实验室危险化学品信息化闭环管理系统的构建

刘大欣 胡伟 于春生 付明刚

关键词：实验室安全；危险化学品；信息化系统；闭环管理

0 引言

高校实验室在高等教育中不但是学生接受教育学习的重要场所，同时也是进行科研探索的主要地点，是高质量人才培养和国家创新体系的重要组成部分，在各个高校的“双一流”建设中起着至关重要的作用。实验室的安全运行既是对科研与教学的基本保障，也是对高等教育高效、可持续发展的有效支撑[1-2]。各类化学品，尤其是危险化学品是实验室安全管理的重中之重，它直接关系到实验人员的生命安全，但同时也是实验室安全管理中的难点所在[3-4]。在危险化学品的管理方法中，传统的台账记录被广泛使用，但在实际操作中，由于人为因素的存在，始终存在着记录不完整、账目不合等问题，在危化品管理上存在着隐患[5]。

针对实验室危险化学品管理中的诸多问题，采用信息化管理是一种有效的解决方法。信息化管理以现代信息技术为手段，对信息资源进行计划、组织、记录、整理和控制。可以通过简便的远程信息获取手段，快速收集和分析数据，提高了工作效率，也加强了不同环节之间的信息沟通能力[6]。尤其在信息化管理系统中可以便捷实施闭环管理，实现对危险化学品的全流程可追溯，从根本上提升了管理的规范性和有效性。

1 实验室现有化学品管理中存在的问题

目前高校中涉及化学品的实验室，尤其是部分科研型实验室，由于研究方向众多，需要使用多种危险化学品，但是数量普遍偏少，各个实验室或科研团队的化学品存储柜分散放置，有着“零、杂、少、散”的特点，目前在管理中大多存在着以下问题。

缺乏健全的管理体系。目前实验室的化学品管理模式，由于缺乏具有专业背景知识的管理人员，多数采用“以查代管”的模式，缺少针对学科特色的安全管理规定，现有规章制度可操作性不强。各实验室研究方向不同，实验人员只根据自身情况购买采购化学品，缺少统筹与规划，存在着重复购买、超量购买以及超量存储等情况。

信息化管理程度不足。实验室沿用手动记账的管理模式，并未完全实现信息化操作，导致各种信息存在滞后性，且准确度不高。危险化学品在采购、入库、存储、使用以及报废环节信息未互联互通，易出现账目不合。校级管理单位、院级管理单位、实验室管理员以及使用教师相互之间的记录信息不能完全一致，所使用的手工台账更新缓慢。

闭环管理制度不健全。化学品管理台账缺乏提示功能，对于化学品超量存储、存储期限等问题无法主动提示，存储过期现象时有发生。部分实验室的指导教师安排学生完成实验后，所用的危险化学品尚有剩余。待学生毕业后，此化学品可能被长期遗忘，从而产生安全隐患。

2 信息化闭环管理系统的构建

针对以上问题，结合当前主流的信息化手段，构建一套便捷实用的化学品信息化管理系统，实现对危险化学品全流程的闭环管理可有效降低化学品的管理风险。

信息化闭环管理系统的构建，利用并结合已有的校方化学品采购审批系统，可以实现从化学品购买申请、采购、入库、使用，直到报废的全流程可追溯，并对过期化学品，超量化学品存储等隐患进行定期排查预警。其总体方案如图1所示，可分为移动端信息管理系统和服务器端信息管理系统两部分。由实验教师或学生从移动端信息管理系统发出各种申请，实验室管理人员对申请信息进行审核，审核通过后，将各项信息录入服务器端信息管理系统。服务器端管理系统用于存储各种化学品信息，并根据申请情况对各项信息及时更新。同时服务器端管理程序还负责信息查询、定期巡检和自动预警功能。

2.1 移动端信息管理系统

移动端信息管理系统适用于移动式电子设备进行快速操作，将常用功能设计为App小程序，以二维码形式展现。实验教师或学生通过扫码，进入系统进行各项信息的填写。

1） 化学品采购。在移动端管理系统中，实验师生首先进行化学品采购申请，功能截图如图2（a） 所示。在填写采购申请时，需要详细写出采购化学品的名称、浓度或纯度、危险类别、包装规格、数量、生产厂家、用途以及存放位置。信息上传后，实验室管理人员对申请信息进行审核，审核通过后移动端管理系统自动通知师生进行化学品采购，同时管理人员将申请信息录入服务器端管理系统。如果采购信息有异常，实验室管理人员将对申请信息进行驳回，实验师生可对采购信息进行修改后重新上传等待审核。采购申请和采购审核均在移动端进行，并且信息实时推送，能够提高工作效率。

2） 化学品入库。实验师生完成化学品采购后，再次进入移动端信息系统，将所采购的化学品信息进行药品入库登记，功能截图如图2（b） 所示。登记信息包括化学品的名称、浓度或纯度、包装规格、数量、生产厂家，同时需要录入存放地点和过期时间，为后期的闭环管理提供基础数据。

3） 化学品领用。实验师生在需要取用药品时，可在进入移动端管理系统后，提交领用申请，功能截图如图2（c） 所示。在申请中说明本次的实验名称、所用化学品名称、用量以及剩余库存，同时为了保证取用危险化学品“双人双锁”的安全制度，需要双人在纸张上进行签名后拍照，并将其上传至申请系统，移动端管理系统在上传时自动将照片的时间与位置信息以水印方式嵌入照片内，易于过后检索，同时防止使用过期签名，提高了领用药品时的安全性。

