实验室信息管理论文

三、实验室信息管理的发展趋势实验室网络的智能化:各类实验室的基础数据是重要的资源,而实验室人员的经验将成为最宝贵的资源。今天小编为大家推荐《实验室信息管理论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

实验室信息管理论文 篇1：

基于数字化管理的临床微生物实验室信息管理平台再造

[摘要] 通过对临床微生物实验室信息管理平台的数字化再造，实现了临床微生物实验室业务流程全过程数字化和信息的有效管理，并加强了实验室在实验室质量管理、细菌耐药分析管理和医院感染管理中的数据挖掘能力。

[关键词] 临床微生物实验室;信息管理;数字化管理;再造;专家系统

近几年，随着现代网络技术和现代数字化技术在医疗领域的广泛应用，临床微生物实验室信息管理平台的发展也迎来了契机，一些信息化和数字化建设的新技术、新理念在实验室信息管理系统的建设和再造中都有所应用[1-3]。本实验室自2003年始自行开发并应用临床微生物实验室信息管理系统以来，经过10多年的信息化和数字化建设，已经从最初的单机版报告单打印软件逐渐发展成与数字化医院其他管理系统无缝联接的实验室信息管理平台，目前已实现临床微生物实验室业务流程全过程数字化，并能最大限度地采集、存储、处理、传输、提取、集成、利用和共享实验室信息，实现面向医院和社会的数字化临床微生物检验服务。本文就本实验室的临床微生物实验室信息管理平台在数字化再造方面的经验做简单介绍，希望能为国内外实验室信息管理平台的开发再造提供参考。

1 数字化再造的重要性

在全球抗生素耐药情况日益严峻的今天，临床微生物实验室已成为抗感染诊治和遏制细菌抗生素耐药的重要一环，目前，临床微生物实验室的工作流程是以“标本”为中心，从狭义上看，是从实验室标本的接收开始至检验报告的签发结束，而从广义上看，是从临床医生开具检验医嘱开始至对临床医生完成检验结果解释结束，在这数天乃至数十天繁琐的标本检验流程上，由标本而产生的信息量大，且信息结构与内容复杂[4]，一个标本的信息往往在多位工作人员与多台仪器之间反复流转，且很多信息还是由工作人员主观判读产生[5]，如何建设一个业务流程全过程数字化的临床微生物实验室信息管理平台对这些复杂信息进行有效的管理，是一个具有挑战性的问题，其直接影响整个实验室检验流程能否流畅运行，进而影响实验室为临床及患者提供医疗服务的质量。

传统的临床微生物实验室信息管理系统基本停留在检验报告单打印软件层面，虽然有通过医院局域网实现标本信息自动采集与检验报告发布共享的功能，但管理功能模块不完善，很难满足实验室信息一体化管理要求，实验室每时每刻所产生的大量测量分析数据仍旧通过程序记录单等基于纸质的报表进行管理，虽然有些实验室的信息管理系统实现了程序记录单的电子化，但仍无助于整个临床微生物实验室复杂工作流程的效率的提高，且也很少有软件功能模块对电子化的程序记录单内容进行质量管理与数据挖掘工作[6]。而数字化管理是指利用计算机、通讯、网络、人工智能等技术，实现知识资源、信息资源可数字化，并通过网络实现信息的传递与信息资源共享，同时，应用数字来量化、精确管理中的各个要素，实现管理的可计算性[7]。数字化管理克服了传统管理的效率低下、信息共享性差等缺点，具有定量化、智能化、综合性的特点。对临床微生物实验室现有的信息管理平台进行数字化再造，实现实验室流程全过程的数字化管理，是实验室管理的一种必然趋势。

2 数字化再造的实践

2.1 检验医嘱的控制

临床微生物检验项目种类单一，但检验标本种类繁多，不同来源的不同检验标本与不同的检验项目进行相互搭配产生的检验医嘱，有些是合理的，而有些是不合理的，对不合理检验医嘱的控制是实验室分析前质量控制重要的一环。信息管理平台除了设置临床常见检验标本的常见检验项目套餐以供临床医生方便选择外，还对临床医生由检验标本和检验项目自由搭配所开具的检验医嘱进行合理性验证，发现不合理检验医嘱会做出警示，如对“中段尿”标本开具“厌氧菌培养”的检验医嘱，会做出“中段尿不适合做厌氧菌培养，泌尿道怀疑厌氧菌感染，建议用膀胱穿刺采集标本”的警示。

2.2 条形码和二维码的应用

在临床微生物检验整个标本流程中，所有数据均以条形码(128码)为载体进行流转，实验室信息管理平台根据所扫描的条形码，再根据不同的需求从医院局域网上不同的数据库中读取所需要的数据，并在相关数据库中做上相关标记：临床医生开具检验医嘱后自动打印带条形码的不干胶标签，护士将条形码标签贴在标本容器上进行标本采集和交接工作，标本送至临床微生物实验室，工作人员在接收标本同时扫描条形码进行标本信息的录入工作，同时专家系统自动根据检验标本和检验项目进行分类编号，并自动打印带有实验室内部唯一样本编号条形码的标签纸，实验室内部条形码标签纸贴于待接种的各种培养基平板上或做涂片检查的玻片上，工作人员在输入检验结果或审核检验报告等操作时，可直接扫描培养基平板或玻片上的条形码进行标本编号快速定位，而对部分仪器的某些纯数字数据的输入要求，也可采用条形码扫描的方式以提高输入效率。在整个标本流程中的各个节点(开医嘱→标本采集→标本交接→标本接收→开始检验→各种操作记录→报告审核)，以扫描条形码方式快速在数据库中做上各种标记(包括执行时间和执行人等信息)，可实现对标本的追踪，也可方便进行TAT管理[8]。

