基于“GIS”的高校实验室安全管理信息化平台设计与构建

赵建新，钱婷婷，高 珂，郑 磊，周小沪

基于“GIS”的高校实验室安全管理信息化平台设计与构建

赵建新，钱婷婷，高 珂，郑 磊，周小沪

（江南大学 实验室与设备管理处，江苏 无锡 214122）

在分析当前高校实验室安全信息化现状及存在问题的基础上，探讨了实验室安全信息化发展趋势，提出了基于从静态的安全要素到动态的信息化管理板块，建立了将基础信息、安全检查、危险源采购与辨识、培训与准入、日常事务、安全监测、风险评估等实验室安全事务融于一体的实验室安全信息平台，以期为实验室安全面临的诸多问题提供整体解决方案。

实验室安全；安全管理；GIS；信息化平台

近些年来，国家高度重视高校实验室安全工作。高标准、严要求的全国高校实验室安全督查已经成为常态化工作，“以查促改、以查促建”使得我国的高校实验室安全工作取得了阶段性的成果。在新形势下，全国高校实验室安全体制机制、服务与管理内容以及管理流程等较以往均发生了很大的变化，现有的管理手段与人员配置难以满足当前国家对高校实验室安全管理的要求。如何构建一个科学、全面、实用、易用的信息化管理平台，全面提升实验室安全管理效率，实现实验室安全管理的集中化、扁平化、数据化、流程化和共享化，已经成为高校实验室管理部门亟待研究解决的重要课题。

1 高校实验室安全信息化现状

随着近年来高校信息化的发展，高校实验室安全管理的职能部门基于具体工作内容在不同时期已构建了多个管理系统，如“实验室安全考试系统”“化学品采购管理系统”“实验室安全检查系统”等。这些单一功能的管理系统面对的服务或管理对象各不相同，虽能够实现设计的目的，但往往是分批多头建设，以管理者为中心，缺少顶层设计与统筹规划，难以实现信息互联共享，“信息孤岛”现象比较严重[1-2]，系统间的信息传递以及部分工作仍需人工传递、统计与操作，难以提供实时、全面、准确的数据，无法实现全方位全流程的实验室安全信息化管理。

2 实验室安全信息化发展趋势

移动互联网时代信息技术的发展为实验室安全信息化建设提供了新的手段，智能、交互、便捷的实验室安全信息化平台能为实验室安全管理的改革创新提供有力支持。

2.1 以实验室大数据为基础

由于实验室工作人员流动性大，危险源种类多、变化快，实验过程风险比较复杂难辨，利用人工智能、物联网等现代技术手段，通过对实验室大数据的采集，能够实现对实验室活动的智能监测、分析与诊断。充分利用这些基础信息，能够建立科学的评价标准和分析模型，优化业务流程，支撑实验室精细化管理和科学决策。通过实验室安全大数据发现新规律新趋势，用于指导实验室安全工作的改革创新，将是实验室信息化平台的发展方向[3-4]。

2.2 以用户服务为核心

在“管理”中融入服务是当下信息化建设的要求，实验室安全信息化由“管控”向“服务”转变，由“以管理者为核心”向“以所有参与者为轴”转变，功能设计方面加强用户体验，关注所有参与者间的双向或多向交互活动，面对个性化需求主动提供服务，依托互联网信息技术手段和人工智能构建交互式、多功能、人性化、便捷性、高效率等实验室服务体系，最终完成信息化由“业务应用与被动保障型”向“研判应用与主动服务型”的发展过渡[5]。

3 实验室安全信息化平台设计

3.1 信息化管理目标

树立基于互联网思维的实验室安全管理理念，通过利用信息技术，改善实验室管理传统业务工作流程与方法，实现管理的高效与规范，充分了解用户的需求与使用习惯，重构实验室安全管理服务体系，全面提高实验室整体治理能力与综合服务水平[6]。

3.2 信息化平台构建原则

实验室安全信息化平台建设是一项业务技术性强、建设周期跨度大的系统性工程，是随着实验室安全管理理论和实践逐步建立起来的，在设计建设实验室安全信息化平台的进程中，应遵循以下原则：

