实验室安全智能化管理系统研究

0 引 言

教育部自 1996 年起就先后出台了一系列关于促进高校发挥学科优势，服务地方经济，深化产学研合作形式的政策措施[1]，具体见表 1 所列。

从政策层面上推进教育事业的发展和改革。实验室是进行教学、科研的重要场所，是科研成果的孵化地，是服务地方经济和产学研合作的根据地，对于高校的发展至关重要。实验室安全是这一切工作顺利开展的保障。

宿迁学院作为宿迁市唯一一所高等院校，在服务地方和深化产学研合作上有着不可推卸的使命和责任。我校现有 10个实验中心，涵盖 37个专业方向，共有 100多个实验室，教学科研仪器设备总值 1.15 亿元，如何能够合理、高效地保障实验室的运行和安全，是各级领导关心的问题。

1 实验室安全管理现状

近年来，各大高校都在加强实践教学改革，改革的核心是提高学生的实践创新能力，而高校实验室是提高学生实践创新能力的基地之一，因此实验室的建设规模逐年提高，管理工作日趋繁杂。

1.1 实验室安全管理体制、制度不健全

很多部门仍然延用旧的管理体制，部门间工作衔接存在或多或少的重叠，甚至存在某些工作长期推诿，存在盲区，安全责任主体不明确、衔接不到位的情况 [2]。管理制度没有与时俱进，实验室管理规则、学生实验守则、实验室安全卫生管理制度与开放性实验室管理模式不统一，在实验室安全准入制度和责任追究制度上缺乏强有力的约束，无法真正落到实处，使得实验人员安全意识松懈，责任心不强 [3]。

1.2 实验室安全管理意识淡薄，安全培训、教育欠缺

各级领导对实验室安全管理工作十分重视，经常会议强调、组织检查，但具体工作下发到位后，发现存在重视度不够，只喊口号，不落实等现象 [4]。特别是对于一些资历比较老的实验人员，在进行常规操作时，忽视安全问题，不按规定办事，简化操作、违规操作的情况时有发生 [5]。安全教育和培训在内容上缺少专业的知识体系，没有切实从理论、实践等多方面、多形式地培养安全管理人员[6]。对于一些常用的应急处理办法、应急预案，很多师生无从知晓。

1.3 实验室安全管理缺乏专业人才

高校专业培养体系中针对实验员的相对较少。虽然实验员招聘的学历要求有所上浮，但专业对口的较少，加之后期培养体系不完善等因素影响，实验员入职培训后的专业技能提升不明显 [7]。由于实验员对国内外先进的实验仪器设备了解甚少，引进的先进仪器设备从使用到维护，没有专业人员负责，直接影响了设备的使用率 [8]。

2 构建实验室安全智能化管理体系

2.1 完善实验室安全管理体制、制度，责任到人

随着实践教学任务量逐年上升，形式多样化，传统的二级管理体制（校级、二级学院）略显不足。开放性实验室管理模式的推广使实验室的使用率得到大幅提升，人流量增加导致实验室管理的任务加重。我校根据自身办学特色，结合师生的教学与学习需求，采用三级管理体制对实验室进行管理（校 级、二级学院、小微学习型组织）。我校开放性实验室是以小微学习型组织为单位申请获批，他们用于学习的场地在专业课学习的安排上相对集中或较少，为了更好地保障师生科研、学习的积极性，我校把每个组织申请的场地交由他们自己管理，责任到人。学校负责实验中心的建设，二级学院负责公共实验室的日常管理，三级管理主体之间相互协作、配合。实验室管理规则、学生实验守则、实验室安全卫生管理制度、实验室安全准入制度和责任追究制度都重新修订、实施并制作砧板安装到每个实验室，以实验室为单位责任到人，签订安全责任书。通过近 3 年的实施，实验室的管理更加有序，安全隐患大大降低，师生的科研、学习氛围更加浓厚。