但对于外院区送检的标本，由于网络安全等原因，医院局域网无法与外院区进行联网时，实验室信息管理平台就无法根据条形码从外院区数据库中读取相关数据。为解决此问题，本实验室采用了二维码图片形式进行数据的传递，即外院区根据协议编码送检标本相关信息生成并打印二维码图片，本院区接收标本时，采用二维码扫描枪对二维码图片进行扫描，然后根据协议反编译标本相关信息并写入数据库。以扫描二维码图片形式代替信息的手工录入工作，可有效提高工作效率并减少人为差错的发生。

2.3 检验流程的记录和记录的应用

临床微生物标本的检验周期长，过程繁琐，一个标本往往需要经手多个岗位多个工作人员，前一个岗位的实验结果将直接影响后一个岗位的实验操作，所以进行全流程可追溯式管理，做好每一个岗位实验操作和实验情况的记录对理顺整个检验流程至关重要。信息管理平台提供的“工作”界面，能详细记录整个检验过程，见图1，如记录每天对培养标本的判读情况，记录培养基上病原菌的菌落特点、溶血情况、菌量、革兰染色情况、触酶结果、氧化酶结果等，还有该病原菌在各个日期的鉴定操作和药敏操作记录等。在该界面中，可以对标本在整个检验周期中各个时间段的实验操作和实验结果一目了然，对检验流程中发生的任何一个环节的差错都能准确地查找出，为检验中质量控制提供了依据。

图1 临床微生物实验室信息管理平台“工作”界面

信息管理平台可根据所记录的检验流程记录查询当日的所有的实验操作，并且可以对实验操作进行分类，比如信息管理平台可列出西门子WalkAway96细菌鉴定分析仪的上机操作列表，还可根据该列表向WalkAway96仪器发送通讯数据。同时，信息管理平台也可查询当日未做检验流程记录的标本列表，工作人员可根据该列表进行标本的查访以防止标本漏检。

2.4 标本状态的应用

信息管理平台根据标本在检验流程中的不同节点位置，设置了10个标本状态以方便工作人员对检验标本进行追踪，10个标本状态包括未采集、已采集、已运送、已退回、已接收、开始检验、已初级报告、已完成、审核和打印等。标本状态的具体描述及触发产生的相关记录见表1。

在信息管理平台的标本列表中，不同检验状态的标本以不同颜色做为背景以示区分，其中“开始检验”的标本是以白色为背景，“已初级报告”的标本以红色背景做警示，而“已完成”状态标本以浅蓝色为背景，标本被签发后的“审核”和“打印”的标本以绿色为背景。

2.5 细菌鉴定与药敏结果的处理

细菌鉴定与药敏试验是临床微生物实验室最主要的工作，对于每一个细菌鉴定结果，信息管理平台都会调用专家系统使之与本实验室近五年的数据进行比对，如果检出的细菌不在常见概率中，则会给出提示，比如对某个患者呼吸道标本中检出的病原菌“沙门菌”进行管理时，会对近五年呼吸道标本的病原菌进行统计分析并得出常见病原菌的范围，发现该“沙门菌”不在“常见”范围之内，信息管理平台就会给出警示。

在药敏试验方面，信息管理平台设置有《抗菌药物敏感性试验执行标准》(CLSI)中的药敏解释标准字典库，能自动根据工作人员输入的抑菌圈直径或MIC数值，再结合细菌鉴定结果和标本来源进行药敏结果的耐药(R)或中介(I)或敏感(S)的判读。同时，信息管理平台会调用专家系统对细菌鉴定数据和药敏数据及患者相关数据进行逻辑判断，如对细菌天然耐药进行验证以判断实验结果是否有误，对一些不可能或罕见的药敏结果进行识别并提示需要复查等。

2.6 检验报告的签发

检验标本在完成检验操作并录入完整的检验结果后，工作人员点击“完成报告”按钮即自动修改标本状态为“已完成”;所有“已完成”的报告都需由实验室负责人或认可的授权签字人负责报告签发，签发后的检验报告才能被临床查询或打印。

管理系统开发有报告签发专用界面，在该界面中会有一个所有“已完成”待签发的报告列表，所有新“完成”的报告也都会实时在列表中显示，报告签发人员可及时对其进行签发操作，同时，签发后的报告也实时在该列表中消失。在报告签发时，完成一个报告签发操作，界面也会自动跳转至下一个待签发报告界面上，极大提高了工作效率。同时，在信息管理平台的签发界面里，用户可方便地按需调用该报告的各种相关信息，如关于该标本所有的操作记录、图像记录、历史检验结果等，为报告签发人对检验结果的审核提供参考。

2.7 图像采集的应用

临床微生物实验室采用数码相机、高清摄像头等图像采集设备对实验结果进行图像采集，采集的原始图片储存于数据库中。图像采集包括对各种涂片检查在显微镜下的细菌染色情况、各种细菌培养标本在培养基上的细菌生长情况、解脲支原体和人型支原体培养及药敏检测板条的颜色变化等。所采集的图片是检验操作的原始记录，为检验中的质量控制提供了保障，同时，工作人员在对检验报告进行签发时，可以直接调用所采集的图片进行查看，而不用去翻找原始的培养基平板或玻片，从而提高了工作效率。

对于所采集的解脲支原体和人型支原体培养及药敏检测板条图片，信息管理平台可根据检测板条上不同孔的功能与分布情况，计算检测孔中的颜色变化，最后自动换算出解脲支原体和人型支原体的培养及药敏检测结果，以此代替工作人员进行重复而繁琐的人工结果判读，有效减少了人为差错的发生。

