石化行业实验室信息管理系统构建及应用

王 成季湘涛孙士华

（1.中海石油湛江南海西部职业卫生技术服务有限公司；2.中国石油独山子石化公司环境监测中心）

石化行业实验室信息管理系统构建及应用

王 成1季湘涛2孙士华2

（1.中海石油湛江南海西部职业卫生技术服务有限公司；2.中国石油独山子石化公司环境监测中心）

以中国石油独山子石化公司环境监测中心LIMS（实验室信息管理系统）系统为例，针对石油石化行业环境监测实验室LIMS系统的特殊性，从LIMS系统的架构选择、LIMS产品平台选择、系统结构的实施规划设计、LIMS系统运行流程设计、LIMS系统组态实施和维护五个方面详细论述了石化环境监测LIMS系统的组态与实施过程和方法，并且根据成熟的实施工作经验给出了相应建议，以期对石化环境监测LIMS系统的组态与实施提供参考。

石化行业；环境监测；LIMS系统；组态；实施

0 引 言

随着实验室信息化技术的发展和成熟，实验室信息管理系统（LIMS）已经在不同行业分析测试实验室开始应用，我国大型的石油、石化、制药、环境监测等企业的实验室都已开始逐步使用LIMS系统。如中国最大炼化一体化基地独山子石化公司环境监测中心的监测点位达1 550多个，独山子石化公司率先在国内建立了石化行业的专业环境监测LIMS系统，不断完善、反复测试，经过三年多的使用总体运行良好，本文概述了该系统的实施过程和组态方法［1-5］。

1 石化环境监测LIMS系统架构选择

LIMS系统的架构主要有C／S（客户机／服务器端）架构和B／S（浏览器／服务器端）架构两种，B／S架构在客户端不需要安装任何软件，只是用浏览器操作，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理，通过增加网页即可增加服务器功能，维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新，开发过程也较为简单，因为可以建立在广域网上，所以共享性强，随着LIMS系统的快速发展，出现了完全基于Internet的LIMS产品。

但是，环境监测LIMS系统的每个分析都含有大量的计算公式代码以及数据，同时大型石化行业环境监测采样点位极多、分析频率高，所以数据录入量很大；由于分析方法国家标准的实时更新及厂区装置的优化改进和节能减排技术的推广使得LIMS系统的组态变更、维护任务也很多。而这些恰恰是B／S架构系统的软肋。以中石油HSE信息系统为例，该系统虽然只要求录入最终的监测结果但是由于规模很大、分支机构多使得服务器压力大而导致相应速度很慢，监测人员每天都要利用1～2 h录入数据。要求LIMS产品满足操作快捷、响应速度很快、易于实现具有个性化的功能（如固定监测任务的样品自动登录功能、特殊的工作流要求等）、实现复杂业务流程等的要求。

C／S架构可以满足几乎所有个性化功能，可以根据实验室的需求，量身定制LIMS系统，可以弥补B／S架构响应速度慢等热点，同时由于数据安全性更高，所以更适合于石化行业环境监测实验室。不过，C／S架构需要在客户端安装软件，对使用者的要求也较高。

然而，对于环境保护管理人员而言只需实时了解监测数据、查询数据报表、统计监测数据即可，所以似乎B／S架构更适合于环保管理部门。为了同时满足数据计算、录入人员和环保管理人员的需求，使用B／S和C／S相结合的架构，即使用C／S架构的LIMS系统也必须具有WEB功能，以供管理人员随时查询、统计数据和查看报表。

2 LIMS产品平台选择

LIMS产品平台的选择方面，架构是选择的首要因素，如前所述，为了使应用效果最佳，计划采取C／S和B／S相结合的结构模式，在此基础上排除Tyan-LIMS等B／S结构的LIMS产品。江苏省环境监测中心等使用Labbuilder LIMS System 3.0作为LIMS平台，Nautilus LIMS的定位是生物技术实验室等。基于大型石化行业环境监测站的特点，必须在可以提供C／S和B／S结合架构的基础上选择熟悉石化行业业务、有在该行业成熟的应用经验和现成模板的LIMS系统。