（1）统筹规划，分步实施。高校要强化顶层设计，遵循《教育信息化“十三五”规划》的部署，结合国家相关政策要求，制定匹配国家战略、符合本校实验室管理实际的详细规划。规划方案是对实验室安全信息化发展的中长期计划，从投入建设时间与建设可行性分析方面来说，试图“一步到位”，直接建立一个全面、统一的信息化平台是难以实现的。因此，规划方案既要统筹全局，注重整体性和前瞻性，又要重点突出，考虑近期工作重点与急切需求，按照本校实验室工作实际分阶段建设部署。

（2）深化技术，创新改革。要做好信息化建设的管理工作，必须创新。创新不仅是应用的创新，更是管理的创新、服务的创新和评价的创新。高校实施信息化建设必须深度改造传统管理模式和业务流程，新建管理模式和观念必须符合移动互联网时代信息技术的要求，注重业务流程和信息化技术相协调，把信息化组织架构渗透到所有的使用者，充分收集使用者的反馈需求，建立准确的需求定位，充分发挥信息系统支撑业务发展的新观念和新模式[7]。

（3）技术架构的可持续发展。高校和有关政府部门在不同时期的管理要求是变化的，因而很多业务流程、协作流程和管理内容也是不断变化的，技术设计方案应避免由于一处业务需求变动引起多处修改，基于面向服务为主体，在门户网站的基础上，将信息化平台分解成一系列服务，每个服务专注于单一功能，管理自己的数据，并由定义良好的接口进行通信，实现应用对接、数据共享，并能实现灵活的扩展性和替换性，便于按需增加、替换服务，实现信息化平台的可持续发展[7]。

3.3 实验室安全信息化体系架构

地理信息系统（geographic information system，GIS）是用于采集、存储、处理、分析、检索和显示空间数据的计算机系统。GIS可以分为5部分：人、数据、硬件、软件、过程。与传统地图相比，GIS具备的先天优势是将数据的存储与数据的表达进行分离，因此基于相同的基础数据能够产生出各种不同的产品[8]。

借用GIS的内涵，提出实验室安全GIS系统，实验室的安全运行离不开“人、事、物”，有关实验室安全的“人”：项目负责人、研究助理、实验员、研究生、本科生、留学生、访问学者、合作研究人员等；有关实验室安全的“事”：科研项目、校企合作研究项目、研究生课题、本科生SRT、本科论文、大学生创新创业等；有关实验室安全的“物”：化学品（含管制类危化品）、气瓶、特种设备、实验动物、危废物品、消防设施、个人防护等。这些与实验室安全相关的“人、事、物”在现实中是动态变化的，但在实验室安全管理信息化中，都属于“固定”的要素，是确定的变量，可以认为是静态的。为实现实验室的安全运行，在此基础上形成的管理内容、管理策略、管理机制等，往往随着上级要求、时代变化、认知水平等不断变化，是动态的，也就是从这些与静态的“人、事、物”有关的安全要素到动态的基于信息化的管理模式，构建基于“人、事、物”的多维度实验室安全GIS系统（见图1）。基于GIS的可视化展示和运行，以房间为基本地理单元，对整个空间中有关实验室安全的数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。能够达成全面互联、广泛感知、智能分析与干预、信息汇集、资源共享及自我学习等综合功能的多维度安全管理系统，提高实验室安全管理的效率。

图1 基于GIS的实验室安全管理信息化系统

3.3.1 实验室基础信息系统

基础数据库的内容包括实验室信息化平台服务、管理的全部对象，主要包括与实验室有关的人、事、物、信息、经费、管理标准等，这些信息资源一部分涉及后勤、人事、财务等多部门数据，如房间、人员、设备等信息，前期高校部门之间的业务流程、系统接口和数据格式标准不统一，难以融合和共享。另一部分如危险源清单、实验室安全检查标准、安全问题库、应急预案管理等，需建立规范并结合自身情况进行完善。一个数据全面、翔实、信息标准统一的实验室基础数据库，是整个实验室安全信息化平台顺畅运转的基本保障。

3.3.2 实验室安全检查系统

实验室安全检查是实验室安全管理的重要内容。通过建立实验室安全检查系统，可以改造传统的实验室安全检查流程，从而实现指定检查对象、确定检查内容、完成检查任务、下发整改报告、反馈整改情况等环节，对实验室安全检查进行信息化闭环管理。