2.8 专家系统的应用

专家系统是一种能通过推理技术模拟某特定领域中特定专家的分析过程来解决各种复杂问题的计算机智能程序系统，信息管理平台采用专家系统对流程上各个节点的数据进行数字化管理，是一种可以提高工作效率及工作质量的非常有效的方法[9]。专家系统在除了上述的细菌鉴定和药敏结果方面的应用外，还常在如下流程节点有所应有：

在标本接收流程节点，专家系统根据不同标本种类及不同的检验项目，自动打印该细菌培养标本所需接种的培养基平板标签，标签上有培养基名称、标本信息(标本编号、接收日期、检验目的)和患者信息(姓名、病区、床号)等，同时标签上打印有标本编号的条形码，以便后期标本实验操作时可以直接扫描培养基平板上的条形码进行信息管理平台标本定位。工作人员还可根据打印的标签选择相应的培养基平板进行标本接种工作，这对于一些非熟练人员及实习生来说，可有效避免培养基平板选择错误的事情发生。

在检验报告签发流程节点，专家系统能对细菌鉴定和药敏结果进行综合分析后为临床诊治提供一些建议，如对检到的耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌(MRS)，专家系统会给予“对于耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌(MRS)，β-内酰胺类药物，如青霉素类、β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂复合物、头孢类、碳青霉烯类，临床无效”的报告单评论内容。

2.9 血培养的联机管理

临床微生物实验室信息管理平台开发有Bact/Alert3D血培养仪的联机程序，信息管理平台通过联机程序接收血培养仪实时传送的血培养瓶的培养信息，培养信息包括血培养瓶阳性报警、血培养瓶阴性报告、培养12 h阴性、培养1 d阴性、培养2 d阴性、培养3 d阴性等，其中阳性报警信息还包括血培养瓶阳性报警时间。信息管理平台可根据接收到的信息启动相应模块程序进行处理，如接收到血培养瓶阴性报告的信息时，可直接在信息管理平台中完成相应的血培养阴性报告，如在夜间接收到血培养瓶阳性报警信息时，可在信息管理平台中跳出相应警示，提示急诊值班人员进行阳性血培养瓶转种处理。

2.10 结核分枝杆菌检查的特殊管理

根据《浙江省耐多药肺结核防治规划》要求，肺结核患者的一个痰标本，除做抗酸染色检查外，还需用GeneXpert检测结核分枝杆菌基因和利福平耐药基因，同时，还需对痰标本进行结核分枝杆菌培养及药敏试验。其中在结核分枝杆菌液体培养的42 d检验流程中，需经过多位工作人员的实验操作和结果判读[10]，相关记录的登记是否完整直接影响后续工作的开展。为此，信息管理平台专门开发一个结核检查的特殊模块，在该模块中可详细记录一个痰标本的涂片检查信息，液体培养上机信息、污染信息、菌种鉴定过程、药敏信息，GeneXpert检测信息等，对于结核分枝杆菌药敏同时出现利福平和异烟肼耐药的菌株，结核检查模块以明显方式向工作人员做出提示。信息管理平台还可实时统计结核分枝杆菌培养的污染率与涂阳培阴率，为结核分枝杆菌培养的质量控制提供了保证。同时，信息管理平台为医院结核管理部门提供包括耐多药菌株列表、初治涂阳列表、复治涂阳列表等各种报表，为结核病防治管理提供技术和管理支持。

2.11 临床菌株的管理

实验室临床菌株的规范管理对今后的细菌感染和耐药研究以及公共安全管理具有重要意义，信息管理平台建立临床菌株信息数据库及临床菌株管理模块，数据库包括菌株信息(菌株编号、菌株代码、名称、革兰染色、分类等)、标本信息(标本种类、患者姓名、性别、年龄、科别、诊断、采样时间)、鉴定信息(生化反应结果、血清型等)、药敏信息(药敏结果、产酶情况)、其他信息(菌株保存位置、备注等)。临床菌株数据库的信息录入方式有三种，一是手工录入，二是信息管理平台直接导入，三是WHONET数据文件导入。临床菌株管理模块包括菌株检索、复苏使用、菌株复苏使用记录查询等功能，其中临床菌株检索界面提供包括“药敏条件”设置的多种条件设置组合，工作人员根据多种条件组合检索出菌株后可以打印清单，也可根据电脑上显示的“菌株保存位置”去查找菌株。在对临床菌株进行检索后，可对其中部分菌株进行“复苏使用”操作，操作时可输入操作目的，系统也会自动记录操作时间，操作者等信息。工作人员使用菌株复苏使用记录查询功能，根据时间段查询某一时间段所有的菌株复苏记录，也可以在菌株详细信息里查看该菌株的所有历史复苏记录，以便进行对临床菌株的使用溯源。

2.12 数据挖掘

临床微生物实验室的数据挖掘与应用对于实验室管理、抗生素合理使用和医院感染管理等至关重要，其中微生物数据最主要的应用是临床菌株的分布和耐药统计分析，目前，菌株药敏数据导出至WHONET软件已是实验室信息管理平台必备的功能模块，实验室信息管理平台开发有2种数据导出方式，一种是直接导出数据生成WHONET数据文件，另一种是数据导出至一文本格式的中间文件，再由WHONET自带BacLink软件读取中间文件的数据写入至WHONET数据文件中。

临床微生物数据挖掘工作还包括医院感染指标的监测，既信息管理平台在检验报告签发时，如发现耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌(CRE)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素肠球菌(VRE)、耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌(CRABA)、耐碳青霉烯铜绿假单胞菌(CRPAE)等多重耐药菌时，会提示工作人员向医院感染管理科发送警示信息以提醒及时采取措施。同时，信息管理平台为医院感染管理工作提供多重耐药菌感染发生率和检出率的统计工作。

