邵彥坤， 陸 濤， 廖 俊

(中國(guó)藥科大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京 211198)

0 引 言

藥學(xué)是一門(mén)學(xué)科范圍廣、應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科[1-2]，實(shí)驗(yàn)課在藥學(xué)課程中占了較大比例，在藥學(xué)人才培養(yǎng)體系中處于十分重要的地位。藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室中試劑和儀器的種類(lèi)多、價(jià)格昂貴，實(shí)驗(yàn)任務(wù)繁重并且有一定的危險(xiǎn)性，各種信息和數(shù)據(jù)繁雜，給實(shí)驗(yàn)室的管理帶來(lái)很大的困難[3]。

隨著近幾年高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大力投入，實(shí)驗(yàn)室硬件得到了顯著改善，但實(shí)驗(yàn)室的信息化[4]建設(shè)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)驗(yàn)室硬件的發(fā)展，藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室更是如此。因此，針對(duì)高校藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)集教學(xué)、科研、管理于一體的高校藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室工作的規(guī)范化、制度化、模塊化和一體化。

1 系統(tǒng)需求分析

目前有關(guān)實(shí)驗(yàn)室管理的系統(tǒng)較多，但專(zhuān)門(mén)針對(duì)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室的較少，而且大多功能單一，如儀器設(shè)備共享平臺(tái)[5]、實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息管理[6]、化學(xué)試劑管理、開(kāi)放性試驗(yàn)管理等，彼此之間沒(méi)有聯(lián)系，信息無(wú)法共享，形成信息孤島，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)任務(wù)安排欠科學(xué)，無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)校素質(zhì)教育的要求，實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)數(shù)據(jù)得不到充分挖掘等，這些都阻礙了實(shí)驗(yàn)室管理的網(wǎng)絡(luò)化和一體化。

通過(guò)對(duì)我校實(shí)驗(yàn)室的深入調(diào)研，了解到藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)綜合管理的功能需求，主要包括以下5個(gè)管理模塊如圖1所示：實(shí)驗(yàn)基本信息管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、儀器設(shè)備管理、化學(xué)試劑管理和科研信息管理；在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，各模塊之間通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)信息的共享，為藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理提供全面的解決方案。

圖1 系統(tǒng)功能圖

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用三層架構(gòu)[7-8]設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，三層即數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層。此體系架構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室管理業(yè)務(wù)有調(diào)整時(shí)，可以調(diào)整相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯層模塊，從而達(dá)到快速反應(yīng)的效果，還可以保證模塊之間的低耦合，降低層與層之間的依賴(lài)性，提高系統(tǒng)的可拓展性和安全性。

在三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，可將整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)分為以下8個(gè)模塊，各模塊間交互關(guān)系如圖2所示。

(1) 實(shí)體類(lèi)。是現(xiàn)實(shí)實(shí)體在計(jì)算機(jī)中的表示，貫穿于整個(gè)架構(gòu)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的封裝及傳遞。

(2) 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層接口。抽象出數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯，包含了每個(gè)要公開(kāi)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方法，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的完全分離。

(3) 業(yè)務(wù)邏輯層接口。業(yè)務(wù)邏輯層的方法向外暴露的接口和服務(wù)契約。

(4) 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。完成數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的具體功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層接口。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

(5) 業(yè)務(wù)邏輯層。不是直接與表示層耦合，而是通過(guò)依賴(lài)注入機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

(6) 表示層。程序及可視元素的集合，負(fù)責(zé)完成表示層的具體功能。

(7) IoC容器。通過(guò)反射工廠加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，負(fù)責(zé)依賴(lài)注入的實(shí)現(xiàn)。

(8) 輔助類(lèi)。具有全局輔助性功能。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 實(shí)驗(yàn)室信息管理

信息管理子系統(tǒng)由系統(tǒng)設(shè)置、新聞公告管理、人員管理、權(quán)限管理和充值管理構(gòu)成。系統(tǒng)設(shè)置包括對(duì)校區(qū)、學(xué)院、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)、實(shí)驗(yàn)中心、校歷等信息的初始值設(shè)定，用戶(hù)口令管理以及數(shù)據(jù)的備份還原和導(dǎo)出；新聞公告管理用于發(fā)布和維護(hù)新聞公告信息；實(shí)驗(yàn)室人員分為五類(lèi)：超級(jí)管理員、管理員、學(xué)生、教師和實(shí)驗(yàn)室工作人員，不同角色的權(quán)限和操作都有所不同，超級(jí)管理員主要負(fù)責(zé)角色的管理、權(quán)限的管理、角色權(quán)限的分配和回收以及管理員信息的維護(hù)；管理員主要負(fù)責(zé)其他用戶(hù)基本信息的維護(hù)以及用戶(hù)賬號(hào)的管理；其他用戶(hù)僅擁有維護(hù)個(gè)人的基本信息和使用已授權(quán)的系統(tǒng)功能的權(quán)限；充值管理可以實(shí)現(xiàn)在線余額查詢(xún)和充值操作。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)子系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)課程的管理、課程項(xiàng)目的管理、課程表的管理、教學(xué)日歷的管理、學(xué)生的自動(dòng)考勤、實(shí)驗(yàn)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)的管理7個(gè)模塊組成。實(shí)驗(yàn)教學(xué)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)流圖(DFD)

