高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳愛軍

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005）

為了更好地利用藥學(xué)實驗室及其內(nèi)部資源，該文提出引入大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)以及智能技術(shù)等多種技術(shù)，加強對藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計，提出對系統(tǒng)運行、數(shù)據(jù)庫、界面、功能體系以及智能化等方面的設(shè)計方案，搭建具有實時共享、遠程管理、數(shù)據(jù)分析、圖像傳輸?shù)裙δ艿膶嶒炇夜芾硇畔⑾到y(tǒng)，進一步滿足高校藥學(xué)專業(yè)學(xué)生與教師的多種需求，提高高校管理藥學(xué)實驗室的水平。

1 高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)方向

高校藥學(xué)實驗室是訓(xùn)練藥學(xué)專業(yè)學(xué)生實驗技能、展開多種醫(yī)藥科研活動、鍛煉學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的重要場所；藥學(xué)實驗室的管理水平能夠直接體現(xiàn)高校對醫(yī)藥教育、教育科研的重視程度，體現(xiàn)高校對藥學(xué)有關(guān)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的重視程度。根據(jù)有關(guān)研究表明，高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)質(zhì)量，在很大程度上影響專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、教師的科研過程以及學(xué)校的育人質(zhì)量。

關(guān)于高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，可以按照以下4個方向展開。

1.1 實驗室硬件設(shè)施的配置與管理

高校藥學(xué)實驗室涉及較多專業(yè)、學(xué)科的科研活動，實驗室管理系統(tǒng)的建設(shè)需要考慮實驗室內(nèi)部硬件設(shè)施的布置與使用，加強對門禁、計算機、實驗器材以及智能材料庫等硬件配置的管理，同時保證系統(tǒng)的持續(xù)性與開放性，以便后期引入新的硬件裝置，不影響管理系統(tǒng)與硬件裝置的連通。

1.2 實驗儀器與試劑的管理

高校藥學(xué)實驗室中有大量實驗儀器與試劑，這些試劑、儀器儲存在準備室、實驗室和庫房中，不同性質(zhì)的試劑需要分區(qū)域存放，例如易燃易爆試劑專用儲存柜、腐蝕性試劑專用儲存柜、有毒試劑儲存柜以及生物試劑儲存柜等。在實驗室中，試劑數(shù)量龐大且種類多樣，實驗室管理人員、教師與學(xué)生都很難快速找到所需要的試劑，且在同一試劑儲存柜中仍有大量試劑需要區(qū)別，這就會造成學(xué)生、教師教學(xué)時間的浪費，給實驗室管理人員帶來較大的壓力。在系統(tǒng)平臺中搭建試劑管理系統(tǒng)，將實驗室內(nèi)所有的試劑信息錄入系統(tǒng)中，包括名稱、規(guī)格、生產(chǎn)日期、使用事項、數(shù)量、有效期以及需要存放的區(qū)域等，借助系統(tǒng)軟件對試劑進行統(tǒng)計與分析，構(gòu)建實驗試劑數(shù)據(jù)庫。通過構(gòu)建實驗試劑、儀器的數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)，能夠大大減輕實驗室管理人員的工作量，提高實驗室管理工作的效率；還能夠讓教師與學(xué)生借助系統(tǒng)快速尋找所需要的試劑，明確不同試劑的數(shù)量、位置及使用注意事項，從而更好地參與到實驗室活動中。在儀器設(shè)備數(shù)據(jù)庫的建立環(huán)節(jié)，還需要錄入技術(shù)參數(shù)、儀器型號、品牌以及使用地點等，制作各種儀器的維護視頻與資料，并上傳到系統(tǒng)平臺，為教師與學(xué)生提供資源支持。

1.3 實驗室開放平臺的建設(shè)

實驗室管理信息系統(tǒng)包括內(nèi)部管理平臺、教師平臺、學(xué)生平臺以及高校領(lǐng)導(dǎo)平臺等，需要開設(shè)不同的權(quán)限與功能平臺，形成多層次、多維度的管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。之后，可以借助開放平臺對實驗室課程進行安排與管理；考慮到藥學(xué)實驗室的使用頻率較高且有關(guān)課程數(shù)量較多的情況，需要借助系統(tǒng)功能合理安排實驗室的對應(yīng)課程，優(yōu)化配置實驗室資源，避免出現(xiàn)各專業(yè)、學(xué)科課程享受實驗室資源不均衡的情況；在非課程的時間段，則可以優(yōu)先讓教師、研究小組和學(xué)生申請使用實驗室，滿足學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)與科研的需求。

