣傳、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部事務(wù)管理三個(gè)部分，如圖2所示，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的電子化管理。通過瀏覽器登錄網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，根據(jù)分類瀏覽相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有關(guān)事宜的管理。

圖2 實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)宣傳模塊，用于發(fā)布實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模、儀器介紹、測試能力等基本情況，將已有的儀器、檢測參數(shù)、檢測條件以及具有CNAS認(rèn)證的檢測參數(shù)進(jìn)行分類，用戶登錄實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)就可對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測業(yè)務(wù)一目了然。還可以在網(wǎng)絡(luò)宣傳部分集成留言板功能，提供一個(gè)外界跟實(shí)驗(yàn)室的對(duì)話平臺(tái)，吸引了更多的檢測業(yè)務(wù)，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)室的業(yè)務(wù)范圍。

網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約模塊[13-15]，通過網(wǎng)絡(luò)宣傳模塊對(duì)相關(guān)儀器和檢測項(xiàng)目以及檢測條件了解后，可通過實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約，預(yù)約完成后，系統(tǒng)自動(dòng)將預(yù)約訂單轉(zhuǎn)送給負(fù)責(zé)相應(yīng)儀器的測試人員，就可開始準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。同時(shí)還可通過預(yù)約平臺(tái)了解到待檢測樣品的測試流程和測試進(jìn)度，儀器的當(dāng)前使用情況，以便送樣人員和測試人員合理安排送樣時(shí)間和儀器使用時(shí)間，提高儀器的利用率和工作效率。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部事務(wù)管理模塊，按照實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)搭建，僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部以及研究院相關(guān)管理人員開放，是給單位內(nèi)部相關(guān)人員提供一個(gè)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營及建設(shè)有關(guān)的人、事、物、信息等進(jìn)行管理的平臺(tái)，將實(shí)驗(yàn)室的業(yè)務(wù)流程、人員、儀器設(shè)備、化學(xué)試劑、文件資料、項(xiàng)目管理、客戶管理等因素結(jié)合，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，組成一個(gè)全面、規(guī)范的管理體系，相關(guān)人員可在實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)上申請相關(guān)儀器及試劑、報(bào)告儀器狀態(tài)、發(fā)布保養(yǎng)申請等。

3.2 實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程交互平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程交互平臺(tái)作用是，最大可能地讓遠(yuǎn)端實(shí)驗(yàn)需求者通過該平臺(tái)接近儀器，接近實(shí)驗(yàn)過程，跟實(shí)驗(yàn)檢測人員互動(dòng)，基本實(shí)現(xiàn)功能如圖3所示。實(shí)驗(yàn)需求者直接跟實(shí)驗(yàn)人員、儀器、工作站面對(duì)面“交流”。

圖3 實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程交互平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于某些有網(wǎng)絡(luò)版工作站的儀器，客戶端可以遠(yuǎn)程設(shè)置測試參數(shù)，但是無法完全智能化實(shí)現(xiàn)儀器的自動(dòng)取樣和進(jìn)樣，針對(duì)這種情況，可由客戶端發(fā)起實(shí)驗(yàn)請求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置，分析測試人員進(jìn)行樣品的準(zhǔn)備和進(jìn)樣，客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)版工作站了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度，并及時(shí)調(diào)整參數(shù)，測試人員進(jìn)行相應(yīng)的配合，減少了測試人員的工作量，節(jié)省了時(shí)間，而且使得客戶實(shí)時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)情況，實(shí)現(xiàn)了儀器的部分共享。

對(duì)于單機(jī)版的儀器，無法通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，但可搭建一個(gè)類網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通訊平臺(tái)，提供音頻交互、文本交互功能，實(shí)驗(yàn)需求者和測試人員可在實(shí)驗(yàn)前及時(shí)溝通檢測條件，并實(shí)時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)過程中的具體情況，傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

