基于云平台的高校实验室安全信息管理系统研究— 以遵义师范学院为例论文

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　　摘 要：实验室安全是高校平稳运行的重要前提,安全事故时有发生,实验室安全管理面临一系列问题和挑战。以遵义师 范学院实验室为例,对基于云平台的高校实验室安全信息管理系统进行研究,提出健全危化品全周期台账的信息化管理,加强 实验室安全教育和培训,实施实验室环境安全监测预警,以期为高校管理者进行实验室安全管理提供参考。

　　【Abstract】： Laboratory safety is an important prerequisite for the smooth operation of colleges and universities, safety accidents happen from time to time, laboratory safety management faces a series of problems and challenges. Take the laboratory of Zunyi Normal University as an example, research the university laboratory security information management system based on cloud platform, propose to improve the information management of the whole cycle account of hazardous chemicals, strengthen laboratory safety education and training, implement laboratory environmental safety monitoring and early warning, it is expected to provide reference for university administrators in laboratory safety management.

　　【Key words】：cloud platform;information construction;full cycle account;safety monitoring and early warning

　　0 引言

　　高校实验室是开展学科建设、科学研究和自主创新活 动的重要场所 [1],也是实践育人的重要空间。实验室建设 和管理的首要任务是保障实验室安全运行,据统计, 近 十年在全国高校范围内发生的实验室安全事故超过 1 万 起, 直接死亡人数高达 29 人,其发生概率甚至超过了化 工厂 [2]。事故发生的原因除了设施老化和物理空间拥簇 等客观因素,更主要的是安全管理落后这样的主观因素, 而在涉及易燃、易爆等危险化学品的实验操作时,更是存在较多安全隐患,容易酿成实全事故。因此,建立一 套实验室安全管理体系是各高校都非常重视的问题 [3.4]。

　　传统安全管理模式弊端明显,主要体现在数据管理 难度大、缺乏数据信息共享和过度依赖人为作用等方 面,不仅耗时耗力,而且失误发生率高,很难及时准确 的掌握实验室相关安全数据和预先排除潜在风险。得益 于网络信息技术的快速发展,构建基于信息化平台的实 验室安全管理体系已有足够的技术支撑,这也是全国各 高校普遍采用的安全管理方式 [5]。近几年来,遵义师范学院借鉴北大清华等国内著名高校关于实验室安全管理 信息化建设方面的先进经验,再利用云平台管理集中和 数据安全等优势,为实验室安全管理带来一种新的模式 和技术架构,逐步建立起融高效和优服务为一体的实验 室安全信息化管理系统,这不仅维护了师生的生命财产 安全,也是实验教学、实践创新、科学研究和建设平安 校园的重要前提 [6]。

　　1 实验室安全管理面临的问题

　　1.1 危险生化品监控不规范

　　高校实验室生化品使用具有用量少和种类多的突出特 点,化学化工、生物与农业、资源与环境等专业实验室往 往为了便利而直接在线下实体店购买, 可是生化品的种类 繁多,师生们对于易制毒、易制爆、剧毒等危化品存在知 识盲区,容易造成危险生化品监控不规范。某些校企合作 的课题当中,还存在企业提供的生化品情况不清,状况不 明的可能。以上这些不明确的因素,也进一步加大了易燃 易爆危险生化品全流程监控的难度。这是最容易发生安全 事故的环节,已成为实验室安全管理中最大的难点 [7.8]。

　　1.2 安全教育和培训环节缺失

　　实验室是高校开展教学活动最为频繁的场所之一, 科学研究和自主创新活动都需要在此进行,涉及人员众 多,包含潜在危险因素大 [9] ,所以必须对进入实验室的 师生乃至相关后勤人员开展具有针对性的安全教育和培 训,通过安全培训不断提高广大在校师生的安全意识和 相关安全知识掌握水平,并将安全考核成绩作为进入实 验室的前提条件。以此来建立严格的准入准则,消除高 校实验室中操作者无安全意识、无风险评估和无操作规 程便进行实验的情况,尤其是消除实验者不规范操作等 带来的极大安全隐患。

