王洋洋， 張黎偉， 黃 凱， 周勇義， 張 媛

(北京大學 實驗室與設備管理部，北京 100871)

高校實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)的實踐與探索

王洋洋， 張黎偉， 黃 凱， 周勇義， 張 媛

(北京大學 實驗室與設備管理部，北京 100871)

隨著國家投入的不斷增加，高校儀器設備水平有了顯著的提高，實驗室環(huán)境有了明顯的改進。為響應國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見，我校充分利用信息化建設支持，采用基于角色與屬性的訪問控制方法實現(xiàn)了實驗室與儀器設備信息的全面及時開放，設計并完成了基于別名庫的儀器設備查詢方案，創(chuàng)新性地提出并實現(xiàn)了實驗室三維圖景展示功能，連接了實驗室與儀器設備之間的信息鏈路，建立了實驗室與共享儀器設備對外開放使用的橋梁，提高了實驗室與儀器設備校內外共享查詢的服務能力，促進了實驗室與科研儀器設備使用效率的提高。

實驗室信息； 儀器設備共享； 查詢系統(tǒng)

0 引 言

實驗室與儀器設備是高校教學、科研、人才培養(yǎng)中不可缺少的物質基礎[1]。隨著國家科教興國戰(zhàn)略的深入推進，在“211工程”、“985工程”、世界銀行貸款和其他各類科研項目的支持下，高校儀器設備水平有了顯著的提高，實驗室環(huán)境有了明顯的改進[2-3]。2014年10月27日，中央全面深化改革領導小組第六次會議上已經(jīng)審議通過了《關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見》。并提出，要從健全國家創(chuàng)新體系、提高全社會創(chuàng)新能力的高度，通過深化改革和制度創(chuàng)新，把公共財政投資形成的國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放，讓它們更好地為科技創(chuàng)新服務、為社會服務。人才培養(yǎng)、科學研究和社會服務是高校的三大主要職責，同時儀器設備開放共享是提高高校儀器設備利用率和使用效益的重要途徑，而科研儀器設備開放共享的實現(xiàn)路徑中非常重要的就是信息網(wǎng)絡保障，它包括構建科研儀器設備共享網(wǎng)絡信息平臺和建設科研儀器設備運行保障服務網(wǎng)絡[4-6]。為響應會議意見，利用信息化建設支持，實踐基于網(wǎng)絡的北京大學實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)，建立實驗室與共享儀器設備對外開放使用的橋梁，進而促進科研儀器設備使用效率的提高。

1 系統(tǒng)建設背景與設計目標

隨著高校信息化進程的推進，實驗室與儀器設備管理信息化也不斷發(fā)展[7-12]，無論從數(shù)據(jù)規(guī)范、功能實現(xiàn)、系統(tǒng)互通或是信息安全等都有了明顯改進[13-16]。原有實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)分為針對校內用戶和校外用戶的兩個子系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對校外用戶的子模塊有數(shù)據(jù)更新不及時，且共享數(shù)據(jù)項不全面等問題，兩個子系統(tǒng)基于不同的功能模塊，數(shù)據(jù)一致性較差。為使儀器設備信息共享實現(xiàn)統(tǒng)一用戶接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性和更新及時性，從而提高儀器設備共享能力，建設新的實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)。 該系統(tǒng)重點在于將學校實驗室與共享儀器設備基本情況展示給全社會，保障數(shù)據(jù)及時更新，為有儀器設備使用需求的老師、學生、科研工作人員等提供儀器設備服務的對接窗口，提高儀器設備的開放共享能力，促進儀器設備使用效率的提高。

2 系統(tǒng)結構與功能

2.1 系統(tǒng)架構

實驗室與設備查詢系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器/服務器)結構，用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，方便用戶的訪問，用戶不需要因為系統(tǒng)升級去更新客戶端軟件，系統(tǒng)的功能更新和數(shù)據(jù)更新對于用戶來說或都是透明的。用戶登錄通過與校園網(wǎng)統(tǒng)一身份認證集成，實現(xiàn)校園網(wǎng)用戶統(tǒng)一認證，考慮到對外共享的應用需求，允許校外網(wǎng)訪問，通過訪問控制(校內、外用戶分別授權)、數(shù)據(jù)庫鏡像等方式在復雜網(wǎng)絡環(huán)境下保障系統(tǒng)的安全性。數(shù)據(jù)庫采用MS SQL數(shù)據(jù)庫，包含全部實驗室數(shù)據(jù)與儀器設備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的獲取通過定時從實驗室與設備管理信息系統(tǒng)中同步更新方式，實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)和實驗室與設備管理信息系統(tǒng)采用相同的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)項前者是后者的子集。

