“双创”背景下智能化自主实验平台的安全管理

董丽萍, 赖春霞, 杨祖幸

(四川大学 实验室及设备管理处, 四川 成都 610065)

培养创新创业(双创)人才是当前高等教育改革的热点[1],倡导学生开展自主创新实验是“双创”人才培养的重要途径。传统实验室在建设理念、运行管理模式和智能化水平方面不能适应培养“双创”人才知识、素质和能力的新要求[2],越来越多的高校鼓励实验室通过多种形式面向教职工及在校学生开放,为师生提供科研及实践场所[3-5]。

2016年,四川大学启动智能化全天候自主实验平台建设,创新实验室建设及运行管理模式、提高实验室运行管理效能、加大开放共享力度,为大学生提供自主设计和创新创业的实验条件。实验平台全天候、全空间面向学生开放,最大限度地发挥了实验资源在创新创业人才培养中的支撑作用。但是,实验人员结构复杂且流动性大、实验项目多、仪器设备甚至超负荷运行,给实验平台的安全管理带来了新的困难和挑战。为确保自主实验平台安全、高效运行,需探索更加科学、高效的平台运行安全管理对策。

1 智能化全天候自主实验平台安全管理特点

四川大学大学生智能化全天候自主实验平台发挥多学科交叉融合的优势,以跨学科、跨专业共建共享的模式向全校师生开放。在智能化全天候自主实验平台,学生可以提出科学设想、自主设计实验方案,并在指导教师、同组成员的指导和协助下完成全部实验操作。“按需自主使用”的方式充分发挥了学生的主动性和创新创造性,在培养学生独立思考、实际动手能力和科学创新等方面都有很大的优势和明显的功效[6],吸引了众多跨学科、跨专业的学生加入,实验资源利用率大幅提升。这种运行管理模式下的实验平台安全管理与传统实验室相比存在更多不确定因素,平台安全管理也更加复杂[7]。

(1) 实验人员构成复杂且流动性大。随着智能化全天候自主实验室对师生的全面开放,不同年级、不同专业的学生以及创新团队都能借助平台资源进行实验。实验人员构成复杂、专业素养和安全意识参差不齐、对仪器设备操作不熟练,少数学生安全意识较差,甚至不能按操作规范进行实验,给平台的安全管理带来一定的困难。

(2) 实验项目多。在“大众创业、万众创新”浪潮的推动下,越来越多的在校学生积极利用课余时间自主研学、自主创新、自主探索[8]。智能化全天候自主实验平台的功能目标就是全天候、全空间支持学生自主开展创新实验项目、进行课题研究、撰写毕业论文、完成课程设计,以及参与各种学科竞赛等活动。由于实验项目多,所需实验仪器设备、实验材料的数量和种类很多,给实验安全管理及实验废弃物的分类处理增加了难度。

(3) 实验仪器设备使用频率高。智能化全天候自主实验平台全天候对学生开放，可以缓解实验仪器设备台套数不足的问题,但是要求实验仪器设备在有学生需要使用的时候能保持良好的运行状态。由于仪器设备的频繁使用甚至超负荷运行,因而存在一定的安全隐患,需要更完善的管理和更专业的维护保养。

2 智能化全天候自主实验平台安全管理措施

在持续强化传统实验室安全环保基础工作的基础上,结合智能化全天候自主实验平台安全管理的特点,通过建立智能化综合运行管理系统、安装大型仪器设备电源监控系统等措施,不断加强实验平台人防、技防、物防的能力,为实验平台安全、环保、高效运行保驾护航。

2.1 强化实验室安全环保管理基础工作

智能化全天候自主实验平台是对传统实验室在功能和运行管理模式方面的内涵延伸和功能扩展。传统实验室的安全环保政策体系和系列措施仍然是智能化全天候自主实验平台最基本、最有效的安全保障,包括：