首先由實(shí)驗(yàn)室工作人員設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程以及添加課程項(xiàng)目的詳細(xì)信息，根據(jù)校歷、學(xué)生信息、教師信息、實(shí)驗(yàn)室信息和課程信息生成實(shí)驗(yàn)課程表；然后由各個(gè)實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)個(gè)人實(shí)驗(yàn)課程表、校歷和課程項(xiàng)目設(shè)置教學(xué)日歷，布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)；此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示學(xué)生本周的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和待完成作業(yè)，提示實(shí)驗(yàn)室工作人員本周實(shí)驗(yàn)所需要配送的儀器試劑的詳細(xì)清單；上課時(shí)通過(guò)RFID感應(yīng)卡實(shí)現(xiàn)學(xué)生的智能考勤，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生可在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師通過(guò)批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和查看考勤情況發(fā)布實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

3.3 化學(xué)試劑管理

試劑管理模塊包括試劑的基本信息管理、試劑庫(kù)存管理和樣品的分析管理。此模塊詳細(xì)記錄了試劑的信息，如商品名、化學(xué)名、俗名、類(lèi)別、危險(xiǎn)性類(lèi)別、規(guī)格、包裝類(lèi)別、存儲(chǔ)要求等，能夠動(dòng)態(tài)完成試劑的申請(qǐng)、采購(gòu)、入庫(kù)、領(lǐng)用、庫(kù)存報(bào)警等功能，此外還包含了樣品分析方法庫(kù)和分析譜圖庫(kù)，可以在線查詢(xún)某些樣品的分析方法，樣品分析結(jié)束后，將結(jié)果譜圖與譜圖庫(kù)的幾萬(wàn)張甚至幾十萬(wàn)張已知的譜圖進(jìn)行對(duì)比，找出譜圖庫(kù)中與之最接近的若干譜圖作為檢索結(jié)果，并給以數(shù)字化的定量估計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的推斷有很大的幫助。

3.4 儀器設(shè)備管理

儀器設(shè)備管理主要包括儀器的基本信息管理、大型儀器的預(yù)約管理、儀器的庫(kù)存管理以及儀器的維護(hù)和報(bào)廢管理。

(1) 大型儀器預(yù)約。儀器預(yù)約主要包括儀器查詢(xún)、儀器預(yù)約、預(yù)約管理、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)[9]等功能，用戶(hù)可以通過(guò)設(shè)置查詢(xún)條件查詢(xún)到所需要的儀器，進(jìn)入到儀器預(yù)約界面，儀器預(yù)約和使用流程見(jiàn)圖4，通過(guò)查看可預(yù)約的時(shí)間和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等信息，正確填寫(xiě)預(yù)約信息，預(yù)約后需要實(shí)驗(yàn)室工作人員的審核，審核通過(guò)之后即可在預(yù)約時(shí)間內(nèi)刷卡使用儀器，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將結(jié)果上傳到網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)，刷卡下機(jī)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)扣費(fèi)；若在預(yù)約時(shí)間內(nèi)未完成實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行延時(shí)申請(qǐng)，在沒(méi)有時(shí)間沖突的情況下可延時(shí)使用；若預(yù)約成功但未在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)使用儀器，造成儀器的閑置，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的扣分規(guī)則對(duì)用戶(hù)進(jìn)行扣分，分值的高低直接決定用戶(hù)的信譽(yù)度，進(jìn)而影響用戶(hù)預(yù)約儀器審核通過(guò)的優(yōu)先級(jí)高低。

圖4 儀器預(yù)約和使用流程圖

(2) 儀器庫(kù)存管理。在藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室除了大型儀器外還需要多種小型器具，并且數(shù)量較大，易破損。此模塊可以實(shí)現(xiàn)儀器的申請(qǐng)、采購(gòu)、驗(yàn)收、貯存、使用等一體化管理[10]。通過(guò)運(yùn)用RFID技術(shù)，對(duì)出入庫(kù)的儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，形成報(bào)表，方便實(shí)驗(yàn)室工作人員掌握和統(tǒng)計(jì)儀器的流動(dòng)去向情況。此外，當(dāng)庫(kù)存小于設(shè)定的下限值時(shí)會(huì)自動(dòng)向?qū)嶒?yàn)室工作人員發(fā)出預(yù)警。