1.4 人員管理

實驗室內(nèi)人員較多，不僅需要對實驗室管理員的進出記錄進行管理，還需要對學(xué)科教師、醫(yī)藥項目研究師生小組以及申請使用實驗室的學(xué)生等進行管理。

2 高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計路徑

2.1 實驗室管理信息系統(tǒng)運行需求設(shè)計

該設(shè)計的基本需求框架（如圖1所示）為一級結(jié)構(gòu)（實驗室系統(tǒng)）—二級結(jié)構(gòu)（人員管理、實驗室信息管理、實驗設(shè)備管理、實驗用品庫存管理、圖譜管理、違紀信息查詢、廠商管理和系統(tǒng)設(shè)置）—三級結(jié)構(gòu)（學(xué)生與教師信息管理、研究生與本科生信息管理、試劑儀器信息管理、其他物品管理、出入庫管理、庫存統(tǒng)計管理、供應(yīng)商與生產(chǎn)廠家的信息管理以及系統(tǒng)密碼修改）。在完成基本的信息系統(tǒng)運行需求框架設(shè)計之后，還可以適當(dāng)增加“數(shù)據(jù)查詢”“數(shù)據(jù)導(dǎo)入”以及“數(shù)據(jù)導(dǎo)出”等多種功能，從而豐富系統(tǒng)的功能體系，為提升藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的運行水平奠定基礎(chǔ)[1]。

圖1 實驗室管理信息系統(tǒng)框架

2.2 實驗室管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

一方面，需要結(jié)合具體的藥學(xué)實驗室信息系統(tǒng)軟件，在C#.NET2008環(huán)境之下，將SQL Server數(shù)據(jù)庫作為運行后臺，結(jié)合C/S架構(gòu)，繼續(xù)對該系統(tǒng)進行開發(fā)。為了解決高校各專業(yè)藥學(xué)實驗室之間相對獨立、信息不對稱的問題，該設(shè)計提出了“多個實驗室共享一套系統(tǒng)”的設(shè)想，在同一系統(tǒng)中設(shè)置多個端口，從而滿足不同專業(yè)對藥學(xué)實驗室的管理需求，有效地解決了由于信息不對稱引發(fā)的醫(yī)藥實驗資源浪費、以期設(shè)備閑置等情況，同時也大大節(jié)約了設(shè)計、開發(fā)系統(tǒng)的時間。

另一方面，關(guān)于系統(tǒng)需求的分析，可以創(chuàng)建符合實驗室實際情況的數(shù)據(jù)庫模塊（E-R），分別設(shè)計專業(yè)教師、學(xué)生（本科生、高職高專生）等不同人員的信息儲存模塊，融入教師與學(xué)生的身份證號碼、電話、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系方式、學(xué)年成績和歷史操作記錄等，同時為學(xué)生配置不同的實驗身份，例如實驗助手、畢業(yè)實驗人員和創(chuàng)新實驗參與人員等。

2.3 實驗室管理信息系統(tǒng)界面設(shè)計

界面設(shè)計能夠影響實驗室管理系統(tǒng)在設(shè)計完成之后的使用效果。一般情況下，高校的藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)總界面、實驗室的使用與管理界面、實驗室物品的信息管理與查詢界面、學(xué)生實驗操作界面、庫存統(tǒng)計界面、實驗智能管控與實時監(jiān)控界面以及實驗室的大數(shù)據(jù)分析界面等。不同界面設(shè)計有不同的要求；在系統(tǒng)總界面的設(shè)計中，需要設(shè)置總體的管理功能，例如添加實驗參與人員、使用各種附屬功能以及傳輸信息等多種“按鈕”，從而實現(xiàn)“統(tǒng)領(lǐng)全系統(tǒng)”的目的；在實驗室的人工智能界面中，需要具備遠程控制、調(diào)取實驗室內(nèi)部監(jiān)控、分析實驗室物品使用情況、實驗室門禁打開記錄以及實驗室內(nèi)部人員情況等多項功能，從而凸顯人工智能的技術(shù)特點，充分滿足系統(tǒng)使用人員的多樣化需求[2]。

2.4 實驗室管理信息系統(tǒng)功能體系設(shè)計

一般情況下藥學(xué)實驗室的功能（如圖2所示）包括實驗物品管理、實驗儀器管理、實驗人員管理以及實驗教學(xué)管理。為了更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用，該功能設(shè)計可以分為2個層面：1） 基礎(chǔ)功能設(shè)計。包括系統(tǒng)信息查詢功能、學(xué)校各實驗室的使用情況查詢功能、實驗室使用申請與創(chuàng)新實驗申請功能、表格與圖表的自動生成功能以及水晶報表功能等。2） 個性化功能。包括高危實驗?zāi)M功能、實驗數(shù)據(jù)輸入與分析功能、實驗現(xiàn)象專家?guī)旖庾x功能、學(xué)生小組實驗過程記錄功能以及教師的教學(xué)資源共享功能等。