2.2 加强安全知识培训、教育，提高安全管理意识

实验室安全问题与实验室开展的专业课程息息相关，可根据专业之间的差异，对师生进行分批安全知识培训、教育，采取校内专业教师普及，校外邀请专家深化的方法进行深入学习，并定期开展安全知识竞赛检查学习成效 [9]。在全校开展安全事故图片展、消防技能培训、紧急救助演练等活动，确保人人熟练掌握。制定事故应急处理办法和事故应急处理预案，并在师生中进行普及教育。

2.3 引进专业的管理人才，自主研发智能安全管理系统

近年来，我院各级领导越来越重视实验室安全工作，在实验室工作人员的招聘中，对专业方向和学历都有严格要求，实验员入职后统一进行系统学习、专业技能培训，并定期参加教学仪器设备会议展，了解国内外先进的实验仪器设备，做到在专业上不脱节，在技术上不落后。利用所学，结合我院实验室的特点进行实验管理设备的自主研发，目前已研发成功并投入使用的有如下系统 ：

（1）信息化智能排课管理系统 ：针对实验室排课繁杂的数据信息，如学生个人信息、教师个人信息、课程信息、实验室信息、实验项目信息等，单纯依靠人力进行课程编排费时、费力 [10]。我校借助计算机强大的数据处理能力，大大提高了排课过程中的数据处理速度和准确度。同时，采用信息化管理模式能够更好地采集、处理、分类和管理我校排课数据。

（2）“互联网 +”实验室安全管理系统 ：我校无线网络覆盖较全面，“互联网 +”被应用到实验室安全管理过程中。实验室管理人员通过手机 APP 或电脑网页可以实时访问摄像头查看视频监控信息、门窗电关开情况，把实验室工作人员从繁重的管理工作中解放出来 [11]，投身到相关科研工作中，进一步推进我院科研的发展 ；通过 RFID 实现智能门禁管理，为师生提供更为宽广的自主学习空间，提高实验室的利用率。

（3）大数据挖掘耗材管理系统 ：实验室耗材管理一直是困扰很多高校的问题，一是数据信息量大而繁杂，二是数据更新频繁且随机 [12]。为了能够更好地管理和预测实验耗材使用的种类和数量，减少不必要的浪费，我院师生把近十年的材管理数据录入系统转化成电子信息，并结合数据挖掘算法进行智能处理，对每个学期，每个班级，每门课程的耗材明细进行提取、归类，大大节省了教师申报购买耗材的流程，同时在实验耗材管理使用上更系统、更合理、更节俭。

3 实验室安全管理体系的创想

在目前我校构建的实验室安全智能管理体系基础上，结合日本高校充分利用实验空间 [13] 的特点，采用框架式结构摆放实验设备 [14]，发挥专业特长，设计并自制人工智能安全检测预警系统。人工智能安全检测预警系统可以真正落实责任到人政策，保障实验设备无移位、不丢失。学生通过 RFID 刷卡某实验台上的供电开关进行权限确认，通电后方可使用某实验台框架上的实验设备进行学习，使用完后按下结束按钮，智能检测预警系统开始工作，对框架上的实验设备进行移位、丢失检测，如一切正常，框架上的警示灯呈绿色，学生可以关闭电源，自主离开 ；如存在异常，框架上的警示灯呈红色，学生要自主检测设备是否归位，解决、更正后按下结束按钮，申请离开。人工智能安全检测预警系统流程如图 1 所示。

本文系统设计开发成功后，可以节省设备摆放面积，提高空间利用率 [15]，同时促进学生养成好的实验习惯，有利于落实责任追究制度。与之前已有的安全管理体系对接，可以更好地适应开放式实验室发展需求，大大提高实验室安全的智能化管理水平。实验室安全智能管理体系框图如图 2所示。

4 结 语

在保障师生教学、科研正常开展的前提下，扩大开放力度是高校实验室建设、发展的必然趋势。随着“人工智能”“互联网 +”“大数据”等的发展，我院师生充分利用自己的创想，设计并制作了符合我校特色的智能化管理系统，充分保障了实验室的安全监管力度和智能化管理水平。