基于微服務的重慶市環境監測實驗室系統設計

汪小艷　張月　劉蘭玉　安貝貝

摘 要：環境監測實驗室管理系統是基于ISO/IEC17025標準及重慶市生態監測中心質量體系文件進行的設計，實現從任務下達、現場采樣、樣品交接、實驗室分析、數據審核、監測報告制作、報告審核、報告簽發、檔案歸檔等全過程的信息化管理。規范了環境監測業務流程，實現人、機、料、法、環等資源的全面管理。該系統在重慶市生態環境監測中心的應用，不僅極大地提高了工作人員的工作效率，還使管理者的管理更科學、更高效。

關鍵詞：微服務;環境監測;實驗室系統

中圖分類號：TP315 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）4-0025-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.04.005

Design of Chongqing Environmental Monitoring Laboratory Management System Based on Microservice

WANG Xiaoyan ZHANG Yue LIU Lanyu AN Beibei

（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing 401147，China）

Abstract： The environmental monitoring laboratory management system? is designed based on ISO / IEC17025 standard and the quality system documents of Chongqing ecological monitoring center. It realizes the information management of the whole process from task assignment， on-site sampling， sample handover， laboratory analysis， data audit， monitoring report preparation， report audit， report issuance， archives archiving and so on. Standardize the business process of environmental monitoring and realize the comprehensive management of human， machine， material， law， environment and other resources. The application of the system in Chongqing ecological environment monitoring center not only greatly improves the work efficiency of staff， but also makes the management of managers more scientific and efficient.

Keywords： monitoring; environmental monitoring; laboratory management system

0 引言

環境監測實驗室信息管理系統是一個利用現代化手段規范管理環境監測工作的信息系統，在全國多個監測站都有廣泛應用。常用的系統開發方式多采用單體式架構，通過將所有功能打包成war包，部署在JavaEE容器里來實現。隨著互聯網技術的迅猛發展，傳統的單體應用架構開發方式面臨著代碼量越來越大，代碼的可讀性、可維護性和可擴展性下降的風險。微服務架構作為一種新的架構風格，具備良好的松耦合性及可擴展性，可將一個大型的單個應用或服務拆分成多個微服務，每個服務可以獨立進行開發、管理和迭代，彼此之間使用統一接口進行交流，實現了在分散組建中的部署、管理與服務功能，使產品交付變革更加簡單，從而達到有效拆分應用，實現敏捷開發與部署的目的。

人民群眾對良好的生態環境的期盼愈來愈高，環境監測領域與監測因子越來越多，各生態環境監測站的傳統監測管理模式面臨前所未有的壓力和挑戰，已無法滿足日常工作需求，亟須通過信息化手段，建設一套全方位、多層次、廣覆蓋的實驗室信息管理系統，以實現環境監測工作的管理規范化和運作現代化[1-4]。

1 系統建設目的

重慶市生態環境監測中心（以下簡稱“監測中心”）在調研多個省級監測站實驗室信息管理系統實踐經驗的基礎上，于2019年實施建設重慶市生態環境監測實驗室信息管理系統。該系統嚴格遵循ISO/IEC17025標準及監測中心質量體系文件，實現以實驗室業務流程管理為核心的全方位管理。實現從任務下達、現場采樣、樣品交接、實驗室分析、數據審核、監測報告編制、報告審核、報告簽發、檔案歸檔等全過程的電子化，規范環境監測業務流程、樣品分析、數據處理、數據審核的質量控制流程，實現人員、儀器、樣品、標準方法、實驗室環境、試劑與耗材、質量文件體系等資源的全面管理。

2 系統的技術路線

重慶市生態環境監測實驗室信息管理系統由監測中心和北京三維天地科技有限公司合作開發，系統采用Spring Cloud微服務框架，用JAVA語言編寫，支持多種關系型數據庫。Spring Cloud是一個基于Spring Boot實現的云原生應用開發工具，具有快速開發、持續交付和容易部署等特點[5-8]。

