刘任嫔，曾令兴，金晓英，钱庆荣，陈庆华

（1.福建师范大学环境科学与工程学院，福建 福州350007；2.福建省污染控制与资源循环利用重点实验室，福建 福州 350007）

随着教育部《教育信息化“十三五”规划》和《教育信息化2.0行动计划》工作的部署落实，“互联网 +”产品兴起了高校智慧校园新热潮，高校重点实验室作为孕育大量创新应用成果的科研训练所和释放科技活力的重要阵地，也将融入现代化元素进行转型升级，以全新的理念指导实验室一体化管理和建设。相比于仪器设备数量迅速的增长速度和管理层次的更高标准要求，传统的人工静态管理模式显得相对滞后，常常存在预约流程繁琐费时、管理人员紧缺无暇全盘兼顾、数据信息孤岛、对外开放共享率低、评价方式落后等问题，因此利用“互联网+”技术承接实验室形式与信息化时代要求的桥梁，对于优化高校实验室资源配置、提升管理技巧、提高服务水平具有重要意义[1,2]。

现阶段，不少高校重点实验室的仪器设备管理工作已陆续走在“互联网+”的道路上，如大型仪器设备网上预约平台的应用，开创了开放共享新局面[3,4]。在此基础上，本文进一步提出了实验室层面的全生命周期管理模式，以福建省污染控制与资源循环利用重点实验室为例，分享将全生命周期管理概念与信息化技术有机结合的“智慧实验室”建设实践，从更顶层设计的角度来审视探索实验室各环节管理方案，积极助推智慧校园的建设。

1 “智慧实验室”全生命周期管理理念

依托于福建师范大学环境科学与工程学院建设的福建省污染控制与资源循环利用重点实验室，拥有涵盖光谱、色谱、电化学、热分析等一系列仪器设备。近年来在持续积极建设下，实验室仪器数量、层次、价值方面均不断提升，面对逐年扩大的科研队伍与仪器数量，唯有将传统静态管理模式转为动态化管理，才能切实提高实验室服务与管理水平，保障重点实验室的安全、高效和可持续发展[5-7]。为了将实验室管理纳入到全生命周期理念的框架下，本实验室全生命周期管理主要分为三个阶段：前端人员关口把控、仪器使用过程监督、末端数据统计分析；细分为“实验室准入、仪器培训、预约审批、过程监控、时长统计、收费模块、门禁系统、耗材管理、报表分析”等共12个环节，通过链条式的信息化管理进行各环节的动态监管和高效流转。借助新一代技术的支持，一是实现实验人员、仪器设备、实验环境的互联和信息化管理；二是通过各环节形成的过程化数据进行整理、分析和汇总，让“资源获取信息化、设备管理自动化、环境监测实时化、实验管理高效化”[8-9]。

基于上述全过程一体化管理的理念，本实验室与相关软件公司开发了一套符合自身实践和发展需求的“智慧实验室”综合信息平台，即全生命周期管理理念与“互联网、物联网、云平台”等技术的结合，通过“互联层—物联层—应用层”体系应用，连接门禁、监控、温湿度检测等智能终端设备，由这些模块贯穿重点实验室全生命周期管理的各个环节，完成实验室中人和物、硬件和软件的无缝对接，从而实现全程可追溯的一体化管理和数据的标准化建设[10-12]。在实际操作过程中，“智慧实验室”最大化考虑到使用的便捷性，需求用户和管理人员可通过移动互联网APP进行远程查看预约和管控开放过程。“智慧实验室”全生命周期管理各阶段流程如图1所示。

2 “智慧实验室”前端管理

智慧实验室的前端管理主要包括资源发布、用户管理、仪器培训、信誉记录四个部分，目的在于提供重点实验室的综合信息资源，搭建公开透明、规范化的实验室平台；严把人员关口，对人员进行用户管理及进入实验室之前的安全培训与使用培训。