现在石化行业应用最为广泛、成熟的LIMS平台是Lab Ware LIMS。被全球很多跨国公司和科研机构的大型实验室使用，在国内诸如大庆石化、独山子石化、大连石化等大型企业的检测实验室和诸多大型制药、冶金、烟草行业的实验室均使用Lab Ware LIMS产品［6-8］。Lab Ware LIMS具有开放性、可组态、标准化等优点［9-10］，其中最突出的优点是可组态，系统提供了诸多通用的DOS功能和工具，很大程度上避免了用户编程和定制的麻烦。Lab Ware LIMS可以现实B／S和C／S相结合的架构模式，同时为了共享在石化行业应用的先进经验和软硬件资源，为后期软件的维护提供知识和人员的支持，选择Lab Ware LIMS作为石化环境监测LIMS系统的软件平台。

3 系统结构的实施规划设计

在向软件开发人员提出使用需求之后，对于系统的结构、层级、主要事项等都需要监测部门未来的LIMS系统维护人员协同软件工程师进行详细的规划和设计，既定的LIMS系统维护人员应具有良好的计算机知识，同时要对环境监测业务和所在单位的管理模式非常熟悉，因为软件工程师并不是实验室专家也不了解该实验室的管理。需要强调的是，从项目立项到系统经过组态实施完成LIMS系统建立的整个过程中，维护人员都不应只是被动参与维护培训的学生，而应该在努力学习软件组态、数据库操作的同时以高度的责任心和主人翁意识主动参与到LIMS系统的开发中去，提出自己的观点和需求，对系统结构的设计建言献策并在实施过程中不断优化，这是系统成功建立的关键所在。

应从监测计划、样品登录、分析方法、采样点位、数据录入、样品审批、监测报表生成、LIMS WEB、超标数据汇总、数据库系统、服务器、以及分析流程的组态的各个方面进行综合考虑、合理布局并不断优化来设计最佳的系统实施规划。

LIMS系统的整体规划设计及人员职能，如图1所示。

对于数据库系统，因为大型石化企业均已使用了大量的数字应用系统，如ERP、MES生产管理系统、技术管理系统、设备管理平台、科研项目管理平台、论文管理平台等，有着极为成熟的数据库应用管理经验和专业的信息化管理部门，而Labware LIMS可以使用任何遵守ODBC标准的数据库，如SQL Server、ORACLE等，所以选择在石化行业其他系统中已经成熟使用的世界第二大软件供应商美国甲骨文公司的ORACLE数据系统。

图1 LIMS系统的整体规划设计及人员职能

4 LIMS系统运行流程设计

设计规划系统整体架构和人员职能之后就需要设计石化环境监测、LIMS系统的运行流程。石化行业环境监测实验具有和政府环境监测实验室不同的管理模式，石化环境监测实验室施行班组制，所以设计了如图2所示的运行流程，经过一年的试运行和两年的正式运行认为这种运行流程和模式是非常合理的。

图2 石化行业环境监测LIMS系统运行流程

在石化行业，监测人员在采样完成后需要根据采样时间在客户端LIMS系统中登录样品，如果是固定周期的样品，如周一、周二、周三……周五监测哪些点位的水质是固定的，则可以设定自动登录样品的个性功能，监测人员在点击自动登录样品后系统自动生成相应的点位名称，监测人员只需输入采样时间即可，类似环境质量监测大气普查也可以制作成自动登录，如果监测时间是随机的，则需要手动登录样品。

在分析完成后，监测人员在LIMS系统客户端查找登录的样品，根据原始记录在LIMS中录入如温度、压力、采样时间、吸光度值、空白值等数据，系统就可自动计算出监测结果，录入完毕保存后监测人员的工作基本完成。

在分析结果报出的次日或周末、月末、季末、年末等时间，质控人员根据管理部门根据正常和临时性监测任务书对系统中所有的数据进行审批，再次确认无漏输的数据和未完成的分析项目，然后根据时间段在客户端操作自动点击上传相应监测报表，包括日报、周报、月报、季报、年报等。系统立刻自动生成报表，检查报表无误后即可确认自动上传。上传后，LIMS WEB中“报表查询”同时显示所确认上传的报表。至此，LIMS系统中监测数据的全部流程运行完毕。

5 LIMS系统组态、实施和维护

设计好了系统的运行流程，就要开始进行各种组态、实施创建LIMS系统，这也是最为复杂的工作，中国石油独山子石化公司环境监测实验室LIMS系统的组态和重点的实施内容如图3所示。这些也是运行过程中需要对系统进行维护的工作。

