趙健 夏海杰 楊韜 吳志剛 凌平 楊松楠

(1.遼寧省重要技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)基地建設(shè)工程中心 遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)管理辦公室 遼寧 沈陽(yáng) 110015; 2.沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院建筑與規(guī)劃系 遼寧沈陽(yáng) 110167; 3.遼寧工業(yè)大學(xué) 資產(chǎn)與設(shè)備管理處 遼寧 錦州 121001)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科技投入的力度不斷加強(qiáng)。國(guó)家財(cái)政經(jīng)費(fèi)投入的持續(xù)增加，使我國(guó)高校和科研院所科研儀器規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2020 年底，我國(guó)高校和科研院所大型科研儀器總量超過(guò)12萬(wàn)臺(tái)（套），總原值超過(guò)1 800 億元[1]，這在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、開(kāi)發(fā)出高水平科研成果等方面都發(fā)揮著重要作用，同時(shí)也大大促進(jìn)了國(guó)家的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但目前高校和科研院所大型儀器設(shè)備的使用現(xiàn)狀并不理想，設(shè)備閑置、低利用率、投資效益較差等現(xiàn)象普遍存在[2-3]。并且高校和科研院所各單位之間仍存在統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制缺乏、條塊分割、重復(fù)購(gòu)置、使用效率低等問(wèn)題。各省級(jí)大型儀器共享平臺(tái)與各高校大型儀器共享平臺(tái)的組建對(duì)于解決這些問(wèn)題意義重大[4-6]。

隨著國(guó)內(nèi)各地大型儀器共享平臺(tái)的建立，部分問(wèn)題也隨之暴露出來(lái)。目前，國(guó)內(nèi)大型儀器共享平臺(tái)更側(cè)重于對(duì)儀器的預(yù)約與共享數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。在大型儀器監(jiān)控，特別是實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控方面相對(duì)薄弱。平臺(tái)系統(tǒng)很少能夠?qū)崿F(xiàn)與終端監(jiān)控相結(jié)合，在儀器設(shè)備的使用過(guò)程管理、溯源維護(hù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能上不能很好地滿足儀器監(jiān)管的需要[7]。因此，將各個(gè)大型儀器共享平臺(tái)與終端監(jiān)控系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)，已成為目前大型儀器共享平臺(tái)建設(shè)亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，儀器所在單位的各級(jí)管理部門(mén)在進(jìn)行共享評(píng)價(jià)考核時(shí)，都需要獲取參與共享的大型儀器的共享機(jī)時(shí)與使用機(jī)時(shí)，而這些數(shù)據(jù)信息報(bào)送以手工填報(bào)居多，存在數(shù)據(jù)更新不及時(shí)、數(shù)據(jù)精度不足、報(bào)送信息不完整等情況。因此，獲取儀器使用信息的方法也有待改進(jìn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些高校和企業(yè)開(kāi)始研發(fā)大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的出現(xiàn)，使大型儀器共享平臺(tái)與終端監(jiān)控系統(tǒng)得以緊密結(jié)合起來(lái)，從而可以更加準(zhǔn)確、客觀地獲取大型儀器使用情況的具體信息。付清林等人[8]設(shè)計(jì)了一款基于MSP430 單片機(jī)的大型儀器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型儀器設(shè)備基本運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。鄧曉東等人[9]報(bào)道了中國(guó)醫(yī)科大學(xué)資產(chǎn)管理處處長(zhǎng)龐希寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“儀器設(shè)備使用狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)”，該系統(tǒng)的核心技術(shù)即最新的射頻通信及電流信號(hào)識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。譚海燕等人[10]應(yīng)用前端感知器、ZigBee 短距離無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)大型儀器設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)信息采集，同時(shí)接收來(lái)自因特網(wǎng)的控制信息，完成相應(yīng)操作，能較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)大型儀器設(shè)備的管理，保障儀器設(shè)備的安全運(yùn)行，提高維護(hù)水平，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。四川省科學(xué)器材公司研發(fā)出一種儀器運(yùn)行檢測(cè)分析儀，該設(shè)備采用低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控儀器開(kāi)機(jī)等狀態(tài)為科研儀器與設(shè)備使用效率提供數(shù)據(jù)支撐。