2.1 资源发布

提供包含重点实验室动态新闻、规章制度、管理办法、开放要求等综合信息资源，保障所有进入实验室的人员对基本的安全规则、管理制度了解和掌握。并介绍实验室仪器设备的型号规格、功能用途、开放要求、实验内容，方便用户跨时间和空间区域了解实验室开放情况。

2.2 用户管理

将用户设定为三大类角色：管理员、仪器审核员、测试人员[13]。

⑴ 管理人员：即重点实验室的日常管理教师，根据权限不同细分为超级管理员、监控管理员、控制机管理员，负责实验室环境安全及设备、人员信息等各类数据的维护、监控管理等。

⑵ 仪器审核员：分管各仪器的实验技术人员、负责教师，拥有对仪器预约申请的审核权限及实验结束后的仪器维护。

⑶ 测试人员：即仪器使用用户，结合本单位实际情况，分为院内、校内、和校外用户三类，使用用户向管理员提供单位、姓名、学号、电话、导师等信息用于注册账户，便于后续的预约、解锁等操作。

2.3 仪器培训

重点实验室仪器繁多，尤其是精密仪器操作复杂，而每学期根据不同科研需求，学生用户流动性大，有限的集中培训次数往往达不到理想的培训目的，因此可通过“智慧实验室”线上线下结合的模式进行仪器培训。“智慧实验室”客户端提供线上自主学习页面，管理人员不定期将仪器操作手册、注意事项等实验科研素材转化为数字资源，以及将示范实验、规范的实验操作过程录成视频并上传，供使用用户在线浏览、下载学习。根据仪器设备的贵重、精密和安全系数程度，学生对某台设备首次预约时可选择“网上培训”及“现场培训”[14]。对简单易操作、不易损坏的设备，学生在线即可完成考核并开始预约；对精密贵重、安全性要求较高的设备，必须选择“现场培训”，仪器负责人定期在设备页面发布培训时间、地点公告及报名表，测试人员提交报名表并及时参加现场培训，通过考核后，管理员可在系统中为其点击“考试通过，准予申请预约”。

2.4 信誉记录

为避免个别用户的不良实验习惯（如长时间预约占位浪费实验室资源、离开实验室未关门、预约样品数与实际测试数不符等），保障“智慧实验室”的有序进行，增加了信誉记录模块。当被管理员发现并在系统登记不良实验记录累计三次以上者，将无法进行正常预约与操作。

通过账户注册、仪器培训且信誉良好的用户即可在网页或客户端进一步查看仪器预约情况，空白时间段供自由选择预约，填写样品成分、个数、测试条件后提交的预约信息将被发送至各仪器审核员[15]。

3 “智慧实验室”过程管理

本着“以人为本”的服务理念，“智慧实验室”系统可及时响应师生对实验室设备空闲时段的开放要求，方便测试人员自主解锁门禁与上机操作；同时严控过程环节，方便管理人员远程管控，保障实验室、仪器设备、操作者的安全。

3.1 仪器设备审核

在传统的仪器使用审批环节，管理人员需根据预约者登记的纸质化材料进行编排，耗时低效，且预约者往往无法在第一时间明确设备可使用时间。“智慧实验室”的使用解决了这一日常化工作的繁琐，在线预约、分级审核作为“智慧实验室”的一项基本功能，可使学生自主灵活地提前安排实验时间。仪器审核员可一目了然地浏览所负责设备的可预约时间段、预约人姓名、导师团队、样品成分、预估测试时间等信息，审核通过后反馈信息将自动在第一时间发给申请用户。

3.2 智能门禁

“智慧实验室”在智能终端设备按需配套，已实现与门禁系统、电脑锁屏系统等物联网智能终端结合，通过审批的实验申请，用户按预约时间在手机APP上点击“开门”“实验开始”，即可打开实验室门和解锁电脑锁屏，代替了传统的钥匙开门模式，更加便捷高效。

