“互联网+”时代大型仪器设备共享平台建设——以江苏省农业科学院为例

陈光哲， 徐为民， 王春梅， 周 昊， 徐寸发， 朱丹宇

(江苏省农业科学院中心实验室，江苏南京 210014)

随着国家财政对科研事业投入的增加和国家重大科研项目的开展[1]，科研院所仪器设备的规模出现了突飞猛进的增长，配备了大量高值的仪器设备，给科研院所带来了空前的发展机遇，同时也给科研院所的大型仪器设备管理提出了更高的要求。传统仪器设备管理是一种静态的、信息滞后的管理模式，要投入大量的人力和时间来制定仪器设备使用安排表实现仪器预约、监管执行、机时统计等日常事务，试验数据也是使用纸质保存，不便于查询和共享，管理效率极其低下[2]。

当前，“互联网+”行动计划等有关政策密集出台，信息化已成为国家战略，信息技术对大型仪器设备共建共享的影响也日趋明显。国务院于2015年7月颁发的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40号)[3]中明确指出，公共服务将更加多元化，线上线下结合将更加紧密，社会服务资源配置需要不断优化，公众享受到更加公平、高效、优质、便捷的服务。为顺应“互联网+”发展趋势，推动大型仪器设备资源的共建共享，“互联网+”的应用延伸也为大型仪器设备公共平台服务能力提升提供了更多的可能，打造“互联网+”时代下大型仪器设备共享平台势在必行。

1 关于“互联网+”

在十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。“互联网+”是创新2.0下的互联网发展新形态、新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及催生的经济社会发展新形态，利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态[4]。

互联网不仅仅是一种工具，更是一种能力，一种新的DNA，与各行各业结合之后，能够赋予后者以新的力量和再生的能力。通俗地讲，“互联网+”即互联网+各个传统行业，但不是简单的“1+1=2”，而是要大于2，这里的“+”是要让互联网与传统行业通过信息技术及互联网平台进行深度融合，促进传统行业的转型与升级[5]。互联网把新的能力注入各行各业，推动其优化、创新，使其实现新生。目前“互联网+”在金融、商业、交通、服务、教育等行业正迅猛发展，随着“互联网+”教育科研的不断发展和深化，各大科研院所和高校也在逐步运用互联网思维和现代信息技术推动科研公共服务平台的改革与创新，将“互联网+”融入大型仪器设备资源的共建共享，促进传统科研教育管理的转型与升级，实现科研院所、高校硬件资源综合实力的快速提升。

2 “互联网+”下大型仪器设备共享平台建设探索

江苏省农业科学院根据院内专业研究所和中心实验室大型仪器设备的分布情况，从2014年7月着手“互联网+”时代下的大型仪器设备共享平台的建设探索，2015年1月初步建成使用。“互联网+”时代下江苏省农业科学院大型仪器设备共享平台的建成及其应用，解决了大型仪器设备资源共享、仪器设备购置计划、采购全过程管理的智能化、高效化、科学化等相关问题。

2.1 系统平台架构思路与层级

依据软件工程学的原理，将平台的技术架构思路分为3层(图1)，第一层是系统的核心，即数据库层，负责所有系统数据的存储与管理，通过采用即时的异地备份技术确保数据的安全性。第二层则是用来处理、编辑、显示系统数据的服务端应用程序处理层，该层承担管理事务处理的中间环节，负责数据库操作，接受处理客户端的请求，负责系统的业务逻辑处理以及提供各类应用服务；第三层则是客户端访问层即系统的入口，位于系统的最前端，通过网络实时地将仪器设备运行状态和相关数据传送至应用程序处理层的服务器[6]。

系统平台建设架构基于“互联网+”、移动互联和大数据，利用先进的物联网、计算机网络和人工智能等技术，使仪器设备管理实现数字化、科学化、智能化与可视化。采用分层次管理、分布式架构，系统平台建设架构主要层级见图2。

2.1.1 中心仪器设备统一共享访问层 为了能够全面、直观、形象地展示和统计全院大型仪器设备的使用状况，提高仪器设备的使用效率，需建立一个实时、直观的大型仪器设备共享Web平台，实现院内仪器设备共享、跨实验室预约使用，统一将仪器设备的使用状况实时显示在屏幕上，便于查看、统计和调配仪器设备资源。主要实现仪器设备的基本信息查看、分布情况查看、个性化预约、使用数据的统计报表查看输出等功能。

2.1.2 中心设备实时管理层 该层位于整个仪器设备共享平台的中间层，具有承上启下的作用。主要是实现对仪器设备的基本信息、院内仪器设备使用开放时间表、设备运行状态等综合信息的管理。主要实现仪器设备实时状态查看、实时通知发送、在线实时控制、预约信息的实时推送等功能。

