馬如停， 李 琰， 饒 星， 周玉宇， 廖小建

(暨南大學(xué)a.實驗室與設(shè)備管理處;b.化學(xué)與材料學(xué)院，廣州510632)

0 引言

在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等信息技術(shù)飛速發(fā)展的新時代［1-3］，社會對人才素質(zhì)也提出了更高的要求，實驗室信息化建設(shè)需要做出一系列與時代發(fā)展相適應(yīng)的變革。多維度實驗管理平臺以滿足學(xué)生實驗需求為導(dǎo)向，從業(yè)務(wù)管理轉(zhuǎn)向人員、設(shè)備、經(jīng)費和實驗活動等實驗室多維度管理。

目前，國內(nèi)高校實驗室管理普遍存在人員不專職、信息不同步、管理方式傳統(tǒng)等問題，導(dǎo)致實驗室和設(shè)備利用率低，學(xué)生實驗學(xué)習(xí)需求得不到滿足。學(xué)生實驗活動需求日益增長，迫切需要方便查詢實驗室資源、預(yù)約實驗室和設(shè)備、延長開放時間、自主安排實驗內(nèi)容和學(xué)習(xí)項目。同時，實驗室管理涉及人、財、物等諸多內(nèi)容，亟需一個綜合管理平臺實現(xiàn)實驗室規(guī)范管理和使用效能提升，實驗室信息化現(xiàn)狀與現(xiàn)階段實驗室管理需求已經(jīng)不相適應(yīng)［4］。本文基于實驗室管理方式應(yīng)與時代發(fā)展和學(xué)生的個性需求結(jié)合［5］，應(yīng)用智慧校園思想和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建多維度高校實驗室管理平臺，突破實驗學(xué)習(xí)的時空局限，達(dá)到了實驗室的全方位管理。提高了實驗室的使用效率和服務(wù)水平。

1 高校實驗室管理信息化存在的問題

實驗室管理信息化是一項綜合性工程，涉及人員、設(shè)備、經(jīng)費、實驗活動等諸多方面，目前存在一些問題。

(1)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)孤立，信息不聯(lián)通。高校實驗室已實現(xiàn)計算機(jī)管理，各高校都建設(shè)了門戶網(wǎng)站和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，但實驗室信息化建設(shè)缺乏頂層設(shè)計，已建成的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間相互孤立，信息不同步、數(shù)據(jù)不共享。我校僅實驗室業(yè)務(wù)系統(tǒng)有8個，各系統(tǒng)建設(shè)廠家不同，賬號不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)無法聯(lián)通，給實驗室信息查詢、預(yù)約使用、數(shù)據(jù)統(tǒng)計造成諸多不便，信息的不對稱導(dǎo)致儀器設(shè)備的使用效率和共享度偏低［6］。

(2)缺乏全方位管理平臺。已建成的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)偏重儀器設(shè)備、實驗材料、運行經(jīng)費等，而實驗人員沒有相應(yīng)管理系統(tǒng)。實驗室建設(shè)項目的申報、實施、驗收和績效檢查也沒有系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范化管理和過程監(jiān)控。實驗室資源信息感知手段缺乏，實驗室資源監(jiān)測信息不能實時獲取，師生無法實時了解實驗室和設(shè)備的使用狀態(tài)，導(dǎo)致實驗室預(yù)約和使用功能不能很好發(fā)揮作用，沒有形成全方位的實驗室管理平臺。

(3)服務(wù)方式傳統(tǒng)。本科生參與科研活動日益增多，參加各類學(xué)科競賽和創(chuàng)新項目日益成為就業(yè)和深造的必備選項，這就大大增加了實驗室在空間和時間上的使用需求，但現(xiàn)有管理方式還未形成開放共享的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境。如出于安全管理需要，一般學(xué)生在實驗室做實驗，實驗室管理員或?qū)嶒灲處煴仨氃趫?，實驗技術(shù)人員受激勵機(jī)制限制，工作時間以外積極性不高［7］，學(xué)生做實驗受上班時間限制，實驗室開放程度難以滿足學(xué)生個性化實驗學(xué)習(xí)需求［8-11］，難以支撐創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

