田志剛，郭子萌，馮利利，佟瑞鵬

（中國礦業(yè)大學（北京）a.資產(chǎn)與實驗室管理處；b.應急管理與安全工程學院，北京 100083）

0 引言

近年來，隨著我國高等教育快速發(fā)展，高校實驗室的數(shù)量和質(zhì)量急速躍升，為學校教學實踐和科研創(chuàng)新起到了重要支撐作用，但與此同時，因高校實驗存在種類多樣性、人員流動性、布局分散性和研究探索性等原因，實驗安全風險防控難度較大，時有發(fā)生的各類實驗室安全事故和事件使高校面臨較大威脅，且引起了社會普遍關注和國家高度重視。從2015 年“8.12 天津港特大爆炸事故”后，國家對安全生產(chǎn)提出更高更嚴的要求，教育部也逐年加大對全國高校實驗室安全督查檢查力度，先后經(jīng)歷了起步、鞏固、擴大和提升幾個階段，對提升高校實驗室安全管理水平起到了推動作用。近年來，全國高校通過專項檢查整改彌補了長時期的安全管理歷史欠賬，但實驗室安全作為學校大安全的一個重要組成部分，是一項特殊而漫長的工程，當前很多高校仍未將實驗室安全相關的風險因素、管控環(huán)節(jié)統(tǒng)籌銜接，出現(xiàn)責任劃分不清、重點危險源監(jiān)管不到位、安全教育不充分、條件保障不足和安全制度針對性不強等問題，使高校實驗室安全工作仍面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，如何從高校自身管理特點出發(fā)，系統(tǒng)化管控高校實驗室安全，提升實驗室安全綜合治理水平，是當前高校所面臨的重要關鍵課題。

1 高校實驗室安全管控研究熱點

近年來，實驗室安全事故頻頻發(fā)生。不僅嚴重影響著校園安全，而且廣受社會各界關注。2001～2021年間，全國高校實驗室發(fā)生的126 起實驗室安全事故共造成20 人死亡、107 人受傷，事故類型主要分為火災事故、爆炸事故、中毒事故、機械傷害事故、觸電事故和其他［1］。在如此多事故背后，針對高校實驗室安全領域的研究越來越成為熱點。

1.1 高校實驗室安全研究文獻出版趨勢

隨著國家宏觀監(jiān)管力度不斷加強和學校自身面臨安全管控迫切要求，高校實驗室安全相關研究逐漸激增，實驗室事故的頻發(fā)，迫使實驗室安全的研究成為熱點話題［2］。通過梳理近十年（2012～2021 年）高校實驗室安全領域已發(fā)表的文獻，以Web of Science 為網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)庫，將“高校實驗室安全管理（university laboratory safety management）”“高校實驗室事故致因（cause of university laboratory accident）”“高校實驗室風險評估（university laboratory safety risk assessment）”作為檢索式，檢索發(fā)現(xiàn)到了2185 篇文獻，這些文獻直觀反映出近年來此領域愈加受各界管理者和學者所重視，特別是2018 年后呈顯著增長的態(tài)勢，全球高校實驗室安全研究文獻的出版趨勢如圖1 所示。

圖1 全球高校實驗室安全研究文獻的出版趨勢

1.2 高校實驗室安全研究關鍵詞分析

關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡，可有助于識別該知識領域內(nèi)出現(xiàn)的重要關鍵詞，同時提取該領域的主要研究主題，可說明這些出版物的關鍵詞是如何聚集在一起的。節(jié)點的大小表示關鍵詞所出現(xiàn)的頻率，節(jié)點與節(jié)點之間的重合表示關鍵詞在網(wǎng)絡上一起出現(xiàn)的次數(shù)。本文使用VOS軟件，可視化展現(xiàn)高校實驗室安全研究文獻的關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡，如圖2 所示。

圖2 高校實驗室安全研究文獻的關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡

由圖2 可知，近十年高校實驗室安全領域的研究主要是圍繞“風險（risk）”“行為（behavior）”“事故（accident）”3 個集群展開的。

關鍵詞隨時間演化進程，在一定程度上可以反映該研究領域的演化路徑。時間網(wǎng)絡圖在時間的維度上展示了高校實驗室安全的關鍵詞分析。節(jié)點的大小表示關鍵詞所出現(xiàn)的頻率，節(jié)點的顏色代表了關鍵詞所發(fā)表的年份，高校實驗室安全研究文獻關鍵詞時間網(wǎng)絡，如圖3 所示。