在实验室质量管理方面，信息管理平台除了做血培养污染率的统计分析外，还可根据检验标本各个标本状态的触发时间来做TAT统计及管理工作;还可根据不合格标本退回记录做不同科室标本不合格率和不合格原因分析;还可根据检验流程记录中的备注内容进行日常工作差错分析等。

3 讨论

临床微生物实验室管理水平的高低直接影响疾病诊断、感染控制、抗生素合理使用、医院感染控制等工作任务的发挥[11-13]，而数字化管理是实验室管理的趋势，一个完善的信息数字化管理平台，实现微生物检验精细化的过程管理、实现医院数字化网络的信息共享和实现检验数据的深度挖掘应是它的建设方向[14]。

目前，国内临床微生物实验室信息数字化建设偶见报道[1，5，15，16]，但由于各临床微生物实验室的工作流程不同[17]，其所应用的基础实验室信息管理软件也不同，从而使各实验室的信息管理平台的数字化建设侧重点不同[18]，我们在对实验室信息管理平台进行数字化再造时，不能照搬照抄，需根据实验室的实际情况进行借鉴和创新。本文在10多年的临床微生物实验室信息化建设实践中，结合实验室的流程管理工作，通过对实验室信息管理平台的数字化再造，目前已实现临床微生物实验室业务流程全过程数字化，如采用条形码和二维码来实现数据的快速流转，采用10个标本状态来实现标本检验过程的快速追踪，采用检验流程记录电子化来实现工作流程的有效溯源，采用图像采集方式对实验结果进行原始保存，采用血培养联机程序实现血培养瓶状态的实时监控，同时，实现了采用专家系统对数字化信息进行数字化管理，如对检验医嘱合理性的控制、对细菌培养标本培养基平板的规范选择及对细菌鉴定和药敏结果有效性的管理。我们还加强了实验室数据在实验室质量管理、细菌耐药分析管理和医院感染管理中的挖掘应用，如对血培养污染率、TAT、不合格标本和实验差错进行统计分析，如实现了细菌鉴定和药敏结果与WHONET软件的数据共享，如增加了多重耐药菌的发现与处理功能等。如此数字化再造，可有效整体提高实验室管理水平并更好地为临床和患者的服务提供有力的技术性支持。

在数字化再造过程中，我们发现，数字化管理是实验室管理的当今趋势和未来方向[19，20]，临床微生物实验室信息平台的再造目标没有最好只有更好，只有不断总结、不断改进，不断将新的管理理念和管理技术纳入到实验室的管理体系中才能不断提高，才能不断促进实验室的发展，为临床的诊疗活动提供更好的支持。

[参考文献]

[1] 顾国浩，邱骏，李勇，等. 临床微生物实验室数字化与信息化建设[J]. 临床检验杂志，2013，31(11)：805-807.

[2] 李子民. 临床实验室信息管理系统的应用[J]. 中国医疗设备，2012，27(3)：77-78.

[3] 张乐研，孙梅华，孙魁，等. 基于检验信息系统操作节点的实验室管理[J]. 解放军医院管理杂志，2012，19(11)：1052.

[4] 万富明，贾如琴，韦懿，等. 临床微生物实验室信息管理平台的架构[J]. 国际检验医学杂志，2011，32(10)：1139-1140.

[5] 袁阳，种慧梅，曹欢. 临床微生物检验中的若干问题探析[J]. 中国社区医师，2013，15(7)：248.

[6] 邓宾. 临床微生物实验室信息系统软件的开发和应用[J].医疗设备信息，2007，22(5)：26-27.

[7] 葛菁萍，赵丹，平文祥，等. 微生物学实验室数字化管理的构想与实践[J]. 实验室研究与探索，2008，27(4)：132-134.

[8] 黄现军. 条形码在检验科信息系统中的应用[J]. 中国医学创新，2012，9(28)：158-159.

[9] 林雪峰，朱丹，周文斐，等. 专家系统在临床微生物实验室信息节点中的应用[J]. 中国高等医学教育，2011，(1)：54-56.

[10] 李宁，伍严安，胡辛兰，等. 结核分枝杆菌的实验室检测方法学评价及耐药情况分析[J]. 实验与检验医学，2013，31(3)：214-216.

[11] 魏让，贾瑞清. 医院微生物实验室应成为独立科室的探讨[J]. 中国医药指南，2013，11(18)：783-784.

[12] 孟良. 微生物检验在医院感染控制中的应用与意义[J].国际检验医学杂志，2015，36(9)：1317-1318.

[13] 刘晓雯. 临床微生物检验和细菌耐药性监测的探讨[J].中国医药指南，2014，12(10)：255-256.

[14] 邹自英，刘媛，朱冰，等. 临床微生物数字化检验管理平台的建立[J]. 国际检验医学杂志，2014，35(19)：2709-2710.

[15] 刘厚明，韩红星，吕宁，等. 混合式多级条形码在微生物检验全程无纸化和全流程管理中的应用[J]. 2015， 33(4)：310-312.

[16] 罗燕萍，叶丽艳，余浩，等. 临床微生物信息管理数字化平台的建设[J]. 临床检验杂志，2013，31(11)：809-811.

[17] 王雪强，周国芹. 临床微生物室的管理[J]. 检验医学与临床，2013，10(21)：2917-2918.

[18] 杨启文，徐春英. 临床微生物实验室自动化现状与进展[J]. 中华临床实验室管理电子杂志，2014，2(1)：4-10.

