大型儀器共享系統與國家網絡平臺的對接與應用

劉淑云， 胡美琴， 王文君， 劉洪顏

（山東大學資產與實驗室管理部，濟南250100）

0 引 言

科學儀器設備是建設創新型國家的硬件基礎，隨著移動互聯網的普及，共享經濟逐步盛行，大型儀器資源的共建共享已經成為全社會的共識。為此，國務院、發改委、財政部、教育部、科技部、海關總署等單位頒布一系列文件［1-2］，要求加強科技資源開放服務，建立健全高校、科研院所的科研設施和儀器設備開放運行機制，引導科研機構向社會開放服務。將價值50萬元及以上的大型儀器納入國家網絡管理平臺，有效提高大型設備的利用率，降低科技創新成本，提升企業或創業團隊研發能力，促進協同創新發展，更好地對大型儀器設備進行規范化管理，促進我國高校和科研院所科技資源開放共享和優化配置，進一步提升我國大型科學儀器設備共享工作水平。

1 高校大型儀器設備管理的現狀

國內外高校和科研機構針對大型設備重復購置、共享率低等問題，歸納總結開放共享的共性發展規律和內在機制，開展不同開放共享模式的比較研究，探索高校儀器設備開放共享的道路，調研國內外各類大型科學儀器共享平臺標準規范，圍繞高校大型設備開放共享設立重點課題，研究開發各具特色的管理信息系統，建設最具共性和跨地區的網上大型設備的共享系統，充分發揮大型儀器設備在為教學、科研和社會服務的作用，為大型儀器共享管理起到重要作用。而現有的大型儀器共享服務系統如美國伯克利實驗室、中科院、教育部CERS項目等，局限于簡單的網絡連接，不能真正實現將管理單位的服務平臺統一納入國家網絡管理平臺，為解決現有技術的上述問題，有必要采用新技術和新理念開發“大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統”［3-4］。

2 系統分析與設計

2.1 平臺建設模式

本系統研制以軟件工程和項目管理的理論為指導，研究該系統的概念模型、邏輯結構與功能劃分，關注項目、人員、成本、進度、質量等要素，完善管理環節，實現智能化動態實時跟蹤、集中監控管理，通過技術開發形成接口，實現國家網絡管理平臺與在線服務平臺的深度融合，打通作業流程和數據流動渠道，形成平臺之間管理、服務、評價等功能有機銜接，真正將大型儀器共享服務平臺統一納入國家網絡管理平臺，確保基礎數據準確、及時和信息資源共享［5］。

此系統依托國家網絡管理平臺建設在線服務平臺，利用功能模塊和技術支持進行數據存儲；管理單位依據國家網絡管理平臺對接規范設計、建設在線服務平臺；單位通過數據填報、批量上傳、數據接口等方式進行數據填報，并向社會公布。

2.2 大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統業務流程

圖1為大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統流程示意圖。

2.3 在線服務平臺主要功能

在線服務平臺由大型儀器共享服務系統及國家網絡管理平臺對接系統兩部分組成。依據國家網絡管理平臺的要求，管理單位安排專人負責數據報送工作，在確保數據真實、完備和有效性的基礎上，通過數據填報、批量上傳或數據抓取接口等方式，將科研設施與儀器信息、開放共享制度、運行服務記錄、儀器預約即時信息等內容同步報送到國家網絡管理平臺，并向社會公布［6］。

圖1 大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統流程圖

國家網絡管理平臺支持管理部門對所屬管理單位科研設施與儀器分布、利用和共享情況等信息進行監督管理，收集用戶對服務的評價和意見并提供網絡監測功能；針對主管部門的統計分析需求，實現統計數據基于GIS地圖的展示效果，實現多維度的數據統計分析和相同條件下，多個同級單位的對比、分析［7］。