圖3 高校實驗室安全研究文獻關鍵詞時間網(wǎng)絡

由圖3 可知，近十年關于實驗室安全的研究正趨向于信息化風險評估（risk assessment of informatization）、信息化管理系統(tǒng)（management system of informatization）等研究領域。因此，運用信息化提升實驗室安全管理的新模式是當前較為關注的熱點。

2 高校實驗室安全管控“六個維度”

高校實驗室安全管控是一個相對復雜的總系統(tǒng)，如何將信息化理念和手段運用于此領域，使高校降低安全風險，提升實驗室的安全等級水平，需要結(jié)合高校實驗室安全特點開展針對性設計。為便于分析研究，我們將高校實驗室安全管控劃分為重點實驗安全、安全制度體系、安全責任體系、安全教育培訓、安全條件保障和特種設備體系“六個維度”的子系統(tǒng)，并對各子系統(tǒng)的管控對策要點分別作出闡釋，為高校實驗室安全信息化管控實施創(chuàng)造體系條件。

2.1 重點實驗分類分級管理

高校應根據(jù)學科分類，對不同學科和專業(yè)的實驗室分類管控、精準管控，應突出加強對化學、生物、輻射、機電等重點實驗的安全管理［3］。化學類實驗應高度關注危險化學品、氣體鋼瓶、高溫高壓設備、實驗操作及危險廢棄物管理；生物類實驗應高度關注病原微生物采購、保管及實驗室動物安全等；輻射類實驗室應當高度關注實驗物品的采購運輸、放射性廢棄物暫存、輻射類實驗資質(zhì)、人員操作許可等過程管理；機電類實驗室應當高度關注機械、電氣、激光和粉塵等危險因素安全管理，做好實驗環(huán)境保護和個體防護工作［4］。重點實驗安全管控要點，如圖4 所示。

圖4 重點實驗安全管控要點

2.2 實驗管控制度制定執(zhí)行

安全管控制度的制定涉及政府和高校兩個層面。國家、地方政府要盡可能結(jié)合高校教學科研活動特點，出臺區(qū)別于企業(yè)的、適用于高校的各類安全管理政策和標準。高校應在遵守國家、地方政府制定的相關法律、法規(guī)和規(guī)范、規(guī)定的前提下，結(jié)合自身特點和實際，不斷完善形成“層級明確、重點突出、獎懲分明”的實驗室安全管理規(guī)章制度體系，高校須嚴格規(guī)范執(zhí)行［5］。目前，我國高度重視實驗室安全，先后出臺了《高等學校重點實驗室建設與管理暫行辦法》《高等學校實驗室工作規(guī)程》等規(guī)章制度和GB／T 27476—2014《檢測實驗室安全》、GB／T 31190—2014《實驗室廢棄化學品收集技術規(guī)范》、GB 19489—2004《實驗室生物安全通用要求》等國家標準［6］。地方政府要在上述規(guī)定和規(guī)范的基礎上，結(jié)合高校實驗活動實際情況，查漏補缺，對國家規(guī)定和規(guī)范沒有涉及到和具體說明的內(nèi)容進行補充。實驗室安全制度管控要點，如圖5 所示。

圖5 實驗室安全制度管控要點

2.3 業(yè)務管理責任壓實落細

高校應明確有處級職能部門作為實驗室安全的主管部門，其他各有關職能部門協(xié)同共管［7］。不僅如此，高校應嚴格落實《安全生產(chǎn)法》中“管業(yè)務必須管安全”的要求，對實驗室安全工作相關的保衛(wèi)、教務、科研、研究生管理、人事等職能部門清晰界定安全職責分工，形成“機構(gòu)健全、橫縱到底”的安全責任體系［8］。實驗室安全責任管控要點，如圖6 所示。

圖6 實驗室安全責任管控要點

2.4 安全素養(yǎng)教育持續(xù)深入

高校應根據(jù)現(xiàn)行的國家、教育部相關規(guī)范，高度重視實驗室安全教育，結(jié)合學校實驗室安全工作具體情況，構(gòu)建形式多樣、內(nèi)容豐富、具有針對性的實驗室安全教育培訓體系［9］，著重從安全培訓教育、安全應急演練、安全文化創(chuàng)建等方面深入開展安全教育，并廣泛收集師生和專家學者的建議，對現(xiàn)有的安全教育體系進行優(yōu)化和改進［10］。實驗室安全教育管控要點，如圖7 所示。