[19] 袁蓉，薛成军，王勇军. 自动化系统在临床实验室数字化管理中的应用[J]. 实用医药杂志，2013，30(11)：1053-1055.

[20] 肖飞，樊光辉，洪求兵，等. 检验全流程数字化管理及质量控制体系的构建[J]. 中国医院管理，2013，33(5)：58-59.

(收稿日期：2015-06-10)

作者：林雪峰 陈晓军 江丹英 王兵勇 陈静 应华永

实验室信息管理论文 篇2：

高校实验室信息管理应用系统设计与实现

摘 要：高校实验室信息管理应用系统提供了请假管理、共享文件管理、室内温湿度显示、灯光控制器、空调控制、风扇控制、摄像头监控、课堂记录、桌面电源控制功能，可以对学生仪器使用情况进行记录，将使用记录存储到数据库端，记录数据具有可追溯性，与传统的数据存储方式相比，信息化管理系统的数据更加可靠和安全，有利于快速对实验室信息查询，统筹协调实验仪器设备的使用，提高设备的利用率，达到实验室日常管理的网络化、规范化、高效化。

关键词：高校实验室;信息管理系统;利用率

中圖分类号：TP311 文献标识码：A

Design and Implementation of Information Management and

Application System for University Laboratory

PAN Yu1， ZHANG Yemao1， MO Shuxian2

(1.Nanning College for Vocational Technology， Nanning 530008， China;

2.Guangxi Vocational College of Technology and Business， Nanning 530008， China)

664355872@qq.com; 43882320@qq.com; 782062042@qq.com

1 引言(Introduction)

现今大多数高校的实验室管理中，实验室设备信息是依靠手工建立大量的台账、卡片的方式来进行管理的，仪器仪表档案的查询往往耗费大量时间，如果设备状态发生变化，如借出、归还、丢失、损坏、闲置时，都需要登记相应卡片，造成管理手续复杂，实验设备的信息、学生实验信息以及课程信息等不能有机地结合，各种收集和管理都是独立分散地进行，致使各个实验室之间、老师和实验室之间缺乏联系，对于承担大量实验教学任务的实验室而言，存在管理工作量大，信息数据多的情况，因此，传统的实验室管理方式，造成了实验信息管理效率低、实验设备利用率低、预约实验比较烦琐及工作效率低等问题，在实验室的数据统计方面存在很大的缺陷，进而制约实验室的总结评估工作[1]。

随着互联网技术和信息化技术的发展，在高校实验室的日常管理中，通过数字网络化管理，是充分利用实验室资源，提高实验室的使用效率的一个有效地管理方法。从而，依据“互联网+”技术，设计一个高校实验室信息管理应用系统，引入信息化手段为实验室的管理服务，建设“互联网+”背景下高校实验室管理系统具有现实应用的意义，信息化管理是实现实验室管理科学化、规范化、现代化，高效性、方便性、准确性、安全性的最有效途径。

2 系统设计方案(System design scheme)

本系统能够实现在网络WEB端对实验室的信息数据进行在线汇总，对常用的仪器仪表设备的使用情况进行管理，管理员通过系统界面对实验室器材和室内照明灯具以及空调等设备进行控制以及通过实验室内的网络监控摄像头对实验室进行实时的安全监视，学生通过刷卡激活实验器材电源并返回实验器材情况。系统主要功能特点如下：

(1)系统通过烟雾等多个不同功能传感器采集实验室环境状况数值并显示;

(2)在WEB端查看设备使用情况，可以保存和更新设备的状态信息;

(3)学生只需要刷卡即可完成一系列信息登记;

(4)可以对单个设备电源远程控制，也可以同时对所有设备电源进行控制;

(5)控制监控摄像头，能够远程实时监控实验室状况;

(6)师生可以在线上传实验数据、查看实验项目、精品共享课程内容。

本系统整体框架系统，如图1所示。

3 系统主要硬件设计(Hardware design of the system)

硬件系统主要由STM32F103主控芯片、电源控制模块、RFID-RC522、ESP8266、继电器、传感器、显示模块组成，电源控制模块是通过RFID-RC522非接触式卡感应是否有卡刷入，刷卡后该系统连接至学校数据库系统，并记录该学生使用仪器设备记录，成功刷入卡后，指示灯由红变绿，插排即可通电，服务器在电脑终端显示，终端连着路由器，路由器作为热点，每个刷卡设备都有一个ESP8266连入路由器设备，作为从设备。

教师服务器终端拥有控制整个实验室的权限，可以控制该实验室的插排电源、风扇、灯光、空调等设备，ESP8266WIFI模块通过串口将STM32F103获取的数据发送至WEB平台，硬件设计结构图，如图2所示。

3.1 STM32F103主控芯片

STM32F103芯片，集成包含了晶振时钟、复位电路、数字和模拟间的去耦电路、调试接口、串行通信接口等电路，可以进行高速运算，能够与传感器模块进行实时通讯并采集数据，WIFI模块通过串口与STM32F103通信，通过路由器把数据传输到系统服务器端，师生通过PC机或者手机登录网页WEB端，进行控制、查询，从而实现对实验室本地与远程功能控制操作[2]。

3.2 环境监测与调节

系统通过安装在实验室的多个不同的传感器，采集实验室内的温湿、烟雾、光照的强度等数值，通过无线网络发送到WEB端，若温湿度超过设定值，可自动开启通风系统(或空调)，降低实验室温湿度值，保证实验仪器设备安全的存放。

环境监测部分使用了DHT11温湿度采集模块，模块采集到的数据会回传到STM32F103中，并通过判断温度数据是否高于设定值来决定是否启动通风系统，同时，温度数据每隔一定时间通过TCP方式传送至WEB端。

