以安全准入为核心的实验室安全管理信息化系统构建及应用

崔 琳，杜 奕，陈定江，戴玲妹，丁 立，杨 睿

（清华大学 化学工程系，北京 100084）

作为科研和教学的重要场所，高校实验室尤其是化工化学类实验室的安全管理始终是实验室管理的重点工作[1]。“涉化”实验室在普通高校中分布范围很广，不仅在化学、化工这些直接“涉化”的专业院系中设立，在机械、环境、热能、医学、药学甚至文科类院系中也都有设立。高校实验室作为关注未知领域的探索性研究单位，一般有以下特点：①实验室设备种类多、操作复杂，具有一定的危险性；②实验室化学试剂种类多、数量大，高危险性试剂多；③实验内容变化大、实验条件变化多，危险性高；④实验室人员流动性大、人员成分相对复杂[2]。这些特点给这类实验室安全管理带来较大的挑战。

实验室安全管理涉及的管理要素可归纳为：人员、环境、物品和操作[3]。为了对这些要素进行有效管理，许多高校实验室管理人员参考国内外的实践经验提出了建立实验室准入制度[4-8]，同时在安全培训、安全考核、责任承诺等方面从管理角度指定流程，规范对实验人员要素的管理。在信息技术的推动下，很多高校也在尝试使用信息技术加强实验室安全管理[9-15]，努力实现对实验试剂全生命周期控制，对实验室环境在线监测，对实验设备状态在线管控，对人员培训进行信息化管理，以及对安全检查等活动进行信息化辅助等。

在近年来的安全管理实践中，我们总结并形成了一套以安全准入制度为核心的信息化系统[2,8]。该系统以实验安全分析为手段、以对人员安全意识的培养为目标、以人为本的安全准入，变被动式管理为主动式安全管理。在信息技术的支持下，建立并投入使用了综合性的安全管理系统，为安全准入制度提供了必要的保障，也为安全管理等多项工作提供了辅助，并完成了安全数据平台建设，为安全管理、风险评估等提供数据支持，提高了安全管理的效率和质量。

1 以安全准入为核心的实验室安全管理系统

1.1 安全管理的要素与方法

参考在化工企业实施的、行之有效的过程安全管理，以及基于风险识别的管理理念，可以有效评估实验室安全风险，预防事故的发生，实现对安全风险的管控。虽然实验室环境与化工企业环境不同，但仍然可以发现其中有相通的安全管理要素[16]，其中全员参与、风险分析、安全信息、安全培训、操作规程、应急响应、变更管理等与高校教学科研活动具有很高的相关度。

考虑到这些要素及其相互关系，我系制定并不断修改形成了目前的实验室安全管理体系。该管理体系以安全准入制度为核心，制度的各个环节包括了上述安全管理要素，并以多种管理手段作为保护层，以期降低实验室风险，这一做法也与化工行业中的风险控制的保护层方法类似。图1是化工系安全管理体系构成与安全管理要素及风险保护层的关系。图1左侧是安全防范措施及安全准入制度所包含的内容，以此为核心的管理措施形成风险保护层。右侧是实验室安全管理的各个要素列表及与安全准入制度的关联。

图1 安全管理体系构成与安全管理要素及风险保护层的关系

1.2 安全准入制度

安全准入体系的目标是确定对“人”的专业资格的要求，包括知识及能力的审核认证，以及“人”对风险的认识水平的认证。专业资格的认定可以确保实验人员在实验室活动的基本专业能力，风险认识水平则可以确保实验人员对已知和潜在的风险的认识。大多数文献描述的准入认证均着重于对专业资格的认证，对风险认识水平的认证则常被忽略，在关于实验室准入的文献中鲜有提及，而北京市高校近年来发生的多起实验室安全事故，均与对风险认识不足有关。我系安全准入环节则对两个方面均有关注，尤其是人员对安全的认识。

在安全培训的基础上，定期举行安全准入考试。培训需要的内容资料等均定期更新，并要求全员参与。对各实验室的针对性的认证以实验室为基本单位实施，其内容包括实验室安全告知、实验安全分析报告和安全责任承诺书，其核心是实验安全分析报告。该分析报告要求实验人员自行撰写，并须经过多级人工审核。报告须详细描述实验内容和过程，列出其中涉及的全部风险要素，包括化学品、实验设备、实验操作规程等。

实验人员通过撰写安全分析报告，可以做到对风险的存在、程度、处置各方面的有效认识。同时安全分析报告也是实验室安全的基础数据来源之一，涵盖了实验室多方面的安全信息。该分析报告实际覆盖了风险评价、操作规程、安全信息、应急管理、变更管理等要素，是安全准入的核心。此外，对各实验室固有风险，及由安全分析报告汇总的风险源信息以安全告知书的方式发放到实验室人员，作为实验室准入的必要环节之一。

1.3 防范实验室风险的多个保护层

对实验室状态监测以往缺少自动化技术和能力，一般只能做到烟感报警和视频监测，监测内容不多、时效性较差。目前，具备了数字化传感器、数字视频监控、物联网技术等现代信息化技术以后，可实现对实验室的温湿度、设备状态、试剂位置等在线监测，并能在发生异常情况时及时报警，构成防范实验室风险的第一道保护层。