2.2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)主要包含實驗室信息查詢和儀器設備信息查詢兩個查詢模塊，見圖1。實驗室信息查詢以實驗室基本信息為核心，包含實驗室人員和實驗教學項目信息。實驗室基本信息中包含實驗室地點、類型、聯(lián)系電話、主頁鏈接、實驗室三維圖景等信息，方便用戶全方位了解實驗室，另外，實驗室基本信息中還鏈接了實驗室儀器設備的信息，用戶可以通過該鏈接找到實驗室所使用的教學科研儀器設備，便于儀器設備的共享。實驗室基本信息查詢功能對全部訪問用戶開放，實驗室人員和實驗教學項目信息對校園網(wǎng)統(tǒng)一認證用戶開放。

圖1 實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)

儀器設備查詢包括：共享儀器查詢、大型儀器查詢、教學科研儀器設備查詢、40萬元以上儀器查詢、200萬元以上儀器查詢和本單位儀器設備查詢。查詢頁面提供儀器設備所屬實驗室、儀器名稱、儀器型號、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、功能特色、規(guī)格及技術指標和儀器圖片等相關信息。用戶在查詢頁面可以根據(jù)儀器名稱、儀器型號、生產(chǎn)廠家、所屬實驗室等快捷查詢方式查找到需要的儀器設備。共享儀器查詢功能對全部訪問用戶開放，其他儀器設備查詢功能對校園網(wǎng)統(tǒng)一認證用戶開放。為擴展該系統(tǒng)的查詢功能，增加“本單位儀器設備”查詢功能，方便院系級或實驗室級儀器設備相關管理人員或負責人實時了解本單位儀器設備更加全面的信息，促進儀器設備管理能力的提高。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)

共享查詢系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)由實驗室與設備管理信息系統(tǒng)同步過來，其數(shù)據(jù)的管理由管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)，共享查詢系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一。其中，設備信息的收集通過管理信息系統(tǒng)設備建賬子系統(tǒng)實現(xiàn)，實驗室信息的收集通過實驗室信息上報子系統(tǒng)實現(xiàn)，實驗室與設備管理信息系統(tǒng)的管理端對實驗室和設備信息進行整理，包括信息審核，共享設備確認等，最終收集到的數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)接口定時發(fā)布到共享查詢系統(tǒng)中。

3 系統(tǒng)特色

(1) 數(shù)據(jù)更新及時。與原有系統(tǒng)相比，通過每日定時從設備管理系統(tǒng)中更新數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)的及時性、準確性、有效性。數(shù)據(jù)更新頻率使用每日而不是每小時或是更小的時間間隔的原因是，數(shù)據(jù)更新對服務器負載能力要求很大，通過實踐，每一次數(shù)據(jù)更新對于正在使用本系統(tǒng)進行查詢的用戶都會造成影響，查詢速度變慢，數(shù)據(jù)反饋不準確等，因此，選取使用人數(shù)較少的時間進行每日的數(shù)據(jù)更新，既可以保證數(shù)據(jù)的準確，又可以保障數(shù)據(jù)更新的及時性。

(2) 基于別名庫的查詢。為方便用戶查找儀器設備，在儀器名稱的快捷查詢功能中，增加基于別名庫的查詢功能。通過別名庫中儀器名稱的正名和別名數(shù)據(jù)整理，建立起儀器名稱的一個關聯(lián)網(wǎng)，只要用戶搜索這個網(wǎng)中的任何一個名字，都可獲得包含用戶想要設備的一個設備集合，使基于儀器名稱的查詢功能更加具有實用性。比如，用戶想查找一臺名稱為“激光共聚焦顯微鏡”的設備，用戶可通過“激光共聚焦”“顯微鏡”的子串查找儀器名稱查到包含這臺設備的一個較小的設備集合，也可通過“confocal”“激光共焦”這樣的字符串查到儀器名稱查到包含這臺設備的一個較小的設備集合，便于進一步的篩選或者確認設備。