2.1.3 实时可视化终端 以计算机、多媒体触摸屏形式实时展现院内仪器设备当前使用状态、用户信息、位置等内容，用户在此终端实现对仪器设备的查询与预约功能，还包括系统通知、仪器设备信息、相关统计分析图表等内容。

2.1.4 设备运行监管层 该层位于系统最低层，也是最基础、最重要的一层，原始的数据都从该层析出和传输。主要包括2大部分内容：有计算机设备监管的和无计算机设备监管的。有计算机监管的仪器设备在该计算机上安装监管客户端软件，无计算机监管的仪器设备则通过设备运行监管仪来控制设备电源以达到对设备的使用监管。

2.2 平台建设方案

2.2.1 组网方案 根据江苏省农业科学院中心实验室的发展规划以及当前全院实验室具体情况，大型仪器设备开放共享平台建设组网方案如下：利用院内局域网络(提供固定IP地址)，在中心实验室各实验室中安装、布置网络信息点，与弱电间(服务器存放地)相连接，房间与房间相对集中建立弱电箱，服务器与院内网相联，中心实验室的仪器设备与各专业所的仪器设备分别使用服务器来控制，采用分布式数据存储与交换。网络主体结构见图3。

2.2.2 功能架构方案 江苏省农业科学院大型仪器设备开放共享系统主要包括对仪器设备资源的管理、控制、预约、统计、试验数据存储等内容，系统功能架构方案见图4。

对大型仪器设备的监控管理分为对有计算机设备监管和无计算机设备监管。有计算机监管的仪器设备在该计算机上安装客户端软件，无计算机监管设备则通过大型仪器设备监控仪来实现对设备的使用监管。

2.3 平台建设内容

2.3.1 大型仪器设备综合信息管理模块 本模块主要实现仪器设备从入库、验收审核、变更、报损、维修、报废的全程管理功能。仪器设备按所属的各专业所分户、分类统计，实现仪器设备总账记录、仪器设备注销记录，以及相关维修、报废等各类明细记录的查询与汇总，并实现了对仪器使用自定义查询与统计报表功能。同时还包括仪器设备基本信息、详细信息、操作说明、状态、功能简介、技术参数、注意事项、维修申请、预约信息、审批与执行等[7]，大型仪器综合信息管理界面见图5。

2.3.2 大型仪器在线管理与实时控制模块 该模块实现大型仪器设备的实时在线监控与管理。实时读取仪器设备的基本信息、当前运行状态(使用者、开机时间、设备状况、工作电流与功率)、使用记录等信息实时显示在电脑、发光二极管(LED)等显示设备上。可实时显示大型仪器设备的分布状况、分布数量、所属专业所名称、联系信息等，导航可按仪器名称，也可根据仪器存放地点，仪器设备状态查看和监控界面见图6。

2.3.3 共享平台预约基础管理和个性化预约模块 预约管理模块主要实现了仪器设备的预约和管理功能，主要功能包括仪器操作人员对测试项目和大型仪器设备预约情况的查询及确认，使用者对测试项目与仪器设备的预约，系统采用注册登录预约。个性化预约模块，主要是指输入仪器名称和使用时间，系统自动查询该时间段内可以预约的仪器设备，查询到的仪器设备，可以定位到实际的物理位置。如果指定仪器设备，可以任意编排与设置试验的时间，若该时间段内可以预约，系统提供快速预约功能；若不能预约， 则提供离预约时间段最近的可预约时间供预约者参考，自由灵活，便于使用，便于管理[8]，仪器在线预约界面见图7。

2.3.4 图形化统计报表模块 实时统计仪器设备的使用数据、设备实时电流与功率(连接监控仪设备)、开机时数、计费情况、使用率等信息，以垂直柱状统计图、3D垂直柱状统计图、水平柱状统计图、饼图等显示。通过对相关数值系数的设置，提供具有一定深度和广度的仪器设备资源状况决策支持，建立多角度数据分析模型，深入挖掘仪器设备使用数据价值，以准确直观的形式为今后仪器设备的购买决策提供准确依据[9]，仪器设备阶段运行情况见图8，相关仪器设备使用机时见图9。

2.3.5 用户综合信息管理模块 该模块主要包括用户信息、专业所信息、研究室信息的维护与关联，用户信息的导入与导出、用户初始密码设定等。用户类别主要分为预约用户、仪器操作人员、部门管理人员、超级管理员， 超级管理员具有最高权限，可操作与管理其他用户信息，以及用户信息的批量导入与导出等。