3.3 实时监控与温湿度监测

“智慧实验室”连接实验室视频监控系统，管理员通过手机终端可远程调看实验室，随时掌握实验室门锁开关状态及仪器运行情况，对违规操作人员可及时制止，确保人员、实验环境、设备安全管理流程不出现盲点和漏洞，最大程度地规避实验室中人的不安全行为与物的不安全状态[16]。此外，大型精密仪器的使用与维护对环境的温湿度条件要求严苛，尽管实验室已安装了除湿机、空调和湿度计，但仪器管理人员仍然无法跨空间实时查看。互联网技术的发展让温湿度从单纯的记录扩展到互联网监测与控制功能，采用自动化控制，“智慧实验室”融合在线温湿度检测系统，把各间的温湿度监控点统一联网监控，仪器管理员无论是在现场还是其他区域都可登录系统实时查看温湿度数据，为实验室稳定的大环境提供保障。

4 “智慧实验室”末端管理

传统的实验室管理环节至用户离开实验室即为结束，而新时代下更高要求的实验室管理建设不仅需要覆盖仪器设备使用过程的监督业务，同时也需要纵向贯通各环节的信息化工作，严守末端节点，做好数据统计分析工作。

4.1 系统计费与实验文档上传

重点实验室坚持收支平衡的非盈利基本原则，对大型仪器实行有偿使用模式，实现专管公用，目的在于将服务收入用于支付仪器配件维修及耗材更换、培训差旅、学生助理补贴等日常开支。根据使用用户的性质不同，收费标准对应分为院内、校内、校外三种；根据仪器设备用途与测试条件不同，又分为按时计费与按样计费两种。在“智慧实验室”终端中，计费功能的实现依托于团队账号管理，在创建个人账号时根据其导师团队为单位进行分组，各团队预先充值测试经费，实验结束后，计费模块的时间控制程序会自动记录并计算用户所使用的实验时间段及费用情况，由系统自动扣除。此外，通过“智慧实验室”APP，实验者在完成实验后，在手机上点击“实验结束”，选择“上传实验数据”，随即实验数据文档将被上传至云端个人账户中，可随时随地下载，避免用光盘刻录读取的麻烦[17]。

4.2 耗材库存管理

随着仪器使用年限的增长，所需更换的配件耗材也不断增加，多样化功能用途、规格型号的耗材采购与使用情况追踪是实验室管理员不可避免的问题，因此“智慧实验室”增加了耗材配件管理模块，出库入库均可回溯，包括采购日期、价格、规格型号、用途、采购数量、库存数量等，便于管理员将已有库存信息化，并设置库存警戒线对耗材余量自动预警，从而及时进行日常耗材采购。

4.3 仪器报表统计

一直以来，为加强重点实验室的建设发展和管理监督，省科技、教育管理部门需要根据各重点实验室报送的纸质信息和数据进行汇总和统计分析。然而这种纸质数据信息的报送对重点实验室的运行了解存在相对的滞后性；另一方面，面对大量的实验记录簿、登记报表，实验室管理人员在统计各类仪器使用时长、测试数目的工作相当繁重且误差较大。借助“智慧实验室”系统，可自动采集以上环节生成的数据，每台仪器使用时长、产生费用情况、门禁操作日志等，并以图表或导出报表形式展示，便于取得全面的统计分析结果，“让数据说话、用数据决策、靠数据管理”，为高校实验室建设发展提供更加实时、更加动态的信息数据资料。

图4 “智慧实验室”报表统计界面

5 结语

科技创新正改变着当下的工作和生活模式，“互联网+”的过程可视为高校实验室管理工作和信息化工作双重转型升级的过程，可以让我们站在更高的空间、以更广的视角，审视思考实验室管理。基于全生命周期管理理念的“智慧实验室”，是在新科技浪潮下运用现代化技术开启的实验管理模式创新，它结合监控、网络等技术，以云平台和物联网为依托，以电脑、手机数据端为窗口，实现高效、实用、灵活的自主学习、自主预约、自主服务，有效提升了开放服务规范化水平、实验室管理效率及各维度的可持续发展。目前“智慧实验室”已在本实验室经过两年的试运行，其管理模式的科学性和高效性得到了实践证明，该信息平台和管理机制正在逐渐向其他实验室分享推广，以推进高校重点实验室朝着智慧化之路不断前行！