摘要：實(shí)驗(yàn)中心各類物資和人員的聚集增加了安全管理的復(fù)雜性。在分析現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)中心信息化水平的情況下，提出使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析實(shí)驗(yàn)中心各類風(fēng)險(xiǎn)物資的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特征和公共區(qū)域師生員工的行為特征，構(gòu)建對應(yīng)的系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)方案，通過該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速自動化識別風(fēng)險(xiǎn)物資以及人員行為的各類異常狀況，并產(chǎn)生相應(yīng)的動態(tài)監(jiān)督巡視方案，提高巡視工作的目的性和有效性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室安全；監(jiān)督巡視；數(shù)據(jù)挖掘

實(shí)驗(yàn)室安全是高校建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障，與高校事業(yè)發(fā)展同等重要。隨著國家對教育、科研大力投入，高校整合各個實(shí)驗(yàn)室建設(shè)大型實(shí)驗(yàn)中心，同時各類風(fēng)險(xiǎn)物資和人員在實(shí)驗(yàn)中心的集中整合也增加了實(shí)驗(yàn)中心安全管理的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)中心安全事故時有發(fā)生。因此，建立更為科學(xué)的實(shí)驗(yàn)中心安全管理系統(tǒng)十分必要和緊迫。

近些年來，高校實(shí)驗(yàn)中心安全管理工作得到越來越多的重視，雖然很多高校也根據(jù)學(xué)校自身的特征制定了一系列的管理措施，但是實(shí)驗(yàn)室安全事故仍然時有發(fā)生。究其原因，高校實(shí)驗(yàn)室安全管理存在人員信息化管理模式落后、危險(xiǎn)品信息化管理主要體現(xiàn)在采購環(huán)節(jié)而缺乏實(shí)時狀態(tài)信息、缺乏人員和風(fēng)險(xiǎn)物資的痕跡管理信息等問題[1]。當(dāng)然，目前以信息技術(shù)為支撐、以PC和智能手機(jī)為工具、以移動后勤或掌上后勤為主要形式的高校實(shí)驗(yàn)中心管理模式正在逐漸興起，數(shù)字化革命正在推動高校實(shí)驗(yàn)中心管理觀念的變革[2]。為了提高高校實(shí)驗(yàn)中心管理水平，前人已經(jīng)做了較多的工作，比如校園網(wǎng)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)室管理體系設(shè)計(jì)[3]、實(shí)驗(yàn)室綜合管理平臺的構(gòu)建等[4]。這些成果促進(jìn)了信息化技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用，但是這些應(yīng)用主要側(cè)重于對實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備的管理，對基于信息化技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中心安全管理缺乏深入研究。

已有學(xué)者通過對當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室安全管理工作中存在問題的分析研究，探索構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室安全管理常效保障體系，保障師生員工的人生和財(cái)產(chǎn)安全[5]；提出使用信息化手段加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全的源頭監(jiān)管，監(jiān)督危險(xiǎn)物資的狀態(tài)[6]。部分學(xué)者使用信息化技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)巡視員監(jiān)督子系統(tǒng)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室巡視效率[7]。同時許多新的技術(shù)也逐漸應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室安全管理工作中，比如構(gòu)建一種基于ZigBee技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，從而構(gòu)建了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的監(jiān)測[8]；在物聯(lián)網(wǎng)原理研究基礎(chǔ)上，利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)線下實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的采集與傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的在線管控[9]。這些工作充分體現(xiàn)了信息化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中心安全管理中的有效性，但是這些新技術(shù)的應(yīng)用依然缺乏對于風(fēng)險(xiǎn)物資狀態(tài)的智能化分析和對于師生員工行為模式的智能分析。為此，本文提出使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究風(fēng)險(xiǎn)物資的狀況和師生員工的行為特征，并自動生成對應(yīng)的安全巡視方案。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在企業(yè)人力資源管理中已經(jīng)取得了部分成功應(yīng)用，比如采用決策樹分類算法，將決策樹模型用于人力資源管理中[10]；采用自相關(guān)組成成分法挖掘人力資源信息，實(shí)現(xiàn)人力資源優(yōu)化建模[11]。本文通過使用構(gòu)建基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中心動態(tài)巡視系統(tǒng)，根據(jù)對風(fēng)險(xiǎn)物資狀態(tài)和人員行為信息的挖掘分析，提出動態(tài)實(shí)驗(yàn)中心巡視方案，提高巡視效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

按照設(shè)計(jì)要求，整個系統(tǒng)由多個無線個人卡片傳感器、一個個人行為數(shù)據(jù)庫、一個資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫、一個人員信息數(shù)據(jù)庫、和一個數(shù)據(jù)分析與管理終端組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

其中資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫用于同步校內(nèi)資產(chǎn)管理部門數(shù)據(jù)庫，分類記錄化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)物資、生物風(fēng)險(xiǎn)物資、輻射風(fēng)險(xiǎn)物資和其他易燃物資的校內(nèi)狀態(tài)，記錄對應(yīng)的進(jìn)出實(shí)驗(yàn)中心時間。人員信息數(shù)據(jù)庫包括實(shí)驗(yàn)中心的教師、學(xué)生和管理人員信息及其對應(yīng)的權(quán)限。通過在實(shí)驗(yàn)中心的各個公共區(qū)域部署人員卡片傳感器采集實(shí)驗(yàn)中心人員的行為信息并通過網(wǎng)絡(luò)存儲在人員行為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)分析終端主要用于通過數(shù)據(jù)挖據(jù)方法發(fā)現(xiàn)物資和人員行為的異常，并生成對應(yīng)的安全巡視計(jì)劃。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析