对实验室安全管理制度的执行情况的监督，目前以安全检查的形式进行。例行安全检查是实验室管理不可缺少的管理手段。安全检查涵盖了实验室的个人防护、试剂、设备、操作规程、实验值通风、固废处置等，并进行对所发现问题的整改跟踪。我系的安全检查在实验室基本安全要求的基础上，主要依照阶段性安全管理目标进行，注重检查的可操作性和可执行性，每学期重点解决几个普遍性问题，如近一年来已经基本解决了废液处置问题、供电电路接线问题、个人防护措施问题等。总之，安全检查是防范实验室风险的第二道保护层。

安全管理体系中应急响应也是非常重要的一环，作为防止不利后果扩大化，降低整体风险的最后一道保护层，具有重要意义。有效的应急管理应包括合理的应急预案及充分的应急培训。个人及实验室应急预案的制定由各个实验室人员进行安全分析报告时一起制定，全系层面的应急预案由系安全小组制定，并每年进行演习。

我系的安全管理体系，通过实验室安全准入管理制度保障实验室的基础安全。通过安全检查、状态检测和应急管理对实验室安全进行分层次防护，实现降低风险、减少安全事故的实验室安全目标。

2 信息化安全管理支撑模块

信息技术的应用给安全管理工作带来最重要的优势，除了提高工作效率以外，还提供了数据集中和综合的能力。将所有安全管理相关数据及记录综合后，进入信息化数据平台，进行综合管理和分析，可以进一步实现更丰富的管理内容；进行基于统计的数据分析后，也能为管理工作提供从整体到细节对安全的全面掌控。我系的安全管理信息化建设按照上一节描述的管理体系，分为5个相互联系的主要模块。

2.1 安全准入管理模块

安全准入是我系的安全管理体系的核心，安全准入模块也是信息化安全管理系统的核心模块。安全准入模块以工作流程控制系统模式进行设计，按照安全准入的步骤分为：培训验证、实验安全告知确认、安全分析报告在线填写、责任承诺确认、等待审批等 6个环节。培训验证环节只要填写基本的个人信息、实验室信息和培训测试记录提交即可。

实验安全告知确认环节需要学生按顺序阅读多份关于实验室安全文件，包括院系实验室安全管理制度、一般性安全说明书、化学废弃物处置文件，以及特定实验室的安全告知书等。安全告知书中包括了特定实验室的设备操作规程、已知风险源及相关的处置方法等。

安全报告填写是一个多步骤的文档填写环节，是安全准入的核心步骤，学生需要详细描述计划进行的实验或试验的步骤，使用到的设备、化学品、操作等，并需要针对每个步骤详细填写可能出现的风险及处置方法。报告还要包括实验室的个人防护设施、公共设施、废弃物处置等信息。安全报告的填写是安全准入的核心环节，其中使用的数据和产生的新数据涵盖了风险分析、操作规程、应急处理等安全管理要素。因此该报告除了以整体文件的形式保存外，其有关数据还会记入风险源数据库、应急处理库等，供其他管理使用。安全报告填写完成，并经过责任承诺确认后，安全准入申请即可提交。准入申请提交后进入工作处理流程，经过安全员审查和导师审核后，提交系安全管理组审定。在3级审核均通过后，学生才能获得准入资格，否则申请会被驳回，需要重新修改提交。

安全准入系统计划与目前的门禁系统联动，在获取安全准入后，系统会开通相应的门禁，允许进入实验室。在每个准入申请有效期到期之前，系统会发出通知提醒重新申请或延期。

2.2 实验室状态监测感知模块

实验室状态监测感知模块的逻辑功能较简单，即集成全系所有实验室的环境和安全传感器，并以图形化的方式集中呈现和统计。其中包含温度传感器、湿度传感器、基于 RFID的位置跟踪传感器、视频检测传感器、电量计量传感器、消防烟感传感器等多种。该系统是一个开放系统，可以根据以后的实验室的不断升级增加新的检测内容。系统可以设置多级别报警策略，在传感器发生异常时，根据策略判断异常风险等级及紧迫程度，以短信、微信、邮件等不同的方式发出警报。

2.3 安全检查管理模块

安全检查模块是一个记录、跟踪、统计的数据收集及处理模块。安全检查的记录部分以移动端APP的形式开发部署，在安全检查员的平板电脑和手机上安装后可以在安全检查现场移动使用。APP能够完成文字记录、拍照等基本数据采集功能。系统中包含全部需检查的实验室列表、待检查项、问题类型、安全等级等基础数据，可以在APP中直接点选。APP可以离线使用，其中记录的数据在联网后能够与系统同步，在系统中进行后处理。

安全检查模块能够自动生成每次安全检查报告，并能够记录、跟踪已发现的问题列表，在之后的各次安全检查中自动进行提示。安全检查模块也能够进行数据统计和分析，如最常见问题类型、最好或最差实验室、发现问题数量等。