3 系統框架設計

基于VPN專網、電子政務外網等，構建重慶市生態環境監測實驗室管理系統的移動端和網頁版，服務于監測中心所有用戶。重慶市生態環境監測實驗室信息管理系統產生的手工監測數據直接共享到監測中心數據管理與綜合分析系統中，同時監測報告檔案和儀器使用記錄直接歸檔至監測中心檔案管理系統中。業務層主要包括：監測業務全流程電子化、全面的資源管理、規范化的質量管理體系、移動端應用、靈活的查詢統計分析、系統集成等內容。系統框架結構圖如圖1所示。

4 系統主要功能

4.1 環境監測業務管理

主要實現對監測中心現有手工監測業務的全流程管理，涵蓋監測中心5大類48小類監測業務，可通過系統的自定義工作流引擎靈活配置、調整監測業務流程，滿足業務擴展要求，包括任務管理、采樣管理、分析管理、報告管理等主要環節。本研究以例行監測任務流程為例進行詳細說明，流程圖如圖2所示。

4.1.1 任務管理。系統應能對不同類型的監測業務進行管理，不同任務類型對應不同的流程。例行監測任務可提前根據監測計劃在系統中進行預先設置，系統按期提示下達。

4.1.2 采樣管理。采樣科室負責人根據任務的緊急程度安排采樣日期、現場負責人和采樣負責人，現場采樣移動端將數據直接回傳系統?，F場采樣數據通過采樣校核、現場審核提交至分析管理。

4.1.3 分析管理?，F場采樣的樣品經過樣品交接環節到分析科室，系統自動將任務下達給相關持證的人員。分析數據經過數據錄入、數據校核、數據審核后提交至報告編制，系統實現各種大型儀器設備數據的自動采集。

4.1.4 報告管理。在報告編制階段，調用例行監測報告模板編制報告，生成該任務的采樣記錄表、分析記錄表等一系列文檔，經過報告審核、報告簽發后自動歸檔到電子檔案管理系統中。

4.2 資源管理

在符合ISO/IEC17025及監測中心質量體系文件要求的基礎上實現全面的資源管理，包括人員、儀器設備、標準物質、試劑材料、檢測項目和方法、質量體系文件、固定資產等管理，主要是對人員基本信息和持證上崗信息的管理;儀器設備臺賬和“一臺一檔”檔案的管理，詳細記錄每臺儀器的使用情況，從儀器的驗收調試、使用記錄、進出登記記錄、周期檢定或校準、損壞、故障、修理、維護保養、期間核查、崗位交接、存放位置變更、報廢情況等進行全程記錄;試劑耗材和標準物質的管理，實現標準物質的總庫存管理和使用管理;監測中心質量體系文件（程序文件、記錄表格等）和評價標準庫（方法標準、環境標準、排放標準）等的管理。

4.3 質控管理

①系統支持在任務流轉過程中對全部樣品進行重新編碼，并支持在任務流轉過程中加入盲樣質控樣品，如盲樣加標樣、盲樣平行樣、盲樣標準樣等。

②系統支持質控人員在任務流轉過程中的現場采樣、樣品分析流轉過程中添加質控樣品，增加空白樣（現場空白、全程序空白、實驗室空白）、平行樣（現場平行、實驗室平行）、加標樣、質控標樣等，對分析的過程進行質量控制，在審核質控數據時，可查看空白樣、平行樣、加標回收樣、密碼標準樣等質控結果。

③系統能根據質控樣品標準值和不確定度，實現檢測數據的自動評判，自動計算相對誤差，自動判斷分析質控考核結果。系統根據檢測日期、空白值等質控信息生成質量控制圖，可通過質量控制圖評價實驗室總體及內部個體的質量情況，預測其質量的發展趨勢。