1 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)概況

1.1 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于遠(yuǎn)程監(jiān)控大型儀器使用狀況的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的基本功能是儀器設(shè)備監(jiān)管和實(shí)時(shí)使用數(shù)據(jù)記錄。目前，在此基礎(chǔ)上，此系統(tǒng)已發(fā)展成為集大型儀器設(shè)備的預(yù)約、設(shè)備授權(quán)使用、用戶持卡開(kāi)機(jī)、機(jī)時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目成本核算、設(shè)備檔案管理等要素為一體的軟硬件集成產(chǎn)品。

現(xiàn)有較為完備的系統(tǒng)一般由相關(guān)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)一般包括監(jiān)控與控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)以及用戶終端，其中監(jiān)控與控制設(shè)備包含門(mén)禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大型儀器監(jiān)管（控電）設(shè)備，用以保證大型儀器設(shè)備的使用安全和信息化管理。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心部分，包括軟件服務(wù)器、有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，其中軟件服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自身的軟件更新、信息傳送，并通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制、傳輸命令。用戶終端包括手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、PC機(jī)等。軟件系統(tǒng)一般包含系統(tǒng)管理軟件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)等。系統(tǒng)管理軟件可以實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)/準(zhǔn)入、預(yù)約/審核、計(jì)費(fèi)/收費(fèi)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告/數(shù)據(jù)、監(jiān)控/維護(hù)等功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，對(duì)系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢、備份等操作。

1.2 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)種類

按照監(jiān)控模式來(lái)分，現(xiàn)有的大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下幾種。

1.2.1 電源監(jiān)控

電源監(jiān)控是對(duì)網(wǎng)上運(yùn)行的電源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控。雖然可以做到減少人工記錄、提高維護(hù)水平的作用[11]，但是對(duì)于一些特殊類型的設(shè)備，尤其是精密儀器設(shè)備，如氣相色譜儀等設(shè)備，在測(cè)試之前有較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱、預(yù)處理過(guò)程，或是長(zhǎng)期要待機(jī)在某種溫度、濕度環(huán)境中，電源監(jiān)控只能記錄下儀器開(kāi)機(jī)時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法獲得設(shè)備實(shí)際使用的有效機(jī)時(shí)。

1.2.2 電腦開(kāi)機(jī)監(jiān)控

電腦開(kāi)機(jī)監(jiān)控即對(duì)儀器設(shè)備相連的電腦的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)記錄下開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間。雖然這種方法可以減少記錄下儀器設(shè)備的預(yù)處理、待機(jī)等時(shí)間，但是當(dāng)與設(shè)備相連的電腦用于測(cè)試數(shù)據(jù)分析或是未進(jìn)行測(cè)試時(shí)，電腦開(kāi)機(jī)監(jiān)控的數(shù)據(jù)也非設(shè)備實(shí)際使用機(jī)時(shí)[12]。

1.2.3 軟件使用監(jiān)控

該系統(tǒng)將IC卡管理系統(tǒng)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的電源或開(kāi)機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了科研儀器設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理，滿足了信息采集的實(shí)時(shí)性和快速性，實(shí)現(xiàn)了大型儀器設(shè)備的專管共用[13]。此系統(tǒng)還可以與門(mén)禁系統(tǒng)相結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)室管理者可以安全、方便地管理實(shí)驗(yàn)室與儀器設(shè)備。

2 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

2.1 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)使用情況概述

通過(guò)對(duì)遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)入網(wǎng)高校與科研院所的調(diào)研，目前已經(jīng)安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的高校和科研院所情況如下。