（1）資源導航功能。在線服務平臺網站對內容和服務功能加以梳理、概括和分類，設計多種頻道和欄目，方便用戶快速準確查找到需要的信息。

（2）信息檢索與搜索功能。允許用戶根據需要，輸入相應的檢索條件或關鍵字，實現全網檢索，快速高效的獲取信息資源。

（3）預約申請功能。在線服務平臺通過預約申請流程，對用戶的預約信息進行審核和處理，方便用戶申請使用科研設施與儀器。

（4）投訴與評價功能。在線服務平臺具備用戶評價、投訴等功能。用戶通過在線服務平臺對管理單位提供的服務情況進行評價、投訴，處理結果可追溯。

（5）信息發布功能。通過信息發布，使用戶實時了解管理單位科研設施與儀器的在線運行現狀和可預約的服務內容和服務時段。

（6）用戶管理功能。在線服務平臺通過用戶注冊登錄方式，對用戶的身份和操作進行監控和管理，保證系統的安全性。

（7）評估考核。主管部門根據評價考核體系和指標內容，自動搜集相關數據并進行數據分析，對管理單位科研設施與儀器開放共享情況進行綜合比對、定量評估，形成評估考核結果。

3 大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接

3.1 具體實施方式

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統，屬于平臺對接系統技術領域，主要目的在于完成國家網絡管理平臺信息集成、信息展示、在線服務、管理評價、評估考核等模塊的開發，開展系統測試。

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接的構建，遵循頂層設計的原則和思路，有利于儀器設備的整體規劃、合理布局、互相補充、有主有次，避免大型儀器重復購置，提高學校投資效益。通過加強校級分析測試公共服務平臺、院系級學科研究平臺的規劃建設，分層次構建大型儀器公共服務體系，以資源系統虛擬整合為主線，運用現代信息技術搭建科技基礎條件平臺，達到整合資源、提高效益的目的［8-10］。

基于資源調查數據，將所有符合條件的科研設施與儀器均納入統一網絡平臺管理，并根據科研設施與儀器功能分類建立數據庫。該系統的關鍵技術是數據庫管理，關鍵工作是信息數據的標準化，便于與其他系統對接，目的在于實現大型設備的信息采集、數據處理、結果列表、傳輸的網絡化、分析的自動化、圖形的直觀化，以便提高管理工作的有效性、針對性，提高大型設備的利用率，為資源的優化配置提供依據［11-12］。

系統接口基于HTTPS協議及WebService技術開發，以實現大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺在數據、服務兩個方面的對接，實現將“大型儀器共享服務系統服務平臺統一納入國家網絡管理平臺”的要求，提高儀器數據上報的效率，更加有效地構建大型儀器的共享服務［13-14］。

（1）在線服務平臺內容。單位簡介、相關資質、開放共享制度、科研設施與儀器信息、服務項目、運行服務記錄、用戶評價等內容。

（2）數據信息報送內容。管理單位基本信息，儀器設備開放共享制度信息，四大類科研設施與儀器基本信息（科研設施、儀器中心、服務單元、單臺套），儀器設備共享服務記錄信息，利用儀器設備開展科研項目等活動所產生的成果信息。

3.2 大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺的對接

國家網絡管理平臺采用分層建設、分級管理、分工負責的建設思路。其中，國家網絡管理平臺、地方平臺和部門平臺以管理為主，管理單位大型儀器共享服務系統在線服務平臺以服務為主，共同構成一個完整的服務體系。

我校大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統包括大型儀器共享服務系統、國家網絡管理平臺對接系統、對接接口。對接系統是依據國家網絡管理平臺對接接口規范，形成接口，使國家網絡管理平臺與山東大學大型儀器共享在線服務平臺相互融合，打通作業流程和數據流動渠道，使平臺之間管理、服務、評價等功能有機銜接，將山東大學的服務平臺信息納入國家網絡管理平臺［15-16］。

3.3 基于SQL Server數據庫的查詢優化方法

如何設計高效合理的查詢語句，優化查詢語句的方法已成為數據庫系統中值得深入研究的一個問題。本系統從改善用戶SQL查詢語句的角度入手，提出了SQL Server數據庫中優化查詢的解決方案。