2.3.6 试剂耗材管理模块 该模块主要包括试剂耗材信息、查询、申购管理、审核管理、试剂耗材基本类别管理、入库、发放、库存管理等，可实现对试剂耗材数字化管理，以及网络化申购、审核、购买、入库、发放、报废、回收、统计汇总，统计可对应到每台仪器，试剂耗材管理界面见图10。

3 平台特点

(1)技术架构先进。系统采用国内外成熟的先进技术，实现管理与信息技术的高度结合；系统采用微软.NET平台所支持的多层可伸缩式体系结构，实现高可用性、安全性、可扩展性和可靠性。(2)管理理念先进。系统融合了先进的管理理念，与简单的记录与查询数据不同，系统在于使仪器设备管理、试剂耗材管理工作向规范化、标准化、简单化迈进。(3)决策支持明显。系统具有强大的信息数据处理能力，通过统计与分析，可以提供多种形式的图表为决策提供参考数据及支持，提高决策的质量和效率。(4)系统安全稳定。系统通过专业的测试与应用， 在系统设计、软件开发、数据库技术等方面都比较成熟，从而保障系统运行的安全稳定性，将管理系统写入服务端的系统事件管理，任何异常与变化可通过查看系统事件日志来解决。(5)移植扩展性能强。该系统由多个子系统及模块构成，可移植性强，基本覆盖实验室管理工作的各方面和各环节，易于升级。(6)对外开放统一。系统具备良好的开放性，可同相关系统(如中心实验室门户网站、江苏省农业科学院一卡通系统)等实现对接，便于交换数据，实现管理信息的全面化与一体化。

4 建设成效

江苏省农业科学院大型仪器设备开放共享平台的信息化建设在院领导关心指导下和各专业研究所的配合下，已经投入运行2年以上，受益范围覆盖全院科研和实验室管理工作的诸多方面，已经初见成效。

4.1 仪器设备购置更加精准

由于本信息化仪器管理系统具有实时统计仪器设备的使用数据、开机时数、计费情况、使用率等信息的功能，可以为仪器设备的购置决策提供参考，选择和购置试验紧缺或亟需的仪器，避免了传统的盲目购置、重复购置、使用率不高的现象，使仪器设备实现精准购置。

4.2 工作效率得到提高

传统设备管理是一种静态的、信息滞后的、依靠人力来实现的管理，通过大型仪器设备共享平台信息化的建设，大型仪器设备的管理变得科学化、数字化、可视化和便捷化，大大提高了中心实验室和江苏省农业科学院各专业研究所对大型仪器设备管理的效率，工作效率得到有效提高。

4.3 仪器设备管理更加规范

全面建立院内大型仪器设备网络化、数字化管理，不断完善管理机制，提高管理水平与服务质量，使院内大型仪器设备管理更加规范化与科学化。

通过江苏省农业科学院大型仪器设备共享平台信息化的建设和应用，充分发挥和实现江苏省农业科学院中心实验室和各专业研究所仪器设备资源的管理与共享，提高仪器设备开机率、使用率和仪器设备购置的精准度，提高了服务质量，使院内大型仪器设备管理更加规范化与科学化，从而更好地为全院科研工作提供条件保障，促进重大科研成果产出。

[1]国家统计局. 全国科技经费投入统计公报[EB/OL]. (2016-11-11)[2017-08-08]. http：//www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201611/t20161111_1427139.html.

[2]何 远，陈 云，王适群，等. “互联网+”时代大型仪器设备共享平台管理效率及服务能力的提升[J]. 实验科学与技术，2016，14(5)：208-211.

[3]国务院. 国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[EB/OL]. (2015-07-04)[2017-08-08]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-07/04/content_10002.htm.

[4]宁家骏. “互联网+”行动计划的实施背景、内涵及主要内容[J]. 电子政务，2015(6)：32-38.

[5]马化腾. 互联网+：国家战略行动路线图[M]. 北京：中信出版社，2015.

[6]孙 宇，高禄梅，任金妮，等. 大型设备预约管理系统新一代用户体验模型构建[J]. 实验室研究与探索，2013，32(3)：239-242.

[7]段 妍，吴钰珩，蓝秀健，等. 仪器共享平台在研究生培养中的作用[J]. 实验室研究与探索，2013，32(8)：314-317.

[8]刘 昕，孟 琳，张 超. 当前高校大型仪器管理共享平台发展思考与实践[J]. 实验技术与管理，2015，32(4)：266-269.

[9]王礼贵. 大型精密仪器设各共享平台的建设与实践[J]. 实验室研究与探索，2011，30(3)：188-190，197.