④系統能按部門、人員、分析時間、樣品類型、任務類型、分析項目、質控類型等多種方式查詢和統計各類質控數據，分析各類別質控樣品值的合格率。

⑤建立分包實驗室檔案，對分包實驗室進行資質管理，系統支持對分包情況和分包實驗室資質信息的查詢、統計和對比。

⑥系統根據評審準則的要求，對影響質量的諸要素進行有效的監控，將人員上崗情況、能力驗證或能力考核、儀器設備檢定、校準狀況、方法標準的有效性、檢測過程的規范性等與監測工作關聯，當存在不符合情況時，質量管理部門可查詢相關信息進行倒查。

4.4 實驗室質量管理

系統記錄從制定質量控制計劃、計劃的每一步落實，到體系在運行過程中產生的不合格項，對不符合采取的糾正措施和預防措施，在系統中都有記錄，并且每一步都落實到具體的部門和相關人員，每一步都能追溯，實現全面的質量管理。

4.5 查詢統計評價

4.5.1 表單查詢。系統可對業務狀態、監測數據、任務受理單、監測方案、各類原始記錄表單、監測報告、各類標樣監測結果表、加標回收率監測結果表、實驗室空白、實驗室平行及盲碼樣監測結果等進行查詢和導出，并支持組合查詢、自定義查詢、模糊查詢等。

4.5.2 各類統計。系統可按部門、按人員統計工作量、任務完成率、任務完成時效率等，可統計不同狀態的樣品數量、各類監測報告數量、監測數據量、儀器使用率、試劑耗材使用率、標準物質使用率等，生成各類統計報表和統計圖表。

4.5.3 任務流程跟蹤。系統可通過任務名稱、任務來源、承擔單位、發起時間、項目負責人等信息，查詢一段時間內項目的數量、進度、具體進展情況及已完成情況的各類數據、表單，并能以進度條和顏色區別的形式直觀展示，支持任務詳情的查詢。

4.6 移動端建設

移動端主要實現三方面功能，一是現場采樣，二是實驗室平板錄入，三是移動辦公。

4.6.1 現場采樣?，F場監測人員通過移動端下載監測任務，提前準備現場監測所需要的采樣容器、現場儀器等。移動端支持增加、刪除樣品信息，支持錄入和校核現場監測數據，支持查看歷史監測數據及GPS定位、拍照、視頻等信息在線上傳。

4.6.2 實驗室平板錄入。實驗室分析人員可通過實驗室平板移動終端錄入實驗室手工法檢測結果，根據試驗批號選擇相關樣品數據，添加質控樣品或創建標準曲線，將試驗參數及檢測結果相關數據快速便捷地錄入系統，實現原始數據的無紙化錄入。

4.6.3 移動辦公。移動辦公具有網頁版系統的主要功能，能夠方便快捷審核監測業務、查詢任務進度流轉情況、審批采購申請、儀器設備管理、查詢統計等。

4.7 系統集成

實現與重慶市生態環境監測數據管理與綜合分析系統、電子檔案管理系統的數據交互。

5 結語

重慶市生態環境監測實驗室信息管理系統的建成全面促進了重慶市生態環境監測中心業務部門的各項工作。一是規范了業務工作流程，提升實驗室管理水平;二是替代了之前的手工數據傳遞方式，減少了分析人員的工作量，提高了工作效率;三是通過對業務流程各個環節的控制，實現了對業務工作的可知和可控管理;四是建立跟蹤、督辦、評價的科學體系，使監測中心業務部門的工作始終處于快速、準確、通暢的運轉狀態;五是實現了監測報告的自動生成、各種數據的快速查詢統計、消息的自動提醒，實現數據可追溯，提高數據質量。

該系統的成功應用，不僅極大地提高了工作人員的工作效率，還提升了管理的科學性和有效性。下一步計劃在該系統實施經驗的基礎上，建設重慶市（市、分中心、區縣）全市一體化的實驗室信息管理系統，進一步推動全市生態環境監測網絡建設，為全市生態環境監測和監管提供有力的保障。

參考文獻：

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