基于物联网的实验室危险化学品管理系统设计

张惠芹，周骥平，何朝龙，徐 文，胡学龙

(扬州大学 a.实验室与设备管理处;b.信息化建设与管理中心，江苏 扬州 225009)

0 引 言

高校实验室危险化学品的安全管理是教学、科研可持续发展的重要保证，直接关系到广大师生的身体健康和生命安全，是校园和社会安全稳定的重要组成部分。近些年来，由实验室危险化学品所引发的实验室安全事故，进一步彰显了对实验室危险化学品安全管理的重要性和紧迫性。为此，国务院发布了《危险化学品安全管理条例》第591号令，教育部下发了《关于进一步加强高等学校实验室危险化学品安全管理工作的通知》。各个高校针对自身的实际，不断加大对实验室危险化学品安全管理的力度，完善管理体制和机制，取得了初步成效。随着信息和网络技术的不断发展，以物联网为基础、以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合的智慧校园建设开始在各个高校应用与推广。智慧校园的首要目标，就是通过物联网技术，连接校园网中的各个物件。为高校实验室危险化学品的安全管理提供新的思路、途径和方法。为此，开展基于物联网的智慧校园下如何提高危险化学品管理效能的问题探讨[1-4]。

1 实验室危险化学品管理的现状分析

高校实验室危险化学品管理一直是校园安全管理的重点和难点，但长期以来，我国高校因为受到管理理念、经费以及硬件设备等条件的约束，对实验室危险化学品的管理还仅仅停留在加强制定规章、制度的层面上，尚缺乏有效的全面手段和方法，与新时期高校实验室危险化学品的管理要求存在着较大的差距。

(1) 管理队伍人手不足。目前，我国大部分高校没有专职的安全管理部门，少数设有实验室安全管理机构,更多的是挂靠在实验室与设备管理处，一般也只有2～4名专职管理人员。学院实验室的教师都是身兼实验教学、管理和安全多项工作。危险品采购、使用、管理和报废等工作不能完全按照要求分出专人管理，危险化学品管理工作的体量和管理队伍成“倒三角”现状,因此,很难深入、细致、专业地开展对实验室危险化学品的管理工作[5-7]。与国外高校设有众多管理人员的管理模式相差甚远。

(2) 师生安全意识淡薄。随着学校教学科研的发展和新媒体宣传开展，大部分师生的实验室安全意识已经有所提高。但还有部分师生安全意识淡薄。危险化学品采购不规范：不经审批擅自购买、为图方便过量购买导致实验室积存大量过期危险品；危险化学品保管不规范：实验室环境杂乱、危险化学品摆放不符合规范、擅自存放违禁物品、安全通道不畅通以及实验废弃物处置不合理等都会埋下安全隐患。

(3) 管理手段相对落后。目前，实验室危险化学品的管理手段相对落后，很多工作都要依赖人工操作才能完成。如：危险化学品的申购、领用、保管、以及“实验室剧毒化学品专用申领单”“危险化学品实验记录”“危险化学品使用台账”“实验室安全日查对照表”“实验室月查、季查记录本”等各类安全信息都仍然需要人工操作才能完成。包括日常提倡的“五双制度”——双人领取、双人保管、双人使用、双本账、双把锁制度在物联网背景下也略显落后。

2 物联网背景下实验室危险化学品管理优势

物联网的建设:①为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；②将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；③通过智能感知环境和综合信息服务平台，提供一个相互交流和相互感知的接口。因此，基于物联网可以为实验室危险化学品的管理提供新的途径和方法[8]。

(1) 把好实验室安全教育和准入关。 现有的实验室安全教育和在线考试系统面向的对象较多，考核方式单一，学习的效果参差不齐。在物联网的环境下，可以依托人脸检测和人脸识别技术监控学习效果并及时给出个性化反馈信息。安全教育考核合格后，后台数据及时更新，当实验对象走进相应的实验室时，大数据根据人脸识别即可真正实现实验室的安全准入[9-11]。

(2) 提高工作效率节约人力物力。现有的以手工操作为主的危险化学品管理模式的缺陷主要表现在：牵扯人力物力较大，存量信息不精准，数据信息难共享，工作效率低。在物联网的环境下，可以通过融入信息技术和物联网技术改进工作模式，实现危险化学品的使用全程记录、流向监控、存量精准统计的功能，实验过程的相关数据也可以按照不同的要求自动生成报表，从而避免重复劳动，解放人力，大大提高工作效率。

3 物联网背景下的实验室危险化学品管理

(1) 对物联网下实验室危险化学品管理的再认识。物联网下的实验室危险化学品管理可以高速提高工作效率，减少人力物力。因此，从实验室管理部门到学院实验师生都要充分再认识到在物联网环境下实验室危险化学品管理的重要性和必要性，深刻了解物联网环境下的实验室危险化学品管理的特点和优势，提升自身的相关知识、技术水平，积极做好应对工作。

(2) 加大相关设施的配备与投入力度。按照物联网建设与实验室危险化学品管理的要求，加大经费的投入力度，配齐摄像头、电脑、显示屏、服务器、扫描仪、话筒、音响、磁条、读卡器等基础设备；加快物联网环境下相关管理系统和技术的研发进程；合理规划新建实验室总体布局，配备规范存储空间，按照化学品类别有序排放，为实现物联网管理提供基本保障。