2 構(gòu)建多維度高校實驗室管理平臺

應(yīng)用智慧校園思想和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的關(guān)鍵技術(shù)，把部門業(yè)務(wù)整合與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)深度融合，針對實驗室管理信息化的現(xiàn)狀和問題，調(diào)研實驗室管理目標(biāo)、師生實驗需求和使用習(xí)慣，融合實驗室各項業(yè)務(wù)與實驗教學(xué)、學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，聯(lián)合軟件開發(fā)公司，構(gòu)建了多維度高校實驗室管理平臺，集成各業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)通，建設(shè)實驗人員、項目庫、信息統(tǒng)計等子系統(tǒng)達(dá)到全方位實驗室管理，結(jié)合門禁和遠(yuǎn)程視頻、預(yù)約和開放系統(tǒng)，突破實驗室資源訪問和使用時空局限，構(gòu)成隨時、隨需的實驗環(huán)境。實現(xiàn)實驗人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項目、實驗活動的多維度平臺化管理。

3 智慧校園內(nèi)涵特征

智慧校園是學(xué)校信息化踐行“以人為本”發(fā)展理念高級階段［12］，遵循“以服務(wù)為核心，以管理為支撐”的思路，建設(shè)“智能學(xué)習(xí)環(huán)境”，為教學(xué)、科研、管理和生活提供智能化、個性化、便捷化信息服務(wù)［13-14］。

(1)互聯(lián)互通高速。以高速多業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)支持校園中的人與人、物與物、人與物之間的數(shù)據(jù)實時傳遞，最大程度上消除時空限制［15-16］;

(2)環(huán)境全面感知。廣泛應(yīng)用各種智能感應(yīng)技術(shù)，包括光線、方位、影像、溫度、電控等，實時獲取各類監(jiān)測信息，為服務(wù)提供基礎(chǔ)信息;

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成。應(yīng)用整合、協(xié)同、開放的集約化信息架構(gòu)，全過程跟蹤、監(jiān)控，發(fā)揮資源的良好組織和整體效能;

(4)數(shù)據(jù)挖掘智能。運用云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)對智慧校園采集的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲、計算和分析，進(jìn)一步提高決策、管理、服務(wù)支持能力。

4 多維度實驗室管理平臺總體架構(gòu)

按照智慧校園功能應(yīng)用需求和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代關(guān)鍵技術(shù)手段，構(gòu)建了多維度實驗室管理平臺，總體架構(gòu)如圖1所示。

(1)感知層。感知層為各項服務(wù)提供基礎(chǔ)信息。利用智能環(huán)境感知技術(shù)，通過布設(shè)在實驗室和儀器設(shè)備上的門禁、高清監(jiān)控攝像頭、電源控制器、刷卡器等傳感器及各類應(yīng)用系統(tǒng)，對實驗室內(nèi)的人員、儀器設(shè)備、工位資源、實驗過程數(shù)據(jù)、實驗室安全狀態(tài)等信息實時全面感知，通過網(wǎng)絡(luò)層將監(jiān)測信息傳遞到服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心，運用云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)對采集的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計算和分析。

(2)網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的重要基礎(chǔ)設(shè)施。利用移動網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和校園網(wǎng)，實現(xiàn)實驗室的移動終端、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)中心、綜合管理平臺之間的互聯(lián)、互動，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)交換提供高速、全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高信息傳遞和實時服務(wù)能力。