中國(guó)科學(xué)院儀器設(shè)備共享管理平臺(tái)已經(jīng)在中國(guó)科學(xué)院 15 個(gè)大型儀器區(qū)域中心，110 余個(gè)研究所全面應(yīng)用，上線大型儀器設(shè)備達(dá)到9 000 余臺(tái)（套），價(jià)值超過(guò)120 億[14]。中國(guó)科學(xué)院的4家研究所已經(jīng)加入到遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)，各研究所都已經(jīng)建立起來(lái)比較完備的預(yù)約管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院下屬科研院所大型儀器的預(yù)約使用功能。部分科研院所安裝了儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的管理。

中國(guó)科學(xué)院系統(tǒng)外的科研院所中，很少有安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的，少數(shù)一些單位有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)和預(yù)約管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)大型儀器的網(wǎng)上預(yù)約功能。

遼寧省28家入網(wǎng)的本科高校中，已經(jīng)安裝和近期準(zhǔn)備安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的學(xué)校有17家，占入網(wǎng)高校的60.7%。其中，還有高校自主研發(fā)儀器設(shè)備使用狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，也取得了很好的效果[9]。

2.2 大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)使用情況分析

雖然已有部分高校和科研院所使用了大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，但是仍有許多高校和科研院所并未安裝此系統(tǒng)，主要原因有以下幾點(diǎn)。

2.2.1 資金短缺

盡管財(cái)政投入在逐年增加，但是目前遼寧省高校和科研院所可用經(jīng)費(fèi)還是很有限，大部分經(jīng)費(fèi)還要用于儀器的購(gòu)買(mǎi)和實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。而一套齊備的大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)少則幾萬(wàn)，多則幾十萬(wàn)上百萬(wàn)，許多高校和科研院所很難申請(qǐng)下來(lái)這批經(jīng)費(fèi)，而且投入到這套系統(tǒng)中很難收到直觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，資金短缺的原因成為了一些單位未安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的主要原因。

2.2.2 缺乏必要的獎(jiǎng)懲機(jī)制

為加快推動(dòng)遼寧省重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器的開(kāi)放共享，近年來(lái)該省分別出臺(tái)了《遼寧省促進(jìn)重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開(kāi)放實(shí)施方案》（遼科發(fā)〔2018〕21號(hào)）和《遼寧省重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器開(kāi)放共享管理辦法》（遼科發(fā)〔2022〕20號(hào)），有效地促進(jìn)了該省重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器共享工作的開(kāi)展。但是，其中并未嚴(yán)格規(guī)定我省的高校和科研院所必須安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于已經(jīng)安裝這套系統(tǒng)的單位也沒(méi)有什么直接的獎(jiǎng)勵(lì)政策。因此，造成了安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的積極性不是很高，這也是部分單位未能安裝此系統(tǒng)的原因之一。

2.2.3 儀器設(shè)備規(guī)模過(guò)小

遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)入網(wǎng)的大型儀器金額是要達(dá)到30萬(wàn)元的。目前，該省平臺(tái)入網(wǎng)儀器在10臺(tái)以下的單位共90家，這90家單位中高校和科研院所占到30家左右。對(duì)于這些高校和科研院所來(lái)說(shuō)，儀器設(shè)備規(guī)模過(guò)小，管理起來(lái)并不是十分費(fèi)力。再投入大量的人力、物力去配備一套大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)并不是十分的必要。因此，儀器設(shè)備規(guī)模過(guò)小也是一些單位沒(méi)有安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的原因之一。

3 大儀平臺(tái)針對(duì)大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)所做的工作

圖1 遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)入網(wǎng)高校安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)情況圖

遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)成立于2013年，經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，目前擁有網(wǎng)員單位168家，30萬(wàn)元以上大型儀器設(shè)備5 000 多臺(tái)（套），1 000 萬(wàn)元以上超大型設(shè)備21臺(tái)（套）。特別是近兩年，依據(jù)國(guó)家科技部平臺(tái)中心工作安排，通過(guò)與平臺(tái)中心積極溝通，自身不斷建設(shè)，該省平臺(tái)已于2020年底前順利完成與國(guó)家平臺(tái)后臺(tái)各數(shù)據(jù)接口的匯通工作。目前，可以實(shí)現(xiàn)基于科研設(shè)施與儀器國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的大型科研儀器全國(guó)范圍內(nèi)的互聯(lián)互通。

目前，遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)通過(guò)財(cái)政資金購(gòu)置了一批實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)是基于以電源監(jiān)控為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，采用低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控儀器開(kāi)機(jī)等狀態(tài)為科研儀器與設(shè)備使用效率提供數(shù)據(jù)支撐。目前，針對(duì)該省平臺(tái)的相關(guān)軟件系統(tǒng)已經(jīng)上線運(yùn)行，硬件設(shè)備目前已在部分單位試運(yùn)行，未來(lái)將在全省針對(duì)有需求的網(wǎng)員單位進(jìn)行免費(fèi)安裝和使用，該系統(tǒng)可以滿足該省平臺(tái)網(wǎng)員單位入網(wǎng)儀器的實(shí)時(shí)監(jiān)控的基本需求，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器運(yùn)行機(jī)時(shí)、使用狀況、機(jī)時(shí)統(tǒng)計(jì)等功能。

4 針對(duì)大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)存在問(wèn)題的幾點(diǎn)建議

4.1 加大各級(jí)財(cái)政資助力度，加大專項(xiàng)投入

目前，遼寧省內(nèi)一些高校利用國(guó)家與地方財(cái)政資金建立起了比較完備的校級(jí)大型儀器管理平臺(tái)，并將大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)引入其中，如遼寧工業(yè)大學(xué)，利用中央與地方共建專項(xiàng)資金建立起大型儀器設(shè)備管理平臺(tái)，分兩個(gè)批次將校內(nèi)100 多臺(tái)（套）儀器設(shè)備安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理與大型儀器的共享都發(fā)揮了積極的作用。

4.2 完善相關(guān)政策制度保障，構(gòu)建完備的考核體系

將引入大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)作為共享評(píng)價(jià)考核的基礎(chǔ)，完善共享評(píng)價(jià)考核體系。同時(shí)，在之后制定相關(guān)政策中，適度提出對(duì)引入此系統(tǒng)的指導(dǎo)性意見(jiàn)，使其發(fā)揮更加巨大的作用。

4.3 鼓勵(lì)引進(jìn)、自主研發(fā)大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

鼓勵(lì)一些中小規(guī)模單位建立起有自己?jiǎn)挝惶厣膬x器共享平臺(tái)。在遼寧省大型儀器共享服務(wù)平臺(tái)幫助下，協(xié)助儀器設(shè)備規(guī)模較小的單位安裝大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)完善遼寧省共享評(píng)價(jià)考核具有重要意義。

5 結(jié)語(yǔ)

大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是共享經(jīng)濟(jì)下的必然產(chǎn)物，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式的有益補(bǔ)充。大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以更好地掌握大型儀器的利用率和使用情況，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室管理有著重要作用。此系統(tǒng)投入使用后，有力地保障了實(shí)驗(yàn)室的專屬使用和實(shí)驗(yàn)室的安全，使實(shí)驗(yàn)室管理更加科學(xué)化和智能化。同時(shí)，通過(guò)這套系統(tǒng)，管理部門(mén)也可以準(zhǔn)確、客觀地獲得大型儀器共享數(shù)據(jù)，對(duì)于各層級(jí)的大型科研儀器共享評(píng)價(jià)考核也具有重要意義。大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在遼寧省內(nèi)的高校中安裝的情況較好，而在科研院所中安裝情況并不是很好，其中原因是多方面的，希望在各方面的協(xié)同努力下，提升大型儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，推動(dòng)大型科研儀器共享工作更好、更快地向前發(fā)展。