(3) 促进危险化学品管理信息化网络化。实验室危险化学品管理向信息化网络化的转变，需要对现有的管理流程认真梳理，对现有的危险化学品全面检查，查清家底，并设置信息化管理文件、列出库存清单。为确保实验室的安全，对于全面检查出的废弃危险品和长年积存弃用的化学品及时按照国家法定要求做好销毁处置工作，另一方面加强危险品的采购前的控制与管理，严格做好源头控制。

(4) 提高危险化学品使用和管理人员的综合素质。实验室危险化学品的使用和管理人员的综合素质关系到实验师生的人身安全和实验室的财产安全。为确保危险化学品实验的安全和有效过渡到物联网环境下的管理，应积极提升实验室危险化学品使用和管理人员的综合素质。①对相关人员进行实验室专业知识的系统培训，以便系列了解危险化学品的危害性，指导使用和管理人员树立良好的职业道德，养成规范的实验习惯和管理理念。②积极做好相关人员信息化网络化技术的技能培训。掌握物联网下的信息采集、设备使用、人机互动等工作应用，确保物联网环境下实验室危险化学品管理模式的顺利实现。

4 物联网环境下的实验室危险化学品管理模式

(1) 普及实验室安全教育模式。实验室安全教育是实验室危险化学品管理的首要环节。在基于学习者的安全知识掌握情况、研究方向、学习兴趣、个人特长等个性特征的基础上，通过智能教学、智能考试系统、虚拟现实技术等提供个性化的学习资源、学习路径和考核方式。运用传感技术捕捉学生的面部表情、声音、动作等可察因素和行为，综合运用心理学和认知科学等知识进行情感计算，在与学生的交互过程中实现情感的感知、识别、调节和预测，积极调节学生的学习情感，达到提高安全意识、普及安全知识、规范安全行为的教育效果。

(2) 规范危险化学品申购模式。为简化危险化学品申购流程，缩短申购周期，做好危险化学品的源头管控，采用在微信平台上线智能客服。该客服不仅能够完成程式化的人机对话，还具有学习功能和动态统计功能。可以运动人脸识别和语音交互等技术会话，结合国家的相关法律法规，实现危险品申购流程解读、申购业务办理、学校危险化学品库存量统计和查询、安全知识宣讲等功能，主动提醒申购者使用申购危险化学品的注意事项。

(3) 实行危险化学品全过程管理。目前一般高校危险品采购和管理都是按照传统模式，“五双”管理中要求建立的两本账(库房一本账、使用一本账，分别以纸质版、电子版两种形式实时登记)，并在保险柜、药品柜外部贴上柜内所存物品清单等。在信息技术迅猛发达的大时代背景下，这样的管理手段已经有些落后。只有通过网络综合管理平台结合物联网技术才能实现对危险品安全精细化管理。

危险化学品全生命周期的管理就是通过对危险品的申购—领用—使用—回收—销毁全周期信息记录和控制使各类危险品全程受控；初步设计的危险化学品采供管理系统管理模式总体框架如图1所示。

图1 危险化学品全生命周期管理的总体结构

从危险品的申购到审批和领用以及存量统计均能通过管理平台完成。平台通过角色分工和授权管理，体现三级安全管理体系。前期利用统一字典库加有条件搜索，实现不同厂家价格比较。危险化学品通过平台申购后可以自动生成审批单，学院、保卫处、设备处等监管部门实行网上审批和监管，同时通过二维码加密技术，能够实现与财务处报销对接(见图2)。

图2 危险化学品管理平台应用

通过危险化学品管理平台方便了实验室购买、建立电子台账、查看统计存量申请回收等，方便学院查看危险化学品购买使用情况、查看使用台账和管理审批监管，保卫部门可查看全校危险化学品存储情况。采购管理部门可以进行厂商管理、系统维护、购买审批、使用监管及回收处理等。厂商可进行销售商品管理、商品价格调整、订单审核、促销管理等应用。通过物联网技术与手段对危险化学品的入库登记、领用及使用流量等环节实行监控，数据实现交互和共享，将使实验室危险化学品管理发挥更大的效能和便捷。

后期，学校将智能家居技术引用到实验室危险化学品管理，实现智能烟雾(有害气体)报警器、获取防爆灯具、实验室温度智能调控等智能产品和智能灯光、门窗、通风系统等组成全套智能化系统，同时兼顾获取实验对象的体重、心跳、血压、呼吸等实时信息，确保危险化学品实验的安全性。物联网可以给实验室危险化学品管理提供极大的便捷[12-15]。

5 结 语

目前，高校实验室危险化学品管理工作形势严峻，探索实验室危险品管理新思路是学校教学科研发展的需要，也是全体师生人生安全和学校财产安全的保障。物联网下高校实验室危险化学品管理工作还有很多具体的问题值得探讨，亟待解决。同时，还需要政策和相关制度的同步完善。物联网向实验室危险化学品管理渗透的同时，实验危险化学品的硬件设施和软件环境还应跟上。作为实验室管理人员、教师和学生必须积极应对物联网带来的变革，主动自我调整并借助先进技术的优势和潜能，提升教学和管理水平，为学校发展助力。