(3) 實驗室與設備的關聯(lián)查詢。通過在實驗室基本信息查詢中增加了儀器設備的關聯(lián)，同時在儀器設備基本信息中增加了實驗室關聯(lián)，建立起實驗室與儀器設備之間的信息鏈路，使實驗室的形象更加具體，同時擴大了儀器設備查詢維度。

(4) 實現(xiàn)共享查詢信息的訪問控制功能。共享不僅指校內老師、學生可以共享使用非本院系、本實驗室的實驗環(huán)境和儀器設備，而且實現(xiàn)了校外網(wǎng)可訪問。實驗室與儀器設備的信息公布到網(wǎng)絡上，其他學校的老師、學生和其他科研工作者都可以通過瀏覽器看到我校的實驗室與共享儀器設備信息，通過與校園網(wǎng)統(tǒng)一認證的對接，實現(xiàn)了校內師生與校外人員的訪問控制，校內師生通過校園網(wǎng)統(tǒng)一認證登錄后，可以訪問該系統(tǒng)的全部功能，校外用戶可以訪問實驗室基本信息和共享儀器設備功能。

(5) 實現(xiàn)實驗室的三維圖景展示。通過在真實實驗室場景的照片基礎上拼合得到圖像，最大限度保留了實驗室場景的真實性，雖然照片都是平面的，但是通過處理之后得到的實驗室全景圖像卻能給人以三維立體的空間感覺，同時，可在圖像中使用鼠標拖動或點擊上下左右箭頭，觀看實驗室場景的各個方向，實現(xiàn)360度環(huán)視的效果，使觀者猶如身臨其境。圖2為實驗室三維圖景從不同角度的截圖，真實環(huán)境下訪問系統(tǒng)可以獲得更全面的圖景信息。另外，三維圖像的文件較小，在基于網(wǎng)絡的B/S結構實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)中的圖像文件響應時間短。實驗室三維圖景極大地提高實驗室展示功能中的用戶體驗。

圖2 實驗室三維圖景示例

4 系統(tǒng)安全性保障

(1) 共享系統(tǒng)獨立部署。原有共享查詢系統(tǒng)是實驗室與設備管理信息系統(tǒng)的一個系統(tǒng)級子系統(tǒng)，由于管理信息系統(tǒng)的安全性考慮，對其的訪問控制限制在校園網(wǎng)環(huán)境，這對共享查詢系統(tǒng)來說是不適用的。因此將共享查詢系統(tǒng)提取出來，作為管理信息系統(tǒng)的一個應用子系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，保證數(shù)據(jù)的一致性，在系統(tǒng)部署上各自獨立，滿足各自的應用需求。

(2) 訪問控制。實現(xiàn)基于角色和屬性授權的訪問控制[17]。根據(jù)用戶屬性，校園網(wǎng)用戶具有更多的訪問權限，可以查看更全的數(shù)據(jù)信息，對于校園網(wǎng)用戶，“本單位儀器設備”實現(xiàn)根據(jù)角色授權的訪問控制，建立校級、院系級、實驗室級三級查詢功能，根據(jù)用戶實際工作需求，設置訪問權限，可以直接定位到用戶負責的院系或實驗室，以實現(xiàn)對所負責單位儀器設備情況的全方位監(jiān)管。

(3) 數(shù)據(jù)庫副本。采用數(shù)據(jù)庫副本而不是直接連接管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。雖然共享查詢系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)內容與管理信息系統(tǒng)大致相同，前者是后者的子集，但是沒有采用共享查詢系統(tǒng)直接連接管理信息系統(tǒng)的方式，而是采用定時從管理信息系統(tǒng)穿更新數(shù)據(jù)到共享查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方式，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通，這樣的目的是實現(xiàn)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的隔離，從而提高管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

5 結 語

加強社會服務，提高儀器設備利用率和使用效益是儀器設備管理中重要的工作依據(jù)與工作目標。信息化建設是落實規(guī)章制度、完善工作流程、共享數(shù)據(jù)資源、降低人力負擔、提高工作效率的有效方式。利用信息化方式規(guī)范實驗室與儀器設備管理，提高實驗室與儀器設備使用效率是經(jīng)過工作實踐的有效方式。實驗室與設備共享查詢系統(tǒng)的實踐與升級，建立了實驗室與共享儀器設備對外開放使用的橋梁，具有數(shù)據(jù)更新及時、用戶體驗好等特點，促進了實驗室與科研儀器設備使用效率的提高。

[1] 李小寒.加強研究提高儀器設備管理水平[J]．現(xiàn)代儀器,2009(1):52-54.