2.4 培训管理模块

培训管理模块是待开发模块，计划提供安全知识资料库、培训试题库、线上测试等。安全培训模块是安全准入模块的前置模块。但安全培训模块的功能相对独立，能够根据我系管理制度，对不同的实验室人员设定参加安全培训的次数及频率要求，因此将安全培训模块独立出来，除了直接执行安全培训工作外，还能执行对安全培训的审核等管理工作。

2.5 应急管理模块

应急管理模块也是待开发模块，其主要功能一方面是应急响应计划的集中管理，另一方面是与实验室状态模块联动，在发生异常时执行应急响应辅助。该模块计划包括对个人、实验、实验室和全系多级别应急计划管理，其应急管理信息可以被检索和更新；模块同时与安全准入模块集成，安全准入模块中产生的相关应急数据会集成到应急响应计划中。应急响应辅助功能在检测到异常情况时，可以帮助管理人员选择适合的响应方案，完成自动打开门禁等操作。

3 安全管理信息化平台建设及应用

我系的安全管理信息化平台（以下简称“平台”）初期建于2018年7月，目前仍在不断迭代更新与开发。平台已经具有上线安全准入模块、安全检查模块、实验室状态检测模块等。已上线的模块为系安全管理工作提供了有力支持，提高了管理效率，增强了安全管理能力。

平台覆盖我系322个实验室，目前在测试及试运行环节中已有46个实验室有SPASS申请记录，共计222人次。其中已经通过的有55人次，未通过36人次，其余为撤回或审核中。通过对已获得的安全准入报告的统计可以获取各个实验室的危险源的统计，例如风险源分类可以统计截至2019年9月的各项数据的总量：化学品风险源为365个，占比为50%；风险设备为140个，占比为19%；其他危险源229个，占比为31%；危险化学品出现频率最高的是4硝基氯化苯，风险设备出现频率最高是灭菌锅。这些数据可以为有针对性的管理工作提供数据支持。

平台还可以进行更细化的实验室风险源数量统计，如图2所示的按照风险源对实验室进行分类统计的前10名统计结果，即可得知哪些是风险源较多、风险较大的实验室。

图2 实验室风险源数量统计

安全检查模块经过一个学年的试用，除了可以方便地存档和检索全部安全检查历史记录外，还可以进行基于安全检查结果的统计。图 3(a)所示的是安全问题一次整改率（在一次安全检查周期内已有问题被处理更正的比例），图3(b)所示的是安全检查未整改问题数量统计（截至统计日的仍未整改问题的数量）等，图中实验室名被替换为数字。

从图3(b)可见，实验室7、10发现的未整改数量为66个，远高于其他实验室，对照图3(a)可见这两个实验室的问题一次整改率也不高，分别是85%和77%，故应予以重点关注；实验室1、3、4整改率较低（0%，55%，63%），尤其是实验室1整改率为0，即所有整改都未能在一个安全检查周期内完成。虽然三个实验室问题总量都不特别突出，也应加以督促。实验室 5整改率为 0，对照图 3(b)的数量统计可知是因为没有发现任何安全问题，故无须特别关注。

图3 实验室安全检查情况统计

安全检查模块也可以产生如问题分类、分布等统计结果，如图4所示的是按建筑在全系范围内各类安全问题的两种分类汇总。图 4(a)为主要关注不同类型的问题分类统计，颜色表示所属的不同建筑；图4(b)为主要关注总量的问题分布统计，颜色表示不同的问题类型，其中建筑名称被替换为数字。从图4可见，建筑2中发现的各类问题最多，其中以不便归类的“其他”及与“试剂相关”的类型最多，鉴于对其他的定义为危险性较低的问题，所以可以重点关注试剂相关的安全隐患。

以上信息系统的应用，基本替代了以往的纸质文档办公，所有安全准入、安全检查都有完整的在线可查的历史记录，支持历史回溯检索，提高了安全检查效率。同时信息系统提供的多种统计分析功能也为有针对性的管理活动及制定未来的重点管理目标提供了有力支持。

图4 实验室安全检查问题统计

4 结语

实验室安全是实验室管理的重要内容，我系在长期安全管理实践中总结并提出的以安全准入为核心的安全管理系统，以对“人”的安全知识、安全能力和安全意识的审核和认证为实现安全的基础，有效控制风险源头，实现安全管理全员参与，是有效的主动安全管理体系。相比传统的以风险记录跟踪及责任认定方式的被动安全管理，该管理体系是基于风险的、主动式的安全管理，能够在一定程度上解决安全管理中的最根本的“人”的问题，具有可推广应用的价值。

安全管理的数据来源复杂、头绪众多，在现代信息技术的支持下，进行信息化的安全管理是大势所趋。在信息技术的支持下，不仅可以将现有的安全管理流程信息化，提高管理效率，并且可以在数据集中存储后，实现便捷的历史数据回溯，执行多任务的数据集成与交互，以及多目标的统计分析等，为发现安全问题，统计发现安全管理成效及趋势等提供信息支持。这一管理体系及平台已基本成熟，可以方便地在类似高校、科研机构中推广实施，能够有效促进实验室安全信息化管理。