軟件設(shè)計(jì)遵守三層架構(gòu)體系，通過業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高內(nèi)聚低耦合特性，從而為系統(tǒng)未來的功能擴(kuò)充和維護(hù)創(chuàng)造便利條件。結(jié)合實(shí)踐管理體會，本文對各層次的內(nèi)部進(jìn)一步細(xì)化，形成如圖2所示軟件的三層架構(gòu)體系圖。

表示層位于最外層（最上層），最接近實(shí)驗(yàn)中心管理人員。用于為管理人員顯示系統(tǒng)處理后的有效數(shù)據(jù)和接收輸入的數(shù)據(jù)，為管理人員提供一種交互式操作的界面。表示層可以劃分為系統(tǒng)界面外觀層和系統(tǒng)界面規(guī)則層，外觀層用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)界面功能，而規(guī)則層主要用于接收外觀層信息并調(diào)用對應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯結(jié)構(gòu)。

業(yè)務(wù)邏輯層的功能主要集中在巡視方案相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)、行為數(shù)據(jù)挖掘等與動態(tài)巡視業(yè)務(wù)需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也承擔(dān)人員與資產(chǎn)關(guān)系信息相關(guān)流程的實(shí)現(xiàn)。作為本系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，業(yè)務(wù)邏輯層分為兩大功能模塊，其中人員與資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)邏輯包括接口層和業(yè)務(wù)層，并且和動態(tài)巡視方案業(yè)務(wù)邏輯公用數(shù)據(jù)庫訪問層。數(shù)據(jù)訪問層用于實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的連接、查詢和各種更新操作。通過訪問數(shù)據(jù)庫中的人員行為信息和物資變動信息，使用數(shù)據(jù)挖掘方法發(fā)現(xiàn)人員的異常行為或是物資的異常變動，在日?；狙惨暬A(chǔ)上增加動態(tài)巡視，并將巡視方案通過方案制訂接口層提交表示層。

數(shù)據(jù)層用于存儲本系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫、人員信息數(shù)據(jù)庫和人員行為數(shù)據(jù)庫，同時數(shù)據(jù)層需要同步學(xué)校資產(chǎn)管理部門、人事部門和學(xué)工部門的數(shù)據(jù)庫，實(shí)時更新物資、教工和學(xué)生的相關(guān)狀態(tài)信息。

3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合我校工學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心對實(shí)驗(yàn)室日常管理要求，通過分析現(xiàn)有常見實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)隱患，設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)物資日常監(jiān)督與異常挖掘系統(tǒng)、師生行為異常數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)和巡視人員管理系統(tǒng)等三個子系統(tǒng)，共九個主要功能模塊，詳細(xì)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

巡視人員管理系統(tǒng)主要用于管理實(shí)驗(yàn)中心相關(guān)工作人員，包括基本信息和相關(guān)巡視日志，用于對實(shí)驗(yàn)中心巡視人員績效考核。動態(tài)巡視方案管理系統(tǒng)包括風(fēng)險(xiǎn)物資日常監(jiān)督與異常挖掘子系統(tǒng)和師生行為異常數(shù)據(jù)挖掘子系統(tǒng)。風(fēng)險(xiǎn)物資日常監(jiān)督與異常挖掘子系統(tǒng)主要用于對存在化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)、生物風(fēng)險(xiǎn)、輻射風(fēng)險(xiǎn)和其他易燃風(fēng)險(xiǎn)物資的狀態(tài)監(jiān)督，包括進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中心時間、滅失時間、轉(zhuǎn)出時間、存儲地點(diǎn)、責(zé)任人等相關(guān)信息；挖掘風(fēng)險(xiǎn)物資的時空轉(zhuǎn)換特征，識別異常狀態(tài)并產(chǎn)生對應(yīng)的巡視方案。師生行為異常數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)除了師生基本信息管理功能之外，主要用于挖掘師生出入實(shí)驗(yàn)室的時間特征、分析人員在實(shí)驗(yàn)中心各個公共區(qū)域出現(xiàn)特征，對系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的人員異常行為生產(chǎn)對應(yīng)的巡視方案，預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

4 總結(jié)

隨著高校的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)中心各類物資與人員愈發(fā)集中，安全風(fēng)險(xiǎn)快速增加。本文提出使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析各類風(fēng)險(xiǎn)物資的狀態(tài)轉(zhuǎn)換特征，自動識別安全隱患，加強(qiáng)巡視目的性，能夠有效加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)物資的管控；同時本文提出使用分析實(shí)驗(yàn)中心公共區(qū)域師生員工的行為特征，分析中心不同實(shí)驗(yàn)室成員的行為規(guī)律，自動識別存在安全隱患的異常行為，并快速生成巡視方案，提高巡視效率。本文提出的實(shí)驗(yàn)中心動態(tài)監(jiān)督巡視系統(tǒng)能夠降低大型實(shí)驗(yàn)中心的巡視人員班次，并提高巡視效率，降低實(shí)驗(yàn)中心安全風(fēng)險(xiǎn)。

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作者簡介：

李中華（1967—），男，江蘇鹽城，碩士，院總務(wù)處處長，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室安全管理等。