[2] 凌 輝,黃 凱.強化流程管理提高儀器設備全生命周期管理水平[J].實驗室研究與探索,2014,33(9);291-295.

[3] 張繼霞,彭紹春,史天貴,等.高等學校儀器設備的閉環(huán)管理探討[J].實驗技術與管理,2014,31(6);256-259.

[4] 史天貴,周 勇,彭紹春,等.注重激勵機制推動儀器設備開放共享[J].實驗技術與管理,2015,32(3);10-12.

[5] 彭世金,郭 平.高校大型儀器設備開放共享平臺軟件設計[J].實驗技術與管理,2015,32(7);256-260.

[6] 張?zhí)锪?徐大海,沈延斌.科研儀器設備開放共享實現(xiàn)路徑研究[J].實驗室研究與探索,2015,34(3);274-278.

[7] 宣 瑛,雷建蘭,雷群芳.高校大型儀器共享管理信息化建設研究進展[J].科教文匯,2014(27);182-183.

[8] 張黎偉.北京大學實驗室與設備信息管理服務系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].武漢大學學報(理學版)，2012(10)：224-228.

[9] 卞 晶，周勇義，邢承杰.基于三級管理模式的設備建賬系統(tǒng)設計[J].實驗技術與管理，2011,28(4)：277-279.

[10] 王洋洋, 張黎偉, 黃 凱,等. 加強信息化建設 建立儀器設備信息可追溯性管理[J]. 實驗技術與管理, 2016, 33(4)：239-242.

[11] 盛蘇英, 堵 俊, 吳 曉. 高校實驗室信息化管理的研究與實踐[J]. 實驗室研究與探索, 2012, 31(12):184-187.

[12] 王 嫻, 劉 暢, 牛 驍. 實驗教學及資源信息化管理平臺的研究與實現(xiàn)[J]. 實驗室研究與探索, 2012, 31(3):201-204.

[13] 李昌祿, 蘇寒松. 高校實驗室儀器信息化管理平臺的建設與實踐[J]. 高校實驗室工作研究, 2015(4):65-66.

[14] 廖 琪,錢俊臻,嚴 薇.高校大型儀器設備開放共享工作研究[J].實驗技術與管理,2015,32(6);8-10.

[15] 彭 偉,王江濤,趙杭美，等.基于協(xié)同理論的大型儀器設備開放共享管理系統(tǒng)[J].實驗室研究與探索,2015,34(3);284-286.

[16] 雷敬炎,鄧 敏.武漢大學儀器共享平臺校際互通建設探究[J].實驗技術與管理,2015,32(3);5-9.

[17] 王洋洋. 基于角色與屬性的設備管理信息系統(tǒng)訪問控制與實現(xiàn)[J]. 實驗室研究與探索, 2015, 34(9):273-276.

SharingandQuerySystemforExperimentalEquipmentinCollegesandUniversities

WANGYangyang,ZHANGLiwei,HUANGKai,ZHOUYongyi,ZHANGYuan

(Office of Laboratory and Equipment Management, Peking University, Beijing 100871, China)

Laboratory and equipment are both indispensable material basis for teaching, scientific research and personnel training and important parts of science and technology innovation system. With the development of strategy of invigorating the country through science and education, with the constant increase of government investment, the level of university equipment improves significantly, and the laboratory environment improves obviously. As a response to opinion of the social opening of major national scientific infrastructure and large-scale scientific instruments, we make full use of school information construction support and realize comprehensively and timely opening of the laboratory and equipment information based on role and attributes. We also design and complete the alias database scheme for equipment query. The system proposes and accomplishes the three-dimensional picture display function, and establishes a link connecting the information between the laboratory and equipment. It improves service ability of inside and outside sharing query for our lab and equipment, and improves laboratory equipment working efficiency.

laboratory information; instrument sharing; query system

G 482.0

A

1006-7167(2017)11-0259-03

2017-03-18

北京大學教育發(fā)展中心“北大研究”項目(2014)

王洋洋(1986-)，女，黑龍江牡丹江人，碩士，助理研究員，研究方向為實驗室與設備管理信息化。

Tel.：010-62751267；E-mail：wangyangyang@pku.edu.cn