圖7 實驗室安全教育管控要點

2.5 條件保障措施加大夯實

高校需在人員隊伍、支持經(jīng)費、硬件軟件及環(huán)保設施等方面加大配備和投入，夯實實驗室安全全方位保障能力［11］。同時加強在危險源辨識、安全巡檢、隱患整改安全巡檢保障，并針對重點實驗制定基于自身的“資源可控、操作可達”的應急預案，做好充分的危機應對條件保障［12］。實驗室安全保障管控要點，如圖8所示。

圖8 實驗室安全保障管控要點

2.6 特種設備跟蹤閉環(huán)管控

高校應加強實驗特種設備的安全管理，包括高壓設備、高溫、制冷設備、起重設備和專用車輛設備。對特種設備的安全管理，應從設備使用資質(zhì)許可、特種設備使用場所、使用操作規(guī)程等方面做實做細，從采購、使用、管理到設備報廢，實現(xiàn)特種設備的生命全周期管理，對特種設備安全狀況持續(xù)關注、跟蹤管理，形成可追溯的全過程信息記錄［13］。實驗室特種設備管控要點，如圖9 所示。

圖9 實驗室特種設備管控要點

3 高校實驗室安全風險仿真模擬

在對以上“六個維度”子系統(tǒng)的管控體系要點闡述的基礎上，還需進一步針對子系統(tǒng)之間及其與管控總系統(tǒng)的反饋關系深入探索信息化管控實施的針對性和計劃性。由于高校實驗室安全是一個完整、有機的復雜系統(tǒng)，我們可以運用系統(tǒng)動力學的仿真方法優(yōu)勢，對其各子系統(tǒng)的要素邏輯關系、風險傳導過程及影響程度大小等問題開展具體分析研究。

3.1 實例選取

為便于分析，本文選取了11 所高校作為實例進行模型仿真模擬。11 所樣本高校在學校特色、學科類別、實驗室類型等方面均具有一定的代表性。具體來講，以學校特色分類，樣本包括全國重點、“雙一流”高校9 所，地方重點高校2 所；以學科類別分類，樣本包括理工類高校5 所，綜合類高校4 所，師范類高校2所；在實驗室類型方面，樣本高校涵蓋了化學、生物、輻射、機電、土木、特種設備等各種類型；在隸屬關系方面，樣本包括教育部直屬高校7 所、工信部高校2 所、教育部與省合建高校2 所。

3.2 各子系統(tǒng)的實際作用率

本文選取的“六個維度”子系統(tǒng)并不是獨立的，并不是其中一個子系統(tǒng)安全就能保證高校實驗室安全，只有子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)時，高校實驗室安全才能達到本質(zhì)安全，各個子系統(tǒng)在高校實驗室安全保障中的作用和影響程度不盡相同。通過設置6 種不同的模擬情景對子系統(tǒng)的實際作用率進行分析［14］，實際作用率是指調(diào)控某個子系統(tǒng)各因子增加量增加至一定值，其他子系統(tǒng)增加量保持不變的情況下，對比分析調(diào)控某個子系統(tǒng)各因子增加量變動的前后實驗室安全風險總水平值的變化情況，仿真得到增加各子系統(tǒng)相同增加量時實驗室安全風險總水平值的變化情況。11 所高校實驗室安全各子系統(tǒng)實際作用率，如圖10 所示。

圖10 高校實驗室安全各子系統(tǒng)實際作用率

3.3 影響程度分析

通過對比分析發(fā)現(xiàn)，11 所高校對于6 個子系統(tǒng)的敏感性趨勢較基本一致表現(xiàn)為：重點實驗安全風險子系統(tǒng)＞安全制度體系子系統(tǒng)＞安全責任體系子系統(tǒng)＞安全教育體系培訓子系統(tǒng)＞安全條件保障子系統(tǒng)＞特種設備安全風險子系統(tǒng)。通過以上11 所高校實驗室安全風險仿真分析，驗證了實驗室安全管理過程中，高校應注重不同子系統(tǒng)的特征，以信息化為手段，針對性、計劃性實施管控措施。

