裘利坚， 沈义民

（浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教学实验中心，浙江杭州 310027）

基于网络认证的开放性实验室管理手段探究

裘利坚， 沈义民

（浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教学实验中心，浙江杭州 310027）

为了解决开放性实验室管理中遇到的设备损坏率高、实验室管理人员紧缺等诸多问题，根据长期对开放性实验室管理手段的探索与实践并随着我校信息化、网络化建设的不断深入，通过将所有的实验资源联网并实现基于网络的自动化控制管理，同时实现基于校园卡的网路化身份认证，结合从查询、预约、授权、使用、回收、追溯的全网络化管理流程并辅以高清视频监控系统等其他技术手段的使用，实现了一套较完整地开放性实验室管理方案。通过教学实验中心在省级实验示范中心建设过程中的实践运用取得了良好的效果。

开放性实验室;网络认证;实验室管理

0 引言

随着我国高校教育体制改革的深入，创新型人才的培养成为高校的一个重要任务。科学院院士冯端教授认为“实验室是培养创新人才的摇篮，是现代大学的心脏”［1］。实验室是高校的重要组成部分，是实验教学、科学研究和对外服务的场所［2］，高校实验室拥有丰富的教学资源和科研设备，是学生提高实践能力、培养创新意识的一个重要平台。如何建设好实验室，合理利用现有的实验设备和条件，充分发挥实验室为实验教学服务的特点，建设与高校相适应的探究式、研究型的实验教学管理模式，培养国家所需的创新型人才，是目前改革的重要内容［3］。为了培养高素质的创新型人才，越来越多的高校通过开放教学资源、创新实验室管理模式、提高设备利用率等方式积极为学生提供实践平台。与此同时，开放性实验室的管理也成为高校实验室工作者的一个重要课题。

1 思路

实验室开放主要是指学校正式建制的实验室，在完成正常教学科研任务的前提下，利用现有师资、仪器设备、环境条件等资源实行对外开放［4］。实验室的开放主要包括实验时间的开放和实验内容的开放［5-8］。然而目前高校开放性实验室的管理存在重复建设严重、设备损耗率高、实验室管理人员紧缺及实验室管理跟不上开放的要求等问题［9］。我们在实践的实验教学管理中，也遇到了同样的问题。那么如何在现有的条件下，在保证正常的教学科研工作前提下最大限度地延长实验室开放时间、提高实验设备使用率以及尽可能满足不同类型的创新型实验的开展，从而有效提升实验室管理水平，成为我们必须思考的问题。

对于实验室管理人员来说，实验室管理的最基本的问题是:什么人在什么时间使用什么实验设备以及如何确保实验室的安全?对于开放性实验室，其面向的人员具有范围广、流动性大的特点。在开放性实验室的建设过程中，为了尽可能地避免重复建设，最大限度地提高实验设备利用率，所以要求开放性实验室面向的不仅仅是本专业、本学科、本学院的师生，而是面向全校师生开放，甚至是对外开放。只要实验室的仪器设施能够满足使用者的需求，就可以面向需求者开放，从而满足最广泛人员教学科研实验的需要。与传统实验室相比，开放性实验室开展的实验内容更多的是自主实验、创新实验，因此对实验室开放的时间有着更高的要求。随着教师教学科研水平地不断提高和学生创新能力地培养，广大师生对开放性实验室开放的时间要求往往是全天候24小时的。这就对实验室管理水平提出了更高的要求，既要克服实验室管理人员紧缺的困难、又要降低因为自主创新实验的开展及实验室对外开放的增多带来的实验设备损耗的上升。基于对上述问题的思考，并通过长期地工作实践，我们将这些问题归结为实验室使用者的身份认证、授权及追溯。对于实验室管理者来说，最关心的是什么样的人员在什么时间需要使用实验室以及需要用到实验室得哪些设备，并对这些使用申请作出合理安排，最大限度地满足使用者的要求。一旦可以确认其身份并得到实验室管理员的授权，那么在指定时间范围内实验室就可以对该使用者开放。同时记录并保存该授权记录，即可实现使用记录的追溯，当仪器设备出现故障或损坏时候可以有据可查。显然在开放性实验室管理中，一套完整可靠的身份认证系统及管理流程成为了实验室管理者最有效的“武器”。

既然我们需要身份认证，那么我们如何获得实验室使用者的身份信息呢?在当前，答案显然只有一个，即通过网络。随着高校信息化建设的不断推进，我们的信息化道路越来越宽，网络上的信息量也越来越丰富，校园内的各种活动也越来越多的基于网络，基于校园卡的身份认证已经成为校园内最佳的认证手段。如果我们将这种基于网络认证的手段应用在开放性实验室管理中实现自动化的身份识别，不仅可以充分利用了现有资源以较小的投入实现高效的网络化管理，也可以较好解决开放性实验室管理中管理人员紧缺等困难，真正实现全天候开放。

