高校实验室 “自助共享” 式智慧管理

熊 伟，黄玉钗

（华中科技大学 公共卫生学院，环境与健康教育部重点实验室，国家环境保护环境与健康重点实验室（武汉），省部共建国家重点实验室培育基地—湖北省环境卫生学重点实验室，湖北 武汉 430030）

高等学校的人才培养、科学研究和社会服务与其装备良好的实验平台密不可分[1-2]。国家对高校大型仪器设备重金投入对高校教学科研平台建设有着极为重要的作用。然而，伴随着大型实验设备数量的快速增长，其使用率低下、配制不均衡和维护不到位的问题也日趋凸显[3]。如何解决大型设备放置分散及其使用信息的监管，科学合理的购置以及日常维护，避免部门和个人无偿占用和设备闲置等问题，提高大型设备的使用效率，是各类型教学科研机构中仪器设备管理者亟待思考和解决的问题。

我校公共卫生学院建立了环境与健康研究平台。经过长期实践管理的探索，提出软、硬件技术、无线和有线网络相结合的仪器管理创新理念，构建了 “自助共享” 式智能化仪器管理系统，并已初见成效。

1 大型设备仪器共享管理的必要性

一般而言，学校职能部门对仪器设备真实运行状况的掌控受到各单位独立管理这一传统模式的制约[4]，难以做到开放、共享、盘活。个别设备持有者或团队对大型设备存在闭门锁屋的心理，且缺乏有效的管理机制和管理方式[5-6]。我院此前的实验室大型仪器设备的传统管理模式存在以下主要缺陷：

（1）仪器管理方式落后。每台大型贵重仪器设备未能确保专人管理，而是依赖有限的实验技术人员兼管，仪器管理方式落后，运行成本高，维修代价大。普遍存在设备仪器单机工作、分散放置、缺发人机对话能力的情况，造成管理上必须投入较大的人力和物力成本，实施共享难度很大，仪器的维护成本高。依赖手工记录的设备管理方式不仅难以实时准确掌握设备各方面的信息，而且增加了管理者的工作量。

（2）设备高档低用。学校虽然加大了对大型仪器设备投入力度，但院内对仪器的使用需求却不足，造成设备高档低用甚至完成课题后闲置不用，个别设备机时数为零的情况时有发生，仪器设备并未得到有效利用，造成极大的资源浪费。

（3）缺乏统筹规划。由于购置仪器设备的经费来源不同，对新购设备缺乏系统规划，也未充分考虑正常维护、配套运行和更新的成本，造成部分设备运行经费不足或不敢多用的尴尬局面。仪器管理不到位，未制定有效的管理机制以及采取必要的监控手段，由于仪器本身不具备识别操作者身份的能力，若出现某些人在缺乏设备监管状况下不规范使用造成设备损坏将无从查证。仪器使用情况透明度不高，管理人员上报的数据准确性较低，且缺乏相应的监管机制。

高校大型仪器设备普遍存在使用率不高、管理不善、专职实验人员不足、功能未得到充分利用、后期维护和维修困难等问题[7-12]，为改善传统设备管理模式的不足，以增强大型仪器设备在高校教学和科研中的支撑作用，建立一套无人值守的智能化仪器设备网络模式共享管理平台势在必行。

2 “自助共享” 式智慧实验室管理体系构建思路

通过整合我院现有大型仪器设备，建立开放实验室和仪器管理系统，创新管理体制与运行机制，实现仪器管理中心对仪器运转状态实时监控管理。

2.1 系统构建重点内容

（1）建立一套智能化开放共享平台的监控管理体系。

（2）建设开放共享实体平台。将大型仪器设备按功能分类，集中放置并管理，同时，结合信息化手段，通过管理系统对外发布共享信息，采用仪器设备控制终端技术，及时采集记录使用数据，以供后台统计分析。

（3）建设开放共享虚拟平台。强化信息化平台，实现对分散放置仪器设备的监管。在互联网上，建设虚拟统一平台。

（4）构建管理制度完善、虚实相结合的仪器共享管理平台。

2.2 系统构建目标

通过构建共享管理系统，实验者可在线了解仪器信息，享受自主预约仪器机时、预约样品检测和预约实验技术等服务；课题组负责人通过登录共享管理系统在线了解课题组成员使用仪器以及计费情况，无须管理员提醒缴费，可节省预约管理时间，提高管理效率。管理者可及时获得仪器统计数据。

结合仪器智能控制技术、门禁智能控制技术、视频监控技术，对仪器的使用进行全过程管控。实现科研资源共享服务平台24 h 无人值守，实现实验人员全时段自行预约、独立操作、自助学习的便捷信息化管理平台模式，实现门、仪器、视频全程可溯源的安全可控智慧实验室平台24 h 运行。

2.3 系统基本组成

系统由仪器共享基础服务平台、信息门户展示、仪器控制终端、微信端应用、上级平台对接、管理决策应用、扩展集成几部分组成，仪器信息化管理系统架构见图1。

（1）仪器共享基础服务平台。大型仪器设备共享管理的基础系统可提供日常监管、授权、预约、计时计费管理等服务，以及相配套的管理员应用后台，同时预留功能扩展接口，可搭配扩展其他功能。