4 高校實驗室安全立體化管控對策及應用

4.1 立體化管控對策設計思路

基于以上高校實驗室安全“六個維度”管控體系闡釋和仿真模擬分析，進而將高校實驗室安全信息化管控集合形成一個總系統(tǒng)，可提出立體化管控設計總體思路為：建立實驗室安全管理“數(shù)據(jù)中臺”，打造“實驗室安全生態(tài)”，從而實現(xiàn)對實驗室房間信息、分級分類、重要危險源、實驗人員、實驗記錄、實驗資質(zhì)、實驗規(guī)程、準入培訓、制度及責任落實等重要信息的“大數(shù)據(jù)管理”，以發(fā)揮數(shù)據(jù)的監(jiān)測、分析、預警及決策作用［15］；將實驗室安全管理由原先“管理者單向管控”向“相關方全員參與治理”轉(zhuǎn)變，依托信息技術、人工智能構(gòu)建多功能、交互式、研判型管控平臺，實現(xiàn)全員、全程、全要素立體化管控［16］。高校實驗室安全立體化管控架構(gòu)，如圖11 所示。

圖11 高校實驗室安全立體化管控架構(gòu)

4.2 立體化管控對策實施原則

（1）業(yè)務流程梳理再造。在現(xiàn)有管理方式下，高校需設定準確的安全定位，全面收集實驗室安全各參與方的意見建議，并以信息化為驅(qū)動，對實驗室安全管理模式進行深度的流程再造和業(yè)務梳理，搭建實驗室安全管控平臺［17］。

（2）統(tǒng)籌規(guī)劃分步實施。高校要結(jié)合自身事業(yè)發(fā)展規(guī)劃和智慧校園等規(guī)劃，制定出符合國家戰(zhàn)略和學校實際的立體化管控中長期詳細規(guī)劃，突出重點和迫切需求，合理設定科學、合理的分期實施方案。

（3）技術改進適時調(diào)整。立體化管控實施過程中要充分運用當前互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等關鍵技術，實現(xiàn)實驗室安全管理的“硬軟結(jié)合”，同時也要預留出適應遠期規(guī)劃的通訊數(shù)據(jù)標準和拓展接口，保持管控系統(tǒng)的可持續(xù)性［18］。

4.3 立體化管控對策實踐應用

以本文作者所在高校為例，在此架構(gòu)統(tǒng)領下，分期規(guī)劃實施，已先后建成化學品管理平臺、實驗室安全教育平臺、實驗室安全巡檢平臺和實驗室危險源管控平臺，正在設計構(gòu)建中的實驗室信息管理（LIMS）平臺將對總系統(tǒng)進行科學補充，最終形成云平臺閉環(huán)。各平臺架構(gòu)和功能如下：

（1）化學品綜合管理平臺?；瘜W品綜合管理平臺主要用于化學品（含氣體鋼瓶）的申購、入校、入庫、領用、盤點、巡檢和處置，包括化學品線上申購、分級分類審批、訂單簽收、訂單驗收、訂單領用、訂單統(tǒng)計分析、廢棄物管理等功能。化學品管理平臺架構(gòu)、見圖12。

圖12 化學品綜合管理平臺架構(gòu)

（2）實驗室安全教育平臺。實驗室安全教育平臺具有實驗室安全知識、政策法規(guī)教育培訓及實驗室安全準入考試功能。安全知識板塊涵蓋通識類、危險化學品安全、建筑與土木安全、消防安全、電氣安全、機械安全、礦業(yè)安全、地質(zhì)安全、輻射安全、環(huán)境安全、特種設備、衛(wèi)生保健等十二類內(nèi)容；政策法規(guī)板塊分為國家級政策法規(guī)、上級管理部門政策法規(guī)、校級規(guī)章制度。實驗室安全教育考試系統(tǒng)板塊，是學校建立實驗室安全準入工作機制的一個平臺，具有題庫管理、自測管理、試卷管理與考試管理等功能。實驗室安全教育平臺架構(gòu)及安全教育流程，見圖13。

圖13 實驗室安全教育平臺架構(gòu)及流程

（3）實驗室安全巡檢平臺。實驗室安全巡檢平臺對每次安全檢查發(fā)現(xiàn)的各類隱患予以單位內(nèi)網(wǎng)上通報，線上跟蹤整改進程，將信息技術與實驗室安全檢查工作相融合，形成線上線下實驗室安全閉環(huán)管理。功能包含：實驗室信息維護、安全巡檢任務下發(fā)、巡檢情況匯總、實驗室整改跟蹤等。實驗室安全巡檢平臺架構(gòu)及功能展示，如圖14 所示。

圖14 實驗室安全巡檢平臺架構(gòu)