3.3 指纹门禁

通过验证进入实验室人员的指纹进行门禁，保障实验室的安全，在指纹门禁系统中，使用FM10A指纹模块，录入管理员指纹，如果在管理员对实验室管理期间有变动，门禁系统也可以通过系统清除管理员的指纹，在门禁系统启动使用期间，STM32F103主控芯片处于循环发送搜索指纹命令，当指纹模块FM10A匹配到相同的指纹，就会返回一个信息给STM32F103来驱动电机，实现开门，从而实现门禁作用。

3.4 防盗入侵报警

防盗系统由红外报警组成。实验室窗户装有红外监测模块，当检测到非法入侵，则进行报警，红外报警部分，采用的是是反射式红外传感器，它可以测量1M的距离，且功耗极低。当有障碍物在红外发射器的直线上经过，红外线会从障碍物反射回接收器，红外报警模块就会返回电平信息给主控STM32F103芯片，通过判断I/O返回的高低电平信息来决定是否启动语音报警模块进行报警，并通过GSM模块给实验室管理人员的手机发送信息来提醒报警[3]。

ESP8266拥有完整的且成体系的Wi-Fi网络功能，既能够独立应用，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。当ESP8266独立应用时，能够直接从外接flash中启动，通过UART串口与主控芯片STM32F103连接，以TCP协议传输数据到服务器端，ESP8266建立TCP连接流程，如图3所示。

3.5 桌面电源控制功能

桌面电源主要功能是通过RFID打卡使用仪器，将学生的仪器使用记录同步到数据库中保持，替代以往的纸质记录的方法，除了打卡操作外，教师还可以单独在WEB端对桌面电源的开关进行控制和锁定操作，当触发锁定后，桌面电源将保持原来的状态，打卡没有效果。

3.6 网络监控

实验室网络实时视频监控，使用的是一个USB监控摄像头和一个TPLINK WR703N无线路由器，摄像头通过路由器上的USB接口进行连接，无线路由器刷入OPENWRT系统，系统服务器通过访问相应的端口即可获取实时画面并可以控制摄像头角度转动，实现全方位监控。

3.7 供電电源

硬件系统功能电源模块采用220V交流电降压至5V为整个系统提供电源，该电路由开关电源和输出电路两部分组成，电源电路设计，如图4所示。

当接通电源后，220V交流通过D1整流，C14滤波，通过电阻R10给三极管Q2提供基极启动电流，使Q2开始导通，其集电极电流线性增长，在L2中感应出使Q2基极为正、发射极为负的正反馈电压，通过C15和R6，送到Q2基极，使Q2迅速饱和。与此同时，感应电动势给电容C15充电，随着C15充电电压升高，Q2基极电位逐渐下降，IC开始减小，在L2中感应出使Q2基极为负，发射极为正的电压，使Q2迅速截止，完成一个振荡周期，在Q2截止期间，在L3绕组感应出一个5V左右的交流电压。此后，C15逐渐放电，Q2基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环。L3输出电压经D3整流、C17滤波后通过USB座给负载供电。LED1和R9组成输出指示电路。

DZ、817、Q1等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或电源电压升高等原因导致输出电压升高时，DZ击穿，817中发光二极管电流增大，817中光敏三极管电流增大。L2反馈绕组中的感应电压经817中的光敏三极管到Q1基极，Q1基极电流增大，集电极电流增大，Q2基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低。当输出电压降低后，Q1取样后又会截止，Q2的负载能力变强，输出电压升高，这样起到自动稳压作用。D2为L2绕组输出电压整流二极管，C16为滤波电容。

本电路设计有过流过载保护功能。当负载过载或者短路时，Q2的集电极电流增大，Q2的发射极电阻R7上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过R8让Q1饱和导通，从而让Q2截止，停止输出，防止过载损坏。

4 系统软件设计(System software design)

4.1 软件总体架构设计

软件设计采用B/S结构即浏览器和服务器结构，如图5所示，用户界面通过浏览器来实现，主要事务逻辑在服务器端实现，实现跨平台的特性，通过JavaScript、Html、JQ等技术结合LAYUI框架搭建出扁平化风格的前端界面，使用C#、.NET、MYSQL完成后台服务器端的开发，WEB前端的功能采用模块化的设计[4]，可以在原基础功能上扩展出更多的功能，同时不会影响到整体的浏览效果。

通过实验室管理系统，可以获取到各专业学生的信息，数据直观，显示信息有：院系、专业、班级、学号、名字、性别、联系方式、请假时间、收假时间、备注信息，信息的录入可直接使用Navicat Premium数据库管理工具。

使用可道云WEB文件管理框架，基于FTP文件服务器搭建的一个校园内网的FTP文件服务，可以设置教师私有文件，以及校园内网公有的共享文件，通过WEB对文件操作，将课堂记录的迟到、早退、旷课的同学名单提交到数据库，在学期期末的时候可以调出数据统计。

采用上位机轮询服务器的方法来达到数据中介转发的效果，将WEB操作的信息通过数据库记录，服务器处理后传输到上位机，由上位机分发到下位机设备。灯光控制器硬件上使用一个双控开关和一个继电器电路组成一个双控电路，WEB端和墙壁开关都可以独立对灯光进行控制，空调控制器通过红外解码发射头适配上空调的红外编码程序后即可通过WEB实现控制[5]，系统软件实现功能结构，如图6所示。