業務查詢的數據庫屬于業務管理模塊，數據的管理工作在業務管理模塊，網站系統中只需要考慮網上業務查詢的實現。查詢實現過程如下：

（1）FORM表單提交到Web服務器；

（2）Web服務器中的ASP程序獲得關鍵字；

（3）ASP程序通過SELECT語句從數據庫中獲得需要的數據，其中查詢條件使用LIKE＇%KEWWORDS%＇形式從而實現模糊查詢，例如大型儀器共享查詢使用如下SQL語句：

sql ＝ ＂Select*From wz＿dajinggui where儀器名稱like ＇%＂＆ keywords＆ ＂%＇order by bianhao＂

（4）ASP程序將查詢結果以HTML的形式發送的INTERNET用戶的瀏覽器中。

（5）INTERNET用戶解釋HTML，查詢結果最終顯示給INTERNET用戶。

（6）組合條件查詢模型為：ЛA（δB（Ri））A 為任選數據項，B為用戶輸入組合條件，R為統計域，大型儀器共享數據庫，Ri查詢值域。

3.4 實現預約功能的技術

（1）用戶信息的授權和訪問。國家平臺不提供實際的預約下單功能，當用戶預約一臺儀器時，需要跳轉到對應的單位平臺去下單，而一般單位平臺只有注冊用戶才可以下單預約，為了用戶預約流程的流暢，需要國家平臺將當前用戶的信息發送到單位平臺，使單位平臺將這個賬號和自己平臺的合法賬號綁定起來，便于以后該用戶再次預約時，可以直接登錄綁定賬號進行預約。而為了保證用戶信息的安全以及可信，我們采用oauth2.0協議來進行用戶信息的授權和訪問［17-18］。

（2）oauth2.0服務接口訪問模型。① 學校大型儀器共享服務平臺接收到來自國家平臺用戶的訪問（預約服務地址是單位平臺提交的，通過該地址判定本次訪問是否來自國家平臺用戶），并且此用戶在單位平臺處于未登錄狀態。② 學校大型儀器共享服務平臺將本次訪問重定向到國家平臺的authorize接口，國家平臺返回code到單位平臺注冊的回調地址（redirect＿url）。③ 學校大型儀器共享服務平臺用獲得的code，去訪問國家平臺的token接口，獲得token令牌。④學校大型儀器共享服務平臺用token令牌，去訪問國家平臺的resource接口，獲得用戶信息userinfo［19］。

3.5 系統的主要特征

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統之間設有對接接口，此對接接口基于HTTPS協議，使用WebService技術開發，以實現大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺在數據、服務兩個方面的對接。

大型儀器共享服務系統用于提供單位簡介、相關資質、開放共享制度、科研設施與儀器信息、服務項目、運行服務記錄、評估考核等。

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接系統用于針對主管部門的統計分析需求，實現統計數據基于GIS地圖的展示效果；用于實現多維度的數據統計分析；用于實現相同條件下，多個大型儀器所屬單位的對比、分析［20］。

3.6 有益效果

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接的構建是促進資源共享，支持科技創新的有效途徑。共享支撐平臺有利于推動跨部門的學術交流，有利于合作研究，形成實驗技術優勢，有利于加強高校研究院所與社會的聯系，促進科技成果的轉化，為政府決策提供咨詢，不僅提高儀器設備的使用率，而且一定程度上體現學科實力和學校科研能力，大型儀器設備的開放共享取得了一定成效，較好地支撐和服務學校“雙一流”建設和地方發展。我校在科技部、財政部和教育部辦公廳關于中央級高校和科研院所重大科研基礎設施和大型科研儀器開放共享評價考核工作中，順利通過科技部、教育部實地考察，考核結果為優秀。

4 結 語

大型儀器共享服務系統與國家網絡管理平臺對接，有效調動大型科學儀器設備依托單位和用戶參與共享的積極性，不僅為管理層的分析決策和宏觀調控提供可視化、規范化、系統化、智能化和實時動態化的技術支撐，為學校優質資源進行整體規劃和統一建設提供依據，有效地提高大型設備管理者的工作效率和管理水平，充分發揮大型儀器設備的利用率，實現了大型儀器設備資源共享支撐平臺的高效、良性和可持續運行。