（4）實驗室危險源管控平臺。實驗室危險源管控系統(tǒng)以實驗室房間為單位，將實驗室高溫高壓設備、氣體鋼瓶、危險化學品等進行集成管理，可實現(xiàn)實驗室危險源的智能化、安全化、可視化管理。具有實驗室危險源信息管理、GIS定位管理、權(quán)限管理、危險源監(jiān)控、報警記錄、統(tǒng)計分析等功能。實驗室危險源管控平臺架構(gòu)及功能展示，如圖15 所示。

圖15 實驗室危險源管控平臺架構(gòu)及界面展示

4.4 立體化管控對策應用效果

基于信息化的立體化管控對策實施以來，已將校級發(fā)布的28 個各類管控制度規(guī)定內(nèi)嵌入各子平臺，并陸續(xù)實現(xiàn)平臺間的數(shù)據(jù)共享對接，年度平均信息化數(shù)據(jù)總量26.62 萬Mb，年度訪問總量148 萬人次，為提升作者所在高校的實驗室安全管理水平起到了顯著的推動作用，學校管理實踐經(jīng)驗也受到社會關注，《中國科學報》和科學網(wǎng)以《實驗室安全“求解”》［19］為題刊登報道。學校實施立體化管控對策的應用效果主要體現(xiàn)在：

（1）以“全程追蹤”為標準的化學品管理平臺率先在北京市高校實施了管制類?；稲FID 電子追蹤，作為落實“公安部令第154 號”有關易制爆?；妨飨蚬芾淼牡湫蛦挝?，學校先后參與了北京市地方標準《劇毒、易制爆危險化學品電子追蹤管理規(guī)范》（DB11／T 1904—2021）初審和終審，該地方標準在全國具有引領示范效應，已于2022 年4 月1 日起正式實施。同時，學校?；穾旌突瘜W品管理平臺先后迎接北京大學、清華大學等十余所國內(nèi)知名高校專家參觀訪問和交流。

（2）以“分級分類”為抓手的危險源管控平臺已實現(xiàn)對學校69 間一級、110 間二級、326 間三級管控實驗室危化品、氣體鋼瓶、高溫高壓及特種設備的GIS可視化管控。同時，學校在此基礎上完善了一系列實驗室“建（新建、改建、擴建）”“立（科研項目立項、研究生開題立項）”“開（新開實驗）”購“危險實驗品采購”等重點環(huán)節(jié)的風險評估配套實施細則，增強了學校、學院的安全管控和應急處置能力。

（3）以“全員參與”為宗旨的實驗室安全教育平臺實施3 年來，通過設置必修、選修課程，面向18 566名學生、348 名實驗管理人員和160 名新入校教職實施實驗室安全準入教育，分別從通識、專業(yè)不同角度定制培訓考試方案，對學校能源、礦加、應化、環(huán)境、安全、地質(zhì)、機械、電氣、材料、力學、土木、巖土等實驗參與人員進行實驗技能和演練實操等精準化培訓。

（4）以“閉環(huán)銷號”為目標的實驗室安全巡檢平臺實施以來，已形成常態(tài)化的巡檢機制，學校成立由27 名行業(yè)專家組成的實驗室安全督導組和10 名研究生組成的實驗室安全巡查組，確保校級檢查年度不少于8 次、院級檢查年度不少于12 次、一級風險實驗室自查每月不少于2 次，通過平臺、手機APP 實現(xiàn)安全隱患的整改下達、進度審核和復查，實現(xiàn)安全隱患整改限時閉環(huán)銷號。

我校將重點實驗管理、安全制度執(zhí)行作為靶向，安全責任落實、安全教育深入作為前提，安全條件提升、特種設備跟蹤作為保障，實施實驗室安全的宏觀、中觀、微觀聯(lián)動管理，幾年來實驗室安全事故（事件）接警、接報次數(shù)呈逐年下降趨勢。在主管部門實驗室安全現(xiàn)場檢查中，隱患數(shù)低于被檢查高校平均水平，且逐年下降比率為13.6%。

5 結(jié)語

結(jié)合實驗室安全領域研究趨勢，運用系統(tǒng)動力學仿真模擬結(jié)果，提出高校實驗室立體化管控對策，各子平臺的設計、運行均以總“安全云平臺”為伺服對象，平臺間保持功能相對獨立、數(shù)據(jù)可交換傳遞的有機聯(lián)系，已初步實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時調(diào)取、預警和分析的目標。隨著信息技術和人工智能的快速發(fā)展，可以借助AI、AR、VR等技術手段，將以上各平臺深入整合，并集成為功能更強、更便捷的信息化平臺，構(gòu)建更為智能化的高校實驗室安全管控體系，不斷提升高校實驗室安全等級水平。