2 管理手段的研究与实现

2.1 基本Web的管理流程

开放性实验室管理的最基本流程如图1所示。首先是将所有的实验室资源通过网络管理共享开放。共享的资源包括可开放的实验室、实验台、实验设备等。这里所说的“共享”并不是简单的将可用实验室资源的信息发布到网上提供简单的查询服务，而是把所有的可用资源通过网络连接起来并通过网络控制管理并实时反馈状态。一旦实现了实验资源的网络化控制不仅可以大大提高开放性实验室管理人员的工作效率，同时也极大满足了使用人对实验资源的各种使用需求。因为所有的实验资源都是通过网络化管理实时公开的在网页中显示，对于使用人和管理者都是通过同一网络管理系统对实验资源实现对应的预约申请和授权使用操作，所有的可用资源一目了然。对于使用人完成申请授权后，就可在预约时间凭校园卡进入验室并开展实验。授权时间结束后系统自动回收实验资源并更新状态，使用人自行离开实验室即可。对于管理员可通过网络管理平台接收申请并授权且可实时查看实验资源状态，同时主动定时检查设备状态完好情况并接收设备报修。当由于使用不当造成仪器损坏时，可通过管理系统追溯使用人责任。

图1 开放性实验室基于Web的管理流程

2.2 网络认证的实现

所谓的实验资源的联网，其核心内容即网络认证的实现。对于实验室的开放管理，可以很容易的想到用智能化的门禁系统解决。与一般的门禁系统相比，其重要区别在于身份的认证是通过网络，具体的实现流程如图2所示。

图2 网络认证实现流程

将所有的开放实验室的门禁系统的认证集成于同一实验室管理系统，从而实现了所有开放性实验室资源的“联网”。从这点出发，我们想到实验室中的设备资源能不能实现联网呢?答案是肯定的。对于小型实验设备我们将其放入的一个带电磁阀锁芯的柜子中，对于身份认证部分的实现与门禁系统是一样，通过一个读卡器读取校园卡内码后通过网络将数据传送给认证服务器，认证服务器经过数据编解码并基于数据库系统判断给出是否通过认证，再将信号返回到执行机构打开实验柜，那么也同样也实现了认证管理。对于大型设备，我们将执行机构改变为一个大功率固态继电器，用于控制实验设备的电源输入，同样也实现了控制管理的目标。同时将所有的实验桌、实验设备统一编号，方便数字化管理。

在整个系统具体实现的过程中，对于网络连接方案的设计我们经过了深思熟虑地选择。首先是有线、无线的选择，对于有线网络具有连接成本低，数据信号可靠的优点，但考虑到实验设备经常搬动的需要，显然无线连接更适合认证系统。无线连接中的常用方案有WiFi连接和蓝牙连接，考虑的实现的成本及技术复杂度，我们最终选择了蓝牙连接与有线认证服务结合的方案，整个开放性实验室的认证系统示意图如图3所示。

图3 开放性实验室的认证系统示意图

2.3 其它辅助管理手段

实时视频监控系统是开放式管理中最常用的手段之一。我们在开放式实验室管理系统中，采用多个角度的高清摄像头，确保监视无死角，监视画面清晰可辩，且监视内容通过网络集中存储在服务器中，以确保数据可靠性。视频监控系统的运用不但为实验室管理员在管理中提供了可靠稳定的技术保障，也对实验室使用者造成一定的约束，从而为实验室的安全运行保驾护航。

智能实验柜系统也是我们在开放性实验室管理中常选择的设施［10］，其也同样实现了基于校园卡的网络认证，并且与实验室、实验设备一样被作为共享的实验资源的一部分。特别针对多次实验的使用人来说，可以将实验过程中的用的工具、半成品实验结果、参考资料等暂时存放在实验柜中，以方便下一次实验的使用。该系统的应用极大方便了使用者，在实践运用中获得了很好的评价。

3 结语

高校开放实验是传统实验教学的延伸，是培养大学生实践能力、自主能力的重要手段，是培养创新型人才的有效途经［11］。高校开放性实验室建设的最终目的是建设一种实践与理论教学改革相协调的实验教学体系，培养服务社会的复合型、创新型人才［12-13］。基于网络认证的自动化身份识别系统及科学化的管理流程，无疑给开放性的实验室管理带来了巨大的帮助，从技术手段上保证了真正的全天候开放性实验室的运行。同时其实现的方法不仅完全利用了现有的网络资源，而且充分考虑了系统实现的价格成本，并在实践中运用及改进，为系统的进一步推广打好基础。当然，所有技术上的手段其应用的主体还是人，要实现真正的高效的管理既离不开各级领导的支持也需要高素质的实验室工作人员认真负责的辛勤工作［14-15］，为提高实验教学质量、培养社会所需的创新型人才共同努力。

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Researchs on Open Lab-Supervising Methods Based on Network Authentication

QIU Li-jian，SHEN Yi-min
(College of Biomedical Engineering ＆ Instrument Science，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China)

The cultivation of innovative talents is an important task of colleges and universities，and the open laboratories in colleges and universities provide an important platform to improve students＇practical ability and train their creative consciousness.In order to solve problems in the management of laboratory，i.e.laboratory management personnel shortage and high rate of equipment damage，after long-term exploration and practice of open laboratory management means and via the continuously increasing development of information technology and network in our university，we have networked all the experimental resources and implemented automatic control of management combined with the whole network management process consisting of query，reservation，authorization，use，recycling and retrospect and based on network，as well as realized the network identity authentication based on campus card.Assisted by high-difinition video monitoring system and other technical means，a complete open laboratory management system was established and achieved good results in the construction of Zhejiang provincial experimental demonstration center.

open laboratory;network authentication;laboratory management

G 642.0

A

1006－7167(2014)05－0259－04

2014－01－11

裘利坚(1975－)，男，浙江杭州人，工程硕士，工程师，主要研究方向:实验室建设与管理、生物医学工程医学信息学。Tel.:0571-87952114，13867469763;E-mail:qljian@zju.edu.cn