(3)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是平臺的數(shù)據(jù)中心。完成對監(jiān)測和傳遞的各類信息進(jìn)行存儲、挖掘和分析。包括實驗室建制、儀器設(shè)備、排課信息、電子教學(xué)資源等數(shù)據(jù)，和感知層監(jiān)測的各類實時信息等動態(tài)數(shù)據(jù)。用于實驗室信息資源的實時更新和師生日常學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)需求的挖掘，進(jìn)而增強(qiáng)師生的實驗室使用體驗，改進(jìn)實驗室開放共享的服務(wù)流程，提升實驗室服務(wù)水平。

(4)應(yīng)用層。應(yīng)用層完成實驗室各項業(yè)務(wù)管理和辦理。在應(yīng)用層的設(shè)計中，充分遵循“以服務(wù)為核心，以管理為支撐”的思路，深度融合“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的全新服務(wù)理念和開放共享機(jī)制，整合實驗室各項管理業(yè)務(wù)，通過登錄平臺，達(dá)到無縫連接諸如實驗室安全培訓(xùn)考試系統(tǒng)、貴重儀器設(shè)備公共平臺、倉庫材料管理系統(tǒng)、智能門禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)、開放管理系統(tǒng)和項目庫管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，各系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、信息同步，達(dá)到實驗室全方位管理。

(5)服務(wù)層。服務(wù)層即綜合信息門戶網(wǎng)站，通過統(tǒng)一、友好的入口界面，針對不同角色的師生，提供不同的授權(quán)和個性化的信息服務(wù)。實現(xiàn)全天、全年無休的預(yù)約使用，將實驗教學(xué)中心、創(chuàng)新實驗室和一般科研實驗室全納入，實現(xiàn)平臺上實驗室均可預(yù)約使用，實驗教學(xué)項目和經(jīng)審核批準(zhǔn)的創(chuàng)新實驗、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計等項目均可預(yù)約使用實驗室和設(shè)備。并將開發(fā)移動客戶端，方便師生使用移動設(shè)備實時查詢、預(yù)約、使用實驗室各類資源。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的服務(wù)方式，提高實驗室使用效率和管理水平。

5 多維度實驗室管理平臺的構(gòu)建

依據(jù)多維度實驗室管理平臺的總體架構(gòu)，我校建設(shè)了實驗室綜合管理平臺，一期項目包含5大智能化管理模塊(見圖2):綜合信息門戶、智能門禁、遠(yuǎn)程視頻、開放管理和項目庫管理系統(tǒng)。通過開放預(yù)約和門禁、視頻系統(tǒng)共同形成開放共享、個性化實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，通過優(yōu)化兼容，整合實驗室各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，達(dá)到實驗室全方位管理，實現(xiàn)實驗室人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項目、實驗活動的多維度平臺化管理。

圖2 實驗室綜合管理平臺一期

5.1 綜合信息門戶

綜合信息門戶處于智慧校園的服務(wù)層，完成實驗室資源的數(shù)字化展示、實時信息更新與查詢，師生通過門戶網(wǎng)站系統(tǒng)能夠查詢到實驗室建制、儀器設(shè)備信息、實驗項目信息、實驗室開放狀態(tài)、實驗室使用狀態(tài)、實驗室管理制度等實驗室資源信息，幫助師生實時了解實驗室資源和使用狀態(tài)，方便辦理實驗室相關(guān)的各項業(yè)務(wù)，達(dá)到實驗室資源共享和使用效益最大化。信息門戶系統(tǒng)還整合了儀器設(shè)備管理系統(tǒng)、貴重儀器設(shè)備公共平臺、教學(xué)科研設(shè)備報修系統(tǒng)、低值品管理系統(tǒng)、倉庫材料管理系統(tǒng)、實驗項目及人員管理系統(tǒng)、實驗安全培訓(xùn)考試系統(tǒng)等各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，實現(xiàn)對實驗室的全方位管理。

5.2 智能門禁系統(tǒng)