　　1.3 集成度低、统一性弱

　　当下安全管理功能模块各式各样、供应商之间彼此 独立,不利于信息数据共享共用。实验室管理者需要同 时对接多个系统,对多个系统进行管理。而使用者也需 要在不同系统间重复工作。学校、学院、实验室层面的 三级沟通容易缺乏统一规划,各级之间还是主要以手工 方式对接,不能形成合力,容易重复投入而造成浪费, 安全数据信息流不够顺畅,降低了管理效率,一体化管 理有待加强 [10]。

　　1.4 安全意识淡漠

　　师生安全意识缺乏,思想上不重视, 责任落实不到 位,应急处理能力薄弱。高校对教师考核标准侧重科研 产出而轻安全,资金投入不足,没有设置专项安全管理 经费 。安全责任人往往由专业背景不对口的教学秘书兼任,对理工科专业实验室缺乏了解,在实验室安全管 理上没有太大发言权,安全管理流于形式。

　　2 基于云平台的实验室安全信息管理系统研究

　　2.1 实验室安全信息系统云平台系统架构设计

　　云平台能够快速搭建管理系统,不必担心花费巨资购 买硬件来集群, 也不必担心巨额购买的系统软件需要人员 来组建和维护的问题,缩短了建设周期,根据实际需求和 应用场景制定了专属方案。实验室安全信息系统云平台方 案包括基础架构(云终端、服务器)和云管理软件等, 在云服务器端,独立构建数据中心,并根据实际需求组 件物理环境和扩展服务器。云终端在保障了对外设器件 的支持和物理机相同的操作体验下,具有体积小、安全 性能高和功耗低等优势。至于云管理端则是利用 IP 地址 对云服务进行统一管理,一定程度上可以减少工作量。 2.2 数据中心设计实验安全管理云平台的执行操作均在数据中心完 成,数据处理完以后,再将操作结果传回给使用者,云 服务器独立构架数据中心,将整个实验安全管理云平台 数据中心架构分为 4 个层次,包括满足内外网用户可 直接访问的云平台访问层、负责运行稳定性的应用管理 层、提供云平台存储的虚拟资源层和当前实验安全管理 系统所属的核心应用层。云平台访问层在满足了内外网 用户访问后,为了保障网络安全和数据隔离性,接入安 全网关,该网关作为云平台访问层的核心功能组件,主 要提供三个方面的作用,首先,降低用户端开放访问权 限 IP 地址数量和端口数量; 其次, 实现更安全的网络 隔离;最后,还可以利用协议代理模式将通信封装在固 定端口的加密通道中,简化防火墙 NAT 的工作量,将 应用汇聚于统一一侧访问。

　　2.3 实验室安全管理系统研究

　　根据高校实验室的特点,安全管理信息管理系统的 探索研究主要从以下几个方面进行。

　　2.3.1 危险生化品全周期台账的信息化建设

　　参考传统管理模式下关于易燃、易爆、易制毒等危 化品的精细化管理经验,以实验室房间作为基本单位, 高校实验室管理人员通过安全信息管理平台,从申报 试剂需求、在线选择优质供应商、集中采购、入数据库 存储、实验人员按需接收和使用、安全处置废物等过程 着手,建立全流程全周期信息管理系统,保证危险生化 品有使用和废弃的相关记录,健全危险生化品种类、数 量、储存方法、储存地点的电子台账记录,做到精细化 管理,消除因信息交换延迟导致的重复采购、化学试剂 库存过多和不同实验室药品混放等安全隐患,杜绝易燃易爆易制毒等危险化学品的外泄隐患。