（1）建立4层级安全检查体系。包括学校、学院、实验室、课题组4层级独立检查结构，各层级可独立检查也可联合检查。

（2）实现安全检查移动办公。开发实验室安全检查APP和微信小程序，使用手机进行实验室安全检查。在检查过程中通过在线文本输入、语音识别、拍照上传等功能完成检查任务。

（3）形成实验室隐患整改闭环。对于检查中发现的实验室安全隐患，经过审核后下发整改报告，并通知相关学院、实验室安全责任人和管理人，及时对安全隐患进行整改和反馈。

3.3.3 实验室危险源采购、管理与预警系统

危险源是实验室安全管理的关键因素，做好危险源的全流程管理是实验室安全管理工作的核心[9]。从实验室提出危险源开始，通过采购系统的审批、入库、使用、转移、处置、盘点、调剂和报废等，能够实现危险源统计、分析、查询、报警。在管理过程中还可根据有些危险源阈值要求及使用规范进行管理与预警，在实验室安全GIS系统上实时显示，实现危险源的“动态监管，全程追踪”，并为实验室的分级分类管理提供依据。

3.3.4 实验室危险废弃物收集系统

实验室危险废弃物的处置回收是实验室安全工作闭环的重要环节，完成实验室危险废弃物处置的在线预约、分类计量、统计分析等功能，达到实验室危险废弃物全流程管理。可从房间、实验室、学院、学校与危险废弃物种类等方面进行多维度、多层级的数据统计分析，实现与危险源辨识和管理系统的实时联动。

3.3.5 实验室安全培训与准入系统

实验室准入制度是实验室安全的首要前提，准入形式可由在线学习、安全考试、安全演练、定点抽查等组成，安全准入内容与标准可根据各实验室实际情况的不同而单独设置，相关人员进入实验室、开展实验项目、采购使用危险源前，必须进行相应安全知识内容的学习、培训、演练和考试，高阶表现为差异化的精准性安全培训与准入。基于实验室“GIS”系统的安全培训与准入，可以做到精准定位与实时响应。

3.3.6 实验室事务管理系统

实验室日常事务随着教师、学生、实验人员和项目经费的增多而日趋复杂，为提高效率，目前许多实验室已在使用实验室事务管理系统进行管理，主要涉及运行经费管理、仪器设备管理与使用、实验项目管理、人员管理、对外服务管理、实验物资管理、科研成果管理等；在原有功能的基础上融入实验室安全相关内容，在满足实验室日常管理需求后，在保密的前提下，呈现或主动推送与实验室安全相关的信息，协同实验室危险源的出现与变更，实验室人员的安全准入，实验室特殊操作技能要求等子系统的管理要求，提高实验室安全的管理效率。

3.3.7 实验室安全人员智能管理系统

利用物联网、移动互联网、人工智能等信息技术，通过部署实验室气体检测传感器、烟感报警器和视频监控、电子门牌、人脸识别等设备，对实验室重点区域实施防入侵报警、外来人员跟踪监控、实时通知报警等，实现实验室的“硬管理”向“软管理”转变。

（1）门禁管理。实验室危险源的复杂性需要门禁系统的严格准入，但当前我国高校实验室的运行模式还不能做到严格禁入。建立基于多点位人脸识别的智能管理系统，实现对未准入人员的全程追踪、详细备案，实现对实验室人员考勤统计等功能，用软门禁+语音提示+全程溯源的新模式，实现实验室软门禁管理。

（2）物联监测。通过信息传感设备，实现对实验室人员、物品、行为的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，实现重点部位重点监控、危险事件通知报警等功能。

（3）电子门牌。根据各实验室的不同要求，使用实验室基础信息系统数据与实时采集数据，设计多种显示模板，通过电子屏幕动态呈现实验室信息与运行状态。结合门禁及物联设备，能显示入侵、警报详情。

3.3.8 实验室安全风险评估（预警）系统

实验室安全的各子系统投入运行后将会产生类型多样的实验室安全数据，实验室风险评估系统可以对这些数据进行统计、计算、模拟分析，进而生成整个学校的实验室安全信息地图，可以包含管制类危化品的存量、特种设备、生物安全、有毒钢瓶的进出以及保留时间、危险源分布情况、标准操作流程、人员应急处理能力、防护措施等进行综合评估，有些数据经过分析后可以设定报警的阈值，进而实现实验室安全风险的预警。