4.2 数据库系统设计

本系统数据库采用MySQL数据库，支持所有的操作系统平台，支持Apache、IIS等多种Web服务器，MySQL是一个真正的多用户、多线程的SQL数据库服务器[6]，数据库层操作功能强大，可操纵多种主流数据库，SQL是世界上最流行的和标准化的数据库语言，它使得存储、更新和存取信息更加容易，MySQL是一个客户机/服务器结构的实现，它由一个服务器守护程序MySQL和许多不同的客户程序及库组成[7]，数据库结构平台主要的数据表，如图7所示。

4.3 WEB前端设计

实验室信息管理系统结合LAYUI框架，利用HTML、CSS等技术，对系统各界面进行设计，系统主界面，如图8所示，达到功能菜单简洁明了，色彩搭配合适，美观自然，作为系统的创新特色，采用JavaScript、JQ、Unity3D等技术，实现实验仪器三维模型展示，如图9所示，使学生在做实验前后对仪器仪表都有一个直观形象的认识。

4.4 服务器数据处理

服务器数据处理采用C#语言，C#是一种安全的、稳定的由C和C++衍生出来的面向对象的编程语言，C#综合了VB简单的可视化操作和C++的运行效率，以其强大的操作能力、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言，可以快速基于.NET提供的一系列的工具和服务来最大限度地开发。

5 结论(Conclusion)

高校实验室信息管理应用系统的桌面打卡系统改变了以往使用纸质记录学生使用实验设备的情况，打卡数据连入学校数据库，以网络形式储存数据，这也是互联网时代的主流，服务器终端可以随时查询数据，实验室灯光采用双向控制，手动和教室终端控制，两端都能控制灯的状态，WEB端可以控制风扇或空调，当无人使用实验室时，若灯光空调风扇等没有关闭可以通过网页端操作关闭，达到节约用电的目的，实验室安全监控可以通过系统在手机端实时查看，以上的功能的特点，经过实践管理与教学表明，通过本系统的应用提升了实验室管理效率，方便师生实验室的使用与实验课程的教学活动开展。

参考文献(References)

[1] Yi Lyu. Performance evaluation of real-time stream processing systems for Internet of Things applications[J]. Future Generation Computer Systems， 2020， 5(6)： 207-217.

[2] Junyan Gao. Joint model for residual life estimation based on Long-Short Term Memory network[J].

Neurocomputing， 2020， 2(4)： 284-294.

[3] 杜博.高校實验室管理系统的设计与实现[J].电子设计工程，2011，19(15)：36-39.

[4] 闫海发.基于机智云物联网智能家居系统[J].探索与观察，2018，12(50)：181-182.

[5] 陈根.互联网+智能家居-传统家居颠覆与重构[J].软件导刊，2020，10(2)：212-213.

[6] 贾灵，郑淑君.物联网无线传感网原理与实践[J].科技广场，2017，11(11)：361-362.

[7] 刘林涛，蔡瑜珩.基于Web技术的开放式实验室管理系统的研究与开发[J].实验室科学，2014，17(4)：187-192.

作者简介：

潘 宇(1988-)，男，硕士，讲师/工程师.研究领域：嵌入式系统开发，计算机应用.

张叶茂(1983-)，男，硕士，副教授/高级工程.研究领域：智能控制技术.

莫淑贤(1987-)，女，硕士，讲师.研究领域：教育管理及信息化.本文通讯作者.

作者：潘宇　张叶茂　莫淑贤

实验室信息管理论文 篇3：

实验室信息管理平台的构建和完善

[摘要] 该文根据笔者在实验室信息化过程中的经历，初步阐述了实验室信息管理平台建立的条件、建设目标、特点及下一步工作方向。

[关键词] 实验室 信息化 完善

1 前言

根据国家信息化建设规划的要求，随着互联网技术的不断发展和普及，各种办公自动化管理软件已出现在各级政府部门以及各类企事业单位的管理平台上。在国际上，各类实验室均已开始朝网络化管理的方向发展并日臻成熟。

在这种大背景下，本实验室建立了自己的实验室信息管理平台。把信息技术与实验室现有的质量保证体系相结合，旨在优化实验室的业务流程，提高试验信息传递的时效性、数据完整化和利用综合化，降低试验人员工作量，降低实验室管理成本，通过精简实验室现有的运作环节，探索信息技术与实验室质量管理体系有机结合的新型管理模式，以提升实验室的综合竞争力。

2 建立实验室信息管理平台的条件

2.1 实验室的现状促进了系统的信息化管理

目前的实验室检测系统，处于深化市场机制的过程中，还未采用各种现代化管理手段，作为实验室主管，无法快速、全面、准确地掌控试验收入、合同状况、试验进度、人员管理等实验室信息;人员和任务分配过程较复杂;检验任务书、试验报告、原始记录等信息需要重复录入，而且查询、生成不方便;实验仪器设备的查询、维修、校准、各种标准文本的发放、查询等管理手续繁琐;从检验任务书的传递、检验，以及检验报告等都由人工处理;虽然各部门都配备了电脑，但是大多数部门的计算机都是独立使用，没有很好地实现资源共享。

另外，由于业务的需要，检验站点地理位置出现了分离，不便于日常工作管理及人员量化考核。

这种不适应当前检验工作需要的现状，说明了引入实验室信息管理平台的必要性。

2.2 实验室自身业务流程的规范

本实验室通过了国家实验室认可，已建立了一套较为完善的质量管理体系。而国家实验室认可为实验室信息管理平台的实施提供了清晰的初始化资料，包括实验室人员角色配置和权限配置、实验室仪器设备台帐、检测能力范围、方法标准等保证实验室良好运行的基本资料。