(3) 儀器維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室管理人員通過(guò)儀器RFID標(biāo)簽可實(shí)時(shí)掌握儀器的存放位置、使用狀態(tài)、使用時(shí)間等，能夠及時(shí)對(duì)出現(xiàn)故障的儀器進(jìn)行維修或報(bào)廢處理，對(duì)儀器的維修和報(bào)廢信息做詳細(xì)記錄，最終可以形成儀器維護(hù)報(bào)表；此外，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的儀器維護(hù)頻度及預(yù)警規(guī)則，達(dá)到預(yù)設(shè)的儀器維護(hù)時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)向?qū)嶒?yàn)室工作人員發(fā)出預(yù)警。

3.5 科研信息管理

科研管理子系統(tǒng)主要是對(duì)科研項(xiàng)目、科研經(jīng)費(fèi)、科研人員和科研成果的管理。實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目的在線申請(qǐng)以及在研項(xiàng)目進(jìn)度的實(shí)時(shí)追蹤，對(duì)科研經(jīng)費(fèi)的收支明細(xì)和科研成果進(jìn)行存檔。系統(tǒng)可方便的查詢(xún)研究人員所屬的研究項(xiàng)目、每一研究項(xiàng)目都有哪些人參加、每一研究項(xiàng)目的研究進(jìn)度、每個(gè)人的經(jīng)費(fèi)使用情況等。

4 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)選擇

高校藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)是基于C#[11]開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，在ASP.NET 4[11]和SQL Server2008的環(huán)境下，采用B/S、C/S集成模式開(kāi)發(fā)的Web應(yīng)用程序。該體系結(jié)構(gòu)將B/S、C/S[12-13]有機(jī)結(jié)合,針對(duì)不同模塊的特點(diǎn)采用不同的管理模式，如基于RFID的學(xué)生考勤、儀器試劑的狀態(tài)追蹤等采用C/S模式，在該模式下系統(tǒng)事務(wù)處理能力強(qiáng)，安全性高，用戶(hù)具有較強(qiáng)的交互性；實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、基礎(chǔ)信息管理、儀器預(yù)約等采用B/S模式，可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)信息高度共享，系統(tǒng)拓展性好，無(wú)需安裝維護(hù)。

4.2 RFID技術(shù)的應(yīng)用

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification RFID)技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種高級(jí)形式[14]。RFID 技術(shù)在學(xué)生考勤管理[15]、實(shí)驗(yàn)室物資[16](儀器設(shè)備和化學(xué)試劑)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

在學(xué)生考勤模塊引入RFID技術(shù)，將記錄有學(xué)生基本信息的RFID標(biāo)簽嵌入到學(xué)生的校園一卡通中，當(dāng)學(xué)生進(jìn)入考勤地點(diǎn)之后，閱讀器會(huì)自動(dòng)采集標(biāo)簽信息，完成學(xué)生身份識(shí)別和簽到功能，跟蹤和記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室各區(qū)域的進(jìn)出情況，實(shí)現(xiàn)高效率自動(dòng)考勤要求。

采用RFID技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)試劑和儀器狀態(tài)的全程追蹤，當(dāng)試劑、儀器等在計(jì)算機(jī)中登錄時(shí)，可以生成一個(gè)唯一的編號(hào)，將編號(hào)和一些其他的信息保存在RFID標(biāo)簽中，閱讀器可以和試劑、儀器的標(biāo)簽保持通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試劑、儀器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)追蹤。這是一種更為科學(xué)高效的實(shí)驗(yàn)室管理方式，也是為用戶(hù)提供更為方便快捷服務(wù)的有效運(yùn)作方式。

5 結(jié) 語(yǔ)

藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化管理實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全面無(wú)紙化；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的動(dòng)態(tài)化管理提高了儀器的利用率；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息的規(guī)范化管理大大減少了實(shí)驗(yàn)室管理的工作量。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理從一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)部管理系統(tǒng)升級(jí)為對(duì)多用戶(hù)開(kāi)放并且各模塊相互通信的全面實(shí)驗(yàn)室解決方案，實(shí)現(xiàn)了藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室的信息化和一體化管理，提高了實(shí)驗(yàn)室的工作效率和管理水平。

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LI Song-tao,JIN Yue. Discussion of RFID Application in Laboratory Asset Management[J]. Research and Exploration in Laboratory, 2011(3): 182-184.

·名人名言·

如果你問(wèn)一個(gè)善于溜冰的人怎樣獲得成功時(shí)，他會(huì)告訴你：“跌倒了，爬起來(lái)?！边@就是成功。

——牛頓