4） 化学废弃物处理。实验师生在进行实验过程或完成全部实验后，可能产生一定的废液废物。如需处理化学品废弃物，可进入移动端管理系统，填写废液弃物处理申请，功能截图如图2（d） 所示。说明废液废物的性状以及数量，实验室管理员在收到申请后，首先进行汇总处置，统一安排专业人员进行废物处理。

此外，在移动端管理系统内设置了隐患上报功能，所有实验人员在日常工作学习中如果发现存在安全隐患，均可通过此功能进行上报，实验室管理员根据隐患类型，及时进行有效处置。

2.2 服务器端信息管理系统

移动端信息管理系统便于进行信息上传，但进行信息汇总以及统计查询时，操作复杂，难以在移动式电子设备上完成，而服务器端信息管理系统可以弥补这一不足。移动端管理系统上傳的危险化学品申请信息，通过管理人员可以录入服务器端管理系统，以数据库方式进行存储与查询。服务器端信息管理系统功能结构如图3所示。

1） 用户管理。根据使用者的不同身份，对管理数据库的用户，包括实验室管理人员、实验操作人员、学生等，为不同用户提供不同的权限级别。

2） 化学品信息管理功能。在进行申请信息录入时，服务器端管理程序将根据药品名称对数据库内已有的药品数量进行比对。如果出现库存药品超量购买的情况，将提示管理人员。管理人员根据提示信息，及时反馈给采购申请师生，确认是否存在药品的重复购买，防止出现超量存储危险化学品。在药品购买后进行危险化学品入库登记时，实验室管理员将化学品信息录入服务器端管理系统的数据库，数据库中包含了化学品的名称、CAS号、浓度、规格、生产厂家、负责教师、入库时间、过期时间、存放位置，并生成一组编码用于标记此化学品。之后，服务器端管理系统将以上信息生成信息二维码标签，经打印后，粘贴于试剂瓶的瓶身上，便于随时扫码查看，也用于后期的数据库更新。

3） 化学品使用管理功能。用于记录化学品的使用情况，在收到领用申请以及废物处理后，实验室管理员进入服务器端管理系统，定期更新信息数据库，包括领用人、药品使用量、使用时间、实验用途等信息。这些信息可以帮助追踪化学品的使用情况，确保实验室的安全操作，实现了化学品使用全流程可追溯。

4） 化学品安全信息查询功能。可以提供快速查询化学品安全信息的接口，包括急救措施、紧急处置、安全数据表等信息，帮助实验室人员处理化学品相关的安全问题。同时，在瓶身上的二维码信息中也加入快速处置信息，用于紧急情况下迅速扫码查询救治措施。

5） 化学废弃物管理功能。记录化学品废弃物的种类、数量、处理方式等信息，确保废弃物的合法和安全处理。同时记录废弃试剂瓶身上的二维码，在数据库中标记报废，完成化学品的整个生命周期。

2.3 闭环管理系统的构建

对于实验室化学品信息化管理系统，只有实现从采购到报废的全流程闭环控制，才能真正提高管理的安全性。而在服务器端信息管理系统中提供后台监控与定期巡检功能，是实现闭环管理的有效手段。闭环管理系统将定期对危险化学品信息数据库进行全局检索，监控在相同存储地点的同类化学品存储总量，依据化学品性质，判断有无超量存储风险。闭环管理系统还将检索并判断化学品的过期时间，对于即将过期的化学药品进行提前预警，实验室管理人员及时告知药品的负责实验教师进行安全处理。服务器端管理程序主界面如图4所示。

2.4 信息化管理系统的开发环境

实验室化学品信息化管理系统根据应用场景的差异，采用了移动端和服务器端相结合的系统构架。移动端信息管理系统使用互联网二维码应用平台进行设计。该平台提供了模块化控件与标准化功能，并提供了数据上传接口，可以将扫码后的填报信息自动上传。移动端信息管理App采用了文本框、复选框等控件进行组合设计，完成了化学品采购、入库、领用以及报废等程序界面的设计。

服务器端信息管理系统由于需要存储大量的化学品信息以及台账数据，对数据存储的可靠性以及吞吐量有一定要求，因此使用了R4900 G3系列服务器作为硬件平台。服务器端管理软件以Visual Basic为基础，通过ODBC（Open Database Connectivity） 方式连接到信息数据库中，并使用SQL语句操作数据库，完成了化学品信息的查询、插入、更新、删除等操作。

3 结束语

采用移动端与服务器端相结合的实验室危险化学品信息化闭环管理系统，将快捷操作的采购申请、采购入库、领用申请、废物处理申请、紧急处置查询等环节设置在移动端信息管理系统中，将化学品信息管理、使用管理、废弃物管理、后台监控、定期巡检等功能设置在服务器端信息管理系统中，在简化操作的同时，实现了对化学品的闭环管理以及全程信息化。采用具有自动巡检预警的闭环管理系统不仅提高了管理环节的安全性和管理效率，也實现了化学品全流程信息的可追溯，有效降低了实验室危险化学品的管理风险。