3.3.9 实验室安全专家系统

实验室运行过程中，实验人员经常会遇到安全管理方面的问题，主要包括安全知识、整改建议、政策法规、危险源管理等。构建实验室安全专家系统，建设由“人工智能专家”与“真人专家”相结合的实验室安全专家系统，能够针对性地对实验室安全问题提供专业解决方案，这些方案的逐年收集与标准化，就构成了实验室安全专家系统。专家系统可以在一定范围内共享。

（1）人工智能专家。建立实验室安全问题库与相应的建议库，针对实验室日常发生的一般性问题，输入问题可智能匹配合适解决方案，进行在线实时回答。问题库与建议库可由上级部门组织行业内专家编写，形成标准库供全国高校使用，也可以形成具有本校特色的问题与建议库协同补充。

（2）真人专家。聘请校内外实验室安全方面的专家组成专家库，针对实验室安全的个性问题，能推荐擅长此类问题的专家回答，可留言进行解决方案的回复探讨直至形成解决方案。也可提交专家委员会集体形成解决方案供大家使用。

4 结语

近几年，我国高校实验室安全管理工作逐渐受到重视，实验室安全工作基础相对薄弱，管理人员配置相对不足，西方发达国家高校的实验室安全管理体系成熟度及管理人员配置水平（数量、质量）要远远优于我国[10]。实验室安全信息化是提升实验室安全服务与管理科学化、精细化和规范化的重要途径。树立先进的信息化理念，发挥现代信息技术在高校实验室安全管理决策上的支撑作用，是我国高校克服管理人员不足，赶超国外高校实验室管理水平，实现弯道超车、后发先至的最佳途径。

[1] 俞欢军，章薇，章兴棋，等. 建立信息化平台加强高校实验室安全管理[J]. 实验技术与管理，2017, 34(7): 4–6.

[2] 黄坤，李彦启. 我国高校实验室安全管理现状分析与对策[J]. 实验室研究与探索，2015, 34(1): 280–283.

[3] 杨龙. 基于大数据和人工智能的高校信息化服务研究[J]. 实验技术与管理，2018, 35(11): 153–156.

[4] 周南平，贾佳. 大数据背景下的高校信息化建设路径研究[J]. 中国电化教育，2018(9): 75–80.

[5] 逢红梅，邱爱莲. 人本管理：高校信息化发展的新认识[J]. 现代教育管理，2017(10): 56–61.

[6] 姜丽，宋建华. 高校实验室信息化体系的建设研究[J]. 实验技术与管理，2018, 35(1): 25–27.

[7] 麻志毅，李梅. 高校信息化建设中的变化适应性解决方案[J]. 现代教育技术，2018(6): 25–31.

[8] 王戈飞，张佩云，梁枥文，等. 地理信息系统与大数据的耦合应用[J]. 遥感信息，2017(4): 146–151.

[9] 周健，吴炎，朱育红，等. 信息化背景下高校实验室安全管理新趋势[J]. 实验技术与管理，2016, 33(1): 226–228.

[10] 李雪蕾，李恩敬，张志强，等. 大学实验室环境安全健康管理信息系统设计与实践[J]. 实验室研究与探索, 2018, 37(6): 297–301.

Design and construction of information platform for university laboratory safety management based on “GIS”

ZHAO Jianxin, QIAN Tingting, GAO Ke, ZHENG Lei, ZHOU Xiaohu

(Office of Laboratory and Equipment Management, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Based on the analysis of the current situation and existing problems of laboratory safety informationization in colleges and universities, this paper discusses the development trend of laboratory safety informationization and puts forward the informationization management plate from static safety elements to dynamic safety elements. A laboratory safety informationization platform which integrates the basic information, safety inspection, hazard source procurement and identification, training and access, daily affairs, safety monitoring, risk assessment and other laboratory safety affairs has been established in order to provide overall solutions for the problems faced by the laboratory safety.

laboratory safety; safety management; GIS; informationization platform

X921；G642.0

A

1002-4956(2019)12-0005-04

2019-06-12

中国高等教育学会高等教育科学研究“十三五”规划课题2018年度实验室管理专项课题（2018SYSZD04）

赵建新(1971—)，男，河南三门峡，博士，教授，江南大学实验室与设备管理处处长，主要从事实验室建设管理与食品生物技术工作。E-mail: jxzhao@jiangnan.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.002