（2）信息门户展示。通过外部窗口统一发布本院实验室环境及仪器开放共享相关信息。

（3）仪器控制终端。用于控制仪器的使用，与共享平台联动，实现用前身份及权限鉴别，用后使用记录数据登记采集。

（4）微信端的功能。通过手机微信端连接共享平台，实现平台登录、仪器预约、赴约使用、使用鉴权、用后记录等功能服务。与仪器控制终端联动，实现权限鉴别和控制开关机一体化自动管理体系。

（5）上级平台对接。与校级大型仪器共享平台互通，实现优质资源开放共享，大型仪器使用的基础数据及统计数据上报，有利于校级平台做数据决策分析。

（6）管理决策应用。可自动生成上机统计报表，以进行使用效率分析等，发挥管理决策功能。同时支持与学校统一身份认证/单点登录系统/一卡通系统对接、与仪器资产系统对接、与财务结算系统对接，实现业务流程自动化。

（7）扩展集成。除了建设信息化平台，也扩展集成了其他业务应用系统，包括逻辑鉴权门禁系统、视频监控系统等。

2.4 系统工作流程

2.4.1 网上预约排队

主要包括仪器使用人申请资格审核及授权、仪器信息共享、仪器预约三部分内容。

（1）仪器使用者资格审核。对于平台在管的所有仪器，首次进入实验室使用前，必须先登录大型仪器共享管理系统并填写个人信息；申请仪器使用权限；打印仪器使用授权注册表并由相关负责人签字，经实验室管理员审核后授予申请人权限；建立账户并保证有足够费用，方可预约并使用仪器。

图1 仪器信息化管理系统架构

（2）仪器信息共享。将实验室所有设备仪器的简介、工作原理、功能技术指标、检测参数、操作指南、注意事项等信息，以及仪器操作手册和各类文档发布至网络平台，以方便实验人员随时浏览和查询。

（3）仪器预约。实验者完成预约后方可使用仪器。实验者登录管理共享系统，点击查看拟使用的仪器是否处于开放时间以及是否已被他人预约等信息，以便确定并预约适于个人的实验时段，完成后即获得该时间段所需设备的使用权限。

2.4.2 自动鉴别使用者身份

授权控制器所具有的仪器控制管理、网络化管理、用户身份识别功能实现了对大型仪器的实时管理，并能防止仪器设备的非授权使用。系统实时记录仪器的使用人、上下机时间等信息，并通过局域网将数据传到服务器的数据库。管理员通过共享平台管理端，可远程、实时了解实验室仪器的上机使用情况，包括仪器使用记录、账户扣款及充值使用情况等，并控制仪器开机和关机、对仪器使用情况进行汇总统计分析，达到单人对多点、多台设备仪器的全方位管理。

2.4.3 用后自助登记计费

此系统中的自助登记计费功能包括账户管理、使用计费和财务结算三个部分。该功能是基于仪器使用授权管理和仪器预约管理所拓展的仪器使用计费结算管理功能。

（1）账户管理。实验人员通过注册审核授权后，系统自动为其建立个人账户，使用前通过系统管理员在线充值后方可使用仪器。实验者按课题管理账户存款额度对仪器使用时间进行控制，余额不足时及时充值，防止影响实验进程。课题组负责人对仪器使用费用进行自由分配，通过查看个人仪器使用扣费情况，可随时调整费用的分配方案。

（2）使用计价。制定仪器使用收费标准。实验人员下机后，系统可根据仪器使用时长自动进行费用结算，并从使用者付费账户中自动划账。

（3）定期结算。实验室财务管理人员可对任意时段内的仪器使用经费进行定期汇总，检查欠费、漏缴情况，及时整理和结算仪器费用；用户可随时登录该系统其名下账户，查看仪器使用和付费明细等信息。

3 “自助共享” 式智慧实验室管理

3.1 移动手机端应用

结合新型的移动互联网技术和绝大部分群体使用习惯，构建手机微信端预约助手模块，无须下载App，无须考虑手机兼容性，通过微信登录，扫码即自动跳转，方便实验人员查找仪器、申请资质审核、预约仪器、扫码上下机等，同时提供相应的预约或使用记录查询功能，并可将系统推送的仪器动态及反馈信息推送至微信，管理员也可通过微信端审核用户资质并进行授权。

3.2 仪器控制中的 “自助共享”

采用最新的蓝牙5.0 技术设计蓝牙电源控制器，通过手机移动端微信扫码功能与蓝牙控制器联动，实现控制器无网络鉴别身份及权限。该蓝牙控制器无须安装有线网络、可跨区域跨楼宇部署控制器，手机端通过微信随时随地可扫码鉴权，减少了部署及维修成本，自助共享，简约高效。

4 平台建设成效

自2010 年建立实验设备智能化共享管理系统以来，环境与健康研究平台通过整合院内大型仪器设备，不断扩充设备开放共享资源，为培养医学专业研究人才提供了良好的硬件支撑。该平台的大型设备实行全天候自动监管，在满足科研需求的同时，还能释放管理员的日常工作压力。共享平台的建立也大大提高了院内大型仪器设备的有效利用率，为研究人员提供了全天候良好的实验环境，有效促进了实验室建设的可持续性发展，为双一流学科建设提供了助力。