(1) 实验室安全知识教育与培训、理论与实操演练相结合的安全教育和宣传；

(2) 健全完善并落实实验室安全与环保各种管理制度；

(3) 加大实验室安全基础设施投入,按照标准建设实验室基础安防设施；

(4) 重视实验室安全隐患排查与整改；

(5) 强化实验危险品管理及实验室危险废弃物处理等。

2.2 搭建智能化实验平台综合运行安全管理系统

2016年,四川大学提出以智能化作为实验室开放运行的技术支撑。2018年,在广泛调研和论证的基础上,通过整合现有的实验室综合运行管理系统、实验仪器设备管理系统、大型仪器设备开放共享管理平台和实验室安全环保信息管理平台,再投入1 473万元建设集实验室设备管理、实验室安全、实验室预约、实验方案设计与操作、远程指导与互动、实验过程记录、实验材料管理等功能于一体的智能化全天候自主实验平台综合运行管理系统[9],借助信息化网络技术进一步完善实验室安全保障体系。

(1) 设置实验室准入门槛和预约制度,增强学生安全意识和防范危险的能力。全校实验室及仪器设备的使用状态均在综合运行管理系统上实时更新。学生根据系统发布的实验资源情况,结合自己的实验方案选择实验室,在完成该实验室安全准入的相关课程的学习后,可通过实验室安全考试系统进行在线练习、在线测试、模拟考试。所有前期准备都完成后登录考试系统,在规定的时间内完成考试,取得实验室准入资格,方可预约该实验室。实验安全准入的学习资源、题库资源由实验室统一管理发布。除通识类安全与环保知识内容(例如防火防爆、电气安全与防护、实验室安全事故的紧急处理与救援、食品安全等)外,针对不同的实验室还设有专业知识的学习与考核(例如辐射类实验室的放射性安全与防护,化学类实验室的危险化学品使用及管理等)。

(2) 严把实验项目申请与审批关,减少安全风险。学生预约实验室后,需在系统上提交实验方案、所需仪器设备及实验材料,由指导教师和实验管理员进行审核。实验方案的审核应严格控制对人身存在危害、环境污染大、毒性大、三废后处理困难的实验项目；对于确实有必要的实验项目,指导教师需根据实际情况给予改变工艺方法、流程或替换工艺介质的建议。

(3) 充分利用实验操作远程指导与互动,纠正不规范操作。在实验项目审核中,对于存在安全风险或其他需要引起特别关注的操作环节或实验项目,指导教师通过远程指导、视频监控等方式对进行实验的学生进行互动指导。学生在实验过程中遇到问题时,能够通过手机App的远程指导功能联系教师,推送实验信息、操作状态、关联摄像头数据等,消除不规范操作带来的安全风险。

(4) 拓展视频监控功能,以信用值督促学生规范操作。智能化全天候自主实验平台各间实验室均设有视频监控,具有视频关联、预置点监控、实验巡视、远程监控、在线回放等功能。尤其是聚焦某些关键位置,支持授权管理员通过互联网远程(如异地、家中)察看实验室实时动态。同时,在线回放功能支持回看实验全过程视频,如视频记录到试剂药品未按规定存放或仪器设备未按规定复位等现象,即可利用在线回放确定违章操作者,管理员拍照上传并在系统中保留记录，扣减当事学生的信用值,以此督促学生规范化操作。

经过这样的层层把关后,进入实验室的学生具有较高的安全防范意识和能力,实验过程中出现一些问题也能镇定地处理好,有效减少或避免了实验安全环保事故的发生。

2.3 安装大型仪器设备电源控制系统

近年来,随着对实验室投入力度的加大,实验条件得到极大改善,实验室中大型、精密仪器设备显著增加。四川大学从2018年起分批分期对全校大型仪器设备安装电源控制系统,实现对大型仪器设备的实时、远程控制。大型仪器设备电源控制系统与校级智能化综合运行管理系统对接,在学生完成预约并刷卡进入实验室后仪器设备开始供电,完成实验刷卡离开后仪器设备断电。同时,设备管理员能通过手机客户端接收关于设备运行的实时状态,如发现有异常情况可以远程发送控制命令关闭设备电源,以此保证实验仪器设备的安全。

3 结语

大学生“双创”智能化自主实验平台全天候、全空间面向师生开放,激发了师生的创造创新创业意识,最大限度地发挥了优质实验资源在高校人才培养中的支撑作用[10]。但是,这种按需自主使用的运行模式给实验平台的安全管理带来了更多的不确定因素。因此,除持续强化实验室安全与环保防控保障体系,增强人防、物防、技防能力外,还需要从实验平台运行管理的各个环节层层把关,采用信息化技术手段,创新安全管理模式[11-12],以确保平台功能目标实现,为学生提供安全、环保、智能化的实验条件。