視頻交互主要是針對(duì)送樣客戶對(duì)待測的樣品的檢測條件不確定的情況下需要的，測試人員根據(jù)資料和經(jīng)驗(yàn)選擇合適的測試條件，客戶可通過視頻交互了解到實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，進(jìn)而判斷測試條件是否滿足樣品檢測的目的，是否可得到客戶需要的信息，方便及時(shí)與測試人員交流更換或修改測試條件。視頻交互需要外界網(wǎng)絡(luò)攝像頭的輔助，在預(yù)約時(shí)就可選擇是否需要視頻交互，方便實(shí)驗(yàn)人員的準(zhǔn)備和通知，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，在需要視頻實(shí)時(shí)查看實(shí)驗(yàn)過程的儀器前設(shè)立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過攝像頭，觀察儀器工作站上數(shù)據(jù)、圖像、譜圖的變化，使得遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)需求者可身臨其境地了解實(shí)驗(yàn)真實(shí)運(yùn)行過程[16]。

3.3 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，主要針對(duì)內(nèi)部人員使用，不僅可以查閱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還將與研究院相關(guān)的所有信息融合在一個(gè)平臺(tái)上，為研究院提供一個(gè)信息準(zhǔn)確、廣泛、全面統(tǒng)一、可自動(dòng)更新的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)共享平臺(tái)可分為實(shí)驗(yàn)測試、科技信息、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、重要鏈接四個(gè)部分，如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

實(shí)驗(yàn)測試模塊可任意查找已完成或正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所有的測試實(shí)驗(yàn)，測試人員必須按照要求在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享平臺(tái)上上傳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括檢測條件、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及檢測報(bào)告，實(shí)驗(yàn)室人員可根據(jù)需求對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、統(tǒng)計(jì)和參考，也可將研究院項(xiàng)目和檢測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、光譜圖等集成在數(shù)據(jù)庫里，方便了查閱。

科技信息模塊主要為研究院內(nèi)部的信息，包括研究院基本信息、煤炭、化工、材料、能源、分析測試五大發(fā)展方向的前沿文章和資訊，研究院內(nèi)刊、相關(guān)儀器信息及培訓(xùn)課件等。

專業(yè)數(shù)據(jù)庫模塊為測試人員提供了一個(gè)全面、快捷的文獻(xiàn)查閱平臺(tái)，主要有煤炭、化工、能源、材料、分析測試、試劑等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及各種中外文期刊、碩博論文、專利數(shù)據(jù)庫。

重要鏈接模塊集成了同行的相關(guān)網(wǎng)站，包括有：合作高校的圖書館、同行企業(yè)的官網(wǎng)、政府官網(wǎng)(國家能源局、科技部、國家發(fā)改委、國資委、陜西省科技廳、煤礦安監(jiān)局)、行業(yè)和科研協(xié)會(huì)(煤炭工業(yè)、煤炭化工、電池、能源、石油化工等)。

3.4 權(quán)限管理

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室涵蓋了實(shí)驗(yàn)室的所有信息，同時(shí)還需要與實(shí)驗(yàn)室外部保持一定的聯(lián)系，因此，為了保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部信息的安全，需要設(shè)置不同的權(quán)限，擁有不同權(quán)限的人在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作，保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行。

根據(jù)不同的權(quán)限，單位內(nèi)部人員可方便查看實(shí)驗(yàn)情況，快速地掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，單位領(lǐng)導(dǎo)也可根據(jù)該平臺(tái)中的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行快速?zèng)Q策，及時(shí)糾正項(xiàng)目中的錯(cuò)誤。外部送樣客戶根據(jù)是否支付及是否批準(zhǔn)等權(quán)限查看和下載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及報(bào)告。

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的搭建，將分析測試、實(shí)驗(yàn)室管理、數(shù)據(jù)共享融合在一起，使得實(shí)驗(yàn)室的管理網(wǎng)絡(luò)化，通過互聯(lián)網(wǎng)可了解實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作進(jìn)程，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化運(yùn)行、數(shù)字化管理，提高工作效率，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，還可保證實(shí)驗(yàn)室所有的檢測或管理數(shù)據(jù)、信息均符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室更好、更正規(guī)的發(fā)展。