　　遵义师范学院实验室为危险生化品全周期台账信息 化建设构想了正确的“三步走”策略。在第一步中,收 集关于现有纸质台账记录并作整理归纳, 建立完整数据 库,根据内容画出概念模型图;第二步,搭建整个实验室 安全管理系统框架,系统主要由前端数据库服务器、网页 服务器、客户端 Browser 等组成,实验室安全管理框架 则采用经典的 B/S(浏览器 / 服务器)模式来开发;第三 步,对所有的现行纸质记录进行信息化管理测试,在浏览 器中, 客户端使用 HTTP 协议对 Web 服务器进行访问, Web 服务器使用实验室安全信息访问数据库服务器,随 后将访问结果以 HTML 的方式返给 Client 浏览器,该方 法的理论正确,进一步提高了实验室安全管理的效率。

　　2.3.2 基于云平台的实验室环境安全监测预警

　　云平台主要针对化学化工、资源与环境、生物与农业 科技、物理与电子科学等学院的专业实验室进行检测,尤 其是针对储存或使用易燃易爆易制毒等危险化学品、电子 实验箱、昂贵的仪器设备等区域,通过对烟雾浓度、温度 高低、湿度异常、水压异常、电流强度等周围环境状态进 行实时监测。安全预警系统通过内置传感器实时采集到相 关温度、烟雾和湿度等环境信息,并将实时数据传送至云 端服务器, 服务器把数据与人为预先设置的阈值进行对 比, 当检测到预设阈值和实时数据有异常时便启动不同级 别的报警程序,同时开启实验室内的制冷器、除湿器和自 动喷水装置等一系列的补救设备。此功能满足了实验室 存放危化品和大型仪器设备等安全存放的需求,阈值通 常可以根据具体存储的实验耗材和设备来自定义,特别 是有毒有害气体浓度超过预设阈值时,更是立即启动预 警装置进行报警,实验室管理人员和相关实验室的安全 责任人可以通过声光、可视化动态视窗或移动终端信息 提示等方式获得报警信息。同时系统会自动切断水电并 根据报警类型和严重程度来开或者关门。

　　2.3.3 实验室安全教育和培训信息化平台

　　除常规线上安全教育和培训外, 将安全考试覆盖到全 校所有师生,考试成绩和实验室门禁权限挂钩,严格控制 和落实实验室准入制度,除完成安全教育和培训外,考试 成绩必需达 90 分以上才能进入实验室。考试内容杜绝一 刀切,根据高校设置的不同学院和专业,开发多种考试类 型和不同方向的题库,设置与专业相关的考试科目,满足 高校理、工、经、管、文、哲等多个学科门类和专业方向 的安全教育和培训需求。通过实验室安全教育信息系统的 建设来提高教师和学生的安全意识以及相关知识的掌握水 平。进一步将人为导致的实验室安全隐患消除。遵义师 范学院的信息工程学院有着较多关于在线学习平台和考试系统的相关经验,提供较强的技术支持。设计并实现 了实验室安全教育和培训管理平台,在充分了解目前计 算机实验室管理工作现状后,利用 ASP.NET 技术的强 大功能和适应性的优势, 确保了系统的功能操作起来全 面便捷,涉及的系统功能主要包含以下几方面：学生用 户登录、稳定的培训排课、后台管理维护、自动评分、 方便实验教师管理的系统归纳等功能,除以上功能之 外,计算机实验室指导和检索也是重中之重。按照以上 的分析可知,设计出的此平台具有用户、实验安全教育 培训、实验安全考试、辅助功能 4 个模块。

　　4 结语

　　安全是高校实验室建设和管理的核心,构建现代化 高校实验室安全管理信息系统是进一步提高实验安全管 理效率的必然选择,在仔细收集了相关高校在实验室安 全信息化建设方面的案例和成功经验后,确定了本文的 主要研究方向,包括对易燃易爆有毒生化品的全周期台 账管理、建设对周围环境监测的预警系统来提前感知实 验室潜在危险和构建集教学、培训和考试为一体的信息 化平台。通过以上研究,希望能够对高校实验室安全管 理水平的提升有所帮助。当然,如何利用物联网技术来 进一步提前预知各种潜在的危险是未来实验室安全建设 的发展趋势,也是作者未来的研究方向。

　　参考文献

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