图3 石化行业环境监测LIMS系统组态和实施星形图

将组态与实施工作化为为五个板块，分别为人员板块、分析方法板块、采样点板块、报表板块和定制功能板块。其中“定制功能板块”是根据用户需求制定的个性化模板，难以通过Lab Ware LIMS系统自有的功能进行组态，需要独立编程，最为复杂，所以应该在系统其他部分组态完成后进行，其他的板块可以按上述顺序依次完成组态。

首先进行人员板块的组态，石化环境监测实验室采用班组制，所以应该建立班组和岗位以供分配，对于人员，需要分配系统中的角色、工作流界面（需要用Macromedia Dreamweaver等网页制作软件进行创建）、唯一的ID和密码。

其次进行分析方法板块的组态，对于所有的监测分析方法系统维护人员都要熟系，对于分析过程和数据计算公式更是要熟练掌握，才能配合软件商高效、正确完成每一种分析方法的组态。

再次进行采样点板块的组态，对于采样点部分，环境监测LIMS不适合使用Lab Ware平台默认的由生产实验室使用的“采样点—产品—分析”的模式，因为环境监测没有传统意义上的产品，而产品这一层级又是平台所不能“跨越”的。对于Product Specification中的字段，可以使用“空气—化工老区—芳烃—主控室、噪声—国家原油储备库—南界—1号”这样的“类型、分厂、车间、采样点”的层级结构的字段命名方式，对采样点的特征进行区分，为石化环境监测实验室上千个采样点的分类提供了很大的便利。

监测报表需要使用Crystal Reports软件进行编制，在LIMS系统中建立报表模板进行报表配制。如果报表需要根据系统中的数据进行数据统计，如求最大最小值，只显示年度监测平均值等，则需要编程实现，对于Crystal Reports的编制在此不再赘述。

定制功能是根据实验室的个性化需求和企业的管理要求所编程实现的功能，最为不易，耗时最多，但是可以使LIMS系统不只是计算器、数据统计发布软件，而可以为工作提供便利，发挥巨大的作用。

6 结束语

石化环境监测实验室创建独立的LIMS系统是必要的，LIMS系统的应用可以极大提高各项基础管理水平，更好的为炼化环保工作服务。在系统的组态和实施过程中，维护人员要尽可能考虑到未来可能出现的问题，并配合软件商编制针对这些问题的特定程序，使系统可以长时间为实验室服务，而在后期独立的维护过程中也要经常复习编程、数据库等IT知识，及时解决出现的故障。

［1］ Scott FI.LIMS comes of age：Realistic Appraisals and Enterprise-wide Prospects-LIMS 12：The 12th International LIMS Conference［J］.American Laboratory，1999，31（7）：4-10.

［2］ Croft M，Fraser G，Gaul G C，et al.Role of the New South Wales Department of Primary Industries＇Laboratory Information Management System（LIMS）in the 2007 Equine Influenza Emergency Animal Disease Response［J］.Australian Veterinary Journal，2011，89（Suppl.1）：47-49.

［3］ 鲁志文.LIMS的开发及在水环境监测中的应用［J］.人民长江，2010，41（17）：100-103.

［4］ 刘芳.LIMS项目成功的关键［J］.现代科学仪器，2004，（5）：17-21.

［5］ Oezlem Cagindi，Semih Oetles.Importance of Laboratory Information Management Systems（LIMS）Software for Food Processing Factories［J］.Journal of Food Engineering，2004，65（4）：565-568.

［6］ Colin Thurston.A business case for LIMS［J］.Chemistry＆amp Industry，2011，（21）：21-23.

［7］ 赵丽，邹立梅.LabWare LIMS在大连石化的应用和实施［J］.上海计量测试，2004，31（3）：34-37.

［8］ 马永娇.LABWARE LIMS：实验室管理的优化者——访LABWARE亚太区总裁Dr.David McClelland［J］.食品安全导刊，2009，（4）：76-77.

［9］ 王吉溪.LabWare树立全球LIMS的典范［J］.现代科学仪器，2002，（2）：24-27.

［10］邹立梅，赵丽.LabWare LIMS的组态实施［J］.现代科学仪器，2004，（5）：14-17.

1005-3158（2014）06-0025-04

2014-07-20）

（编辑 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.008

王成，2007年毕业于西南科技大学材料科学与工程学院应用化学专业，现在中海石油湛江南海西部职业卫生技术服务有限公司从事职业卫生检测工作。通信地址：广东湛江市坡头区人力资源服务公司121办公室，524057