2.3 实验室硬件的建设

为保证信息的畅通，必须配置服务器、路由器等网络设备来组建性能优良、结构合理的网络系统。从2003年起，福建省软件评测中心的建立，使本实验室信息化的建设跃上了一个台阶，实验室配备了服务器、路由器、不间断电源以及电脑等设备，并建立了局域网。至此，本实验室已具备良好的网络系统并配有经过培训的网管人员，可保证系统日常的运行和维护。

3 实验室管理平台的建设目标和特点

适应现代化发展的实验室必须要建立起完备的质量管理体系，因而有必要搭建一套科学的实验室管理平台，使其既能满足目前的业务状况，又能适应未来不断增长业务需求，具有灵活的可扩充性。

3.1 建设目标

实验室管理平台建设的目标是：自动化运行、无纸化办公、信息化管理。

对于具有实物样品的产品检验，从业务登记(包括检测产品型号规格等样品信息、检测类别、检测项目、检测标准方法、委托企业等相关信息);任务分配(主检人员分配);检测过程(包括仪器自动采集数据);报告编辑;数据及报告的审核批准;报告签发打印(包括电子签名)等过程实现“无纸化”，所有流程中的环节为计算机操作和监控，大幅降低实验室操作人员的劳动强度，提高了试验精度。

对于非实物样品的产品检验如软件、网络测试等，可以通过过程的信息化控制来解决。目前正在试运行并探索过程中。

检测过程涉及的有关标准资料、测试仪器设备的管理也将在系统中得以体现。

检测过程所采集的各类数据、信息即可形成各类统计表，实验室管理者可以快速溯源、及时得到相关数据，实时作出决策;还可以方便检索比对、如有需要还可适时发布，方便各方查询。

3.2 实验室管理平台的特点

3.2.1实验室管理平台是全面的实验室管理集成平台

从整个实验室考虑，从管理者的角度全面思考，它包含了业务系统;管理系统;办公系统。集实验室收样送检、检验报告、标准检索、仪器设备管理、建立数据库、检测人员管理等全部流程于一体，全部流程均以试验报告编号作为数据共享的唯一代码，遵守样品流转过程的“唯一性”。

3.2.2解决了实验室“无纸化”的问题

电子存档唯一性：检测结果一旦经过最终审核站点，任何人(即使是检测者自身)也不能再行更改(除非由最高管理员解除锁定)。因此电子文档与纸质文档一样，其检测结果同样具有“唯一性”及“不可更改性”。

使用电子签名，保证了签名不可更改性，从而解决了实验室“无纸化”的问题。

3.2.3保证实用性和工作的便捷性

所有信息文字只要录入一次，不必重复录入，按照实验室的检测能力范围展开软件，形成各种检测项目报告并分类统计汇总年报、月报等报表;而对于新员工，系统会清楚地提示下一步工作是什么。

3.2.4基于流程的实验室管理系统

基于“流程”的系统简单、实用、方便，各个环节之间的交流就像发邮件一样简单，降低了系统应用的难度，提升了软件的可用性。

3.2.5具有较高的灵活性

由于实验室在不断的发展，故管理软件也应该“随需而变”，否则很多原来在使用的系统因为不能“随需而变”而放弃。实验室管理平台以“建模”的方式进行开发，解决了软件维护难的问题。可以边使用，边开发，所以大大的降低了应用系统的风险。

4 实验室管理平台的进一步完善

本实验室的信息化工作正处于起步阶段，并且受到资金及其他一些因素的制约，下一步要走的路还很长，首先，要实现部分仪器的数据采集自动化，使检测仪器获得的数据直接自动传输到系统中;第二，实现数据处理自动化，对采集的数据按用户的设定进行计算，完成相应的计算。第三，由于受制于检验站点地理位置的分离以及与上级机关电子政务办公自动化系统的信息交换，从国内外的发展趋势来看，B/S结构的优势使其正在取代C/S结构在管理软件领域的主导地位，因此要尽快实现C/S、B/S两种模式交叉并行，既保证了安全性又扩展了使用范围。第四，目前日趋成熟的电子商务技术将有助于提高实验室管理的效率，如果实验室实现了和银行的联网，对客户收费可以从网上进行。另外配合外界的物流系统，异地用户可以很方便的提交样品，完成试验。

随着实验室需求的变化，该系统必须不断的更新和完善，应当是高度专业化、系统化、自动化的。只有真正把未来实验室管理平台的应用提升到了技术的最前沿，才能满足数字化时代的要求。

5 小结

在实验室中使用信息化管理技术，是实验室的必然发展趋势，将会对实验室管理产生较大的影响。建立实验室信息管理平台的目的，首先要发挥系统的质量控制和质量管理功能，其次是提高实验室整体的自动化水平，同时提高实验室的管理水平和学术水平，从而提升实验室的综合竞争力。

[6] 埃森哲的6种再造商业模式. 商界. 2007.

[7] 亚德里安-J-斯莱沃斯基. 发现利润区[M]. 中信出版社，2003.

[8] 王德占, 何世伟. 铁路物流园区相关特性的分析[N]. 现代物流报, 2007-5-8.

[9] 三山国际物流网. 物流园区开发与盈利的成功之路. 2006.

[10] 陶君成, 周庆, 杨申燕. 湖北高桥物流园区盈利模式研究[D]. 2006.

[11] 郑琦. 综合型物流园区盈利模式的探索[J]. 上海商业，2006, (6).

[12] 江明光. 物流地产型的物流园区发展模式研究[J]. 2007, (2).

[13] 德国弗劳恩霍夫物流研究院. 成都国际集装箱物流园区战略规划报告[R]. 2007.

[14] 铁二院. 新建铁路厦门至深圳线前场特大型货场可行性研究(正式稿)[R]. 2006.

作者：郭晓梅