智能門禁系統(tǒng)是智慧校園智能化、個性化服務(wù)提供的控制性功能模塊之一，門禁終端采用密碼、刷卡和鑰匙3種控門方式，即網(wǎng)絡(luò)通暢時實時認(rèn)證、斷網(wǎng)情況下脫機(jī)認(rèn)證和超級用戶認(rèn)證3種身份認(rèn)證模式，安全可靠。結(jié)合開放管理系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)約記錄、培訓(xùn)結(jié)果、信譽(yù)積分等多因素的智能分析結(jié)果控制并授權(quán)學(xué)生在指定時間段內(nèi)刷卡開門進(jìn)入實驗室，實現(xiàn)對實驗室的空閑工位和時段的自由預(yù)約和智能出入控制，結(jié)合工位和設(shè)備電源控制端為師生提供隨時、隨地、隨需的個性化服務(wù)，最大化的發(fā)揮了開放實驗室的優(yōu)點，實現(xiàn)全程無人值守化管理。

5.3 遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)

遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)是智慧校園智能環(huán)境感知系統(tǒng)的重要組成部分，實驗室裝備的遠(yuǎn)程高清視頻設(shè)備，能夠?qū)崟r獲取并傳遞實驗室高清視頻畫面，追蹤實驗室人員出入情況，隨時隨地查看實驗室工位和儀器設(shè)備使用情況，錄制優(yōu)秀的實驗教學(xué)視頻，預(yù)防危險實驗行為，預(yù)警可能的火災(zāi)和盜竊隱患，是智慧校園中重要的感知設(shè)備系統(tǒng)。

5.4 開放管理系統(tǒng)

開放管理系統(tǒng)是智慧校園中智能實驗學(xué)習(xí)環(huán)境的管理系統(tǒng)之一，結(jié)合實驗室實時資源信息和智能門禁系統(tǒng)，開放管理系統(tǒng)實現(xiàn)隨時預(yù)約實驗室和儀器設(shè)備，經(jīng)導(dǎo)師和實驗室管理員審核通過，按需自主安排實驗，方便師生不受上班時間限制，根據(jù)教學(xué)科研和自身學(xué)習(xí)需要，合理利用實驗室資源，有力支持了學(xué)生參與大創(chuàng)項目、學(xué)科競賽等個性化學(xué)習(xí)所需要的實驗活動，也提升了實驗室和設(shè)備的使用效率。

5.5 項目庫管理系統(tǒng)

項目庫管理系統(tǒng)能夠加強(qiáng)實驗室建設(shè)項目過程管理，提升實驗室建設(shè)水平和投資效益。項目庫管理系統(tǒng)涵蓋實驗室建設(shè)項目的申報、評審、實施、驗收、績效評價、轉(zhuǎn)制撤銷等完整管理流程，幫助實驗室管理部門構(gòu)建基礎(chǔ)實驗教學(xué)體系，理順實驗室管理體制，細(xì)化項目論證環(huán)節(jié)，監(jiān)控實驗室建設(shè)過程，強(qiáng)化實驗室建設(shè)項目績效考核，保障實驗室建設(shè)項目按既定流程實施，實現(xiàn)實驗室全生命周期管理。

6 結(jié)語和展望

多維度實驗室管理平臺的構(gòu)建，是高校實驗室信息化建設(shè)方向和服務(wù)理念的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)為信息化建設(shè)以實驗室全方位管理和學(xué)生實驗學(xué)習(xí)需求為導(dǎo)向。以實驗室人員、儀器設(shè)備、建設(shè)項目、實驗活動等規(guī)范化、信息化管理為目標(biāo)。實時的實驗室狀態(tài)信息、便利的實驗室預(yù)約使用環(huán)境，大大滿足了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)需求，同時，減少了實驗室管理員的管理工作量，使得實驗室管理員有更多的精力投入到教學(xué)教改上，更好指導(dǎo)學(xué)生的實驗，形成良性循環(huán)，可大大提高實驗室使用效率和管理水平。