圖2 實驗室管理信息系統(tǒng)功能框架

2.5 實驗室管理信息系統(tǒng)智能化設(shè)計

智能化設(shè)計就是指在藥學(xué)實驗室的管理信息系統(tǒng)中引入人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，促使系統(tǒng)具有智能化特征，能夠輔助實驗室管理人員完成日常工作，同時為教師的教學(xué)活動、學(xué)生的實驗研究行為提供輔助支持。在信息系統(tǒng)的智能化設(shè)計中，將數(shù)據(jù)庫作為設(shè)計數(shù)據(jù)中心的重要依據(jù)，構(gòu)建智能化聯(lián)動系統(tǒng)，同時提出數(shù)據(jù)中心的智能化要求就是將數(shù)據(jù)庫作為后臺運行數(shù)據(jù)，完成統(tǒng)計實驗室使用情況、自動統(tǒng)計實驗室利用率、記錄實驗人數(shù)與時間、統(tǒng)計與分析實驗預(yù)約情況以及自動生成圖表等工作。同時，還需要具備開放預(yù)約功能，學(xué)生、教師都可以借助手機App、公眾號等瀏覽實驗室的使用情況，在線預(yù)約申請實驗室，且可以使用校園卡、身份證等打卡進入實驗室。

智能化實驗室管理信息系統(tǒng)需要具備自動安全巡查功能，將實驗室內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備與系統(tǒng)連接，自動獲取與分析實驗室內(nèi)的圖像與映像，分析實驗室電源、房門和儀器設(shè)備的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常實驗室，維護高校藥學(xué)實驗室的安全與穩(wěn)定。智能化實驗室管理信息系統(tǒng)還需要具備智能化控制功能，能夠啟動實驗室中的傳感器設(shè)備，對實驗室內(nèi)的電子物品進行遠程控制，還可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定自動控制實驗室的電源開關(guān)，從而避免出現(xiàn)實驗室內(nèi)電源忘記關(guān)閉引發(fā)危險事故的情況，進一步提升管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用效益。

2.6 實驗室管理信息系統(tǒng)設(shè)計分析

在對高校藥學(xué)實驗室進行管理信息系統(tǒng)設(shè)計之后，能夠充分滿足實驗室的教學(xué)、科研以及學(xué)生實際活動的需求，還可以滿足管理員的日常實驗室管理需要。通過該設(shè)計，只需要將實驗室內(nèi)的傳感器設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等與系統(tǒng)相聯(lián)系，不需要額外安裝客戶端，就能夠?qū)崿F(xiàn)實驗室各物品與系統(tǒng)的自動化聯(lián)動；學(xué)生與教師還可以借助手機微信公眾號直接了解實驗室的情況，滿足學(xué)生的線上預(yù)約、實驗查詢、課程查詢以及實驗申請等多種需求，還可以充分滿足藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，凸顯高校藥學(xué)專業(yè)的教育理念[3]。通過該設(shè)計，實驗室管理員能夠借助信息系統(tǒng)一體化地管理實驗室的門禁、儀器設(shè)備、藥品器材使用、課程與實驗對接、實驗室物資信息等，有效提升了實驗室的管理效率，充分滿足不斷增加的實驗室管理需求，進一步體現(xiàn)了藥學(xué)專業(yè)實驗室信息系統(tǒng)的設(shè)計價值。

3 高校藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)要點

3.1 學(xué)生信息導(dǎo)入功能實現(xiàn)

對學(xué)生信息進行批量導(dǎo)入與自動變化主要是為了應(yīng)對每年不斷增加的大量學(xué)生信息。由于每個學(xué)期學(xué)生的信息都會出現(xiàn)變動，且人為出入的工作量較大，因此可以將藥學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)與學(xué)校的網(wǎng)站系統(tǒng)進行連接，自動獲取各專業(yè)的學(xué)生信息，包括課程成績、學(xué)生學(xué)年變化、學(xué)生專業(yè)變動等，將這些信息自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，生成實驗室信息系統(tǒng)的學(xué)生ID及其信息。之后，可以利用FIleUpload等空間并結(jié)合服務(wù)器文件，自動導(dǎo)入Excel表格，將其上傳到服務(wù)端，滿足管理員、教師對學(xué)生的管理需求，還可以滿足學(xué)生自主信息查詢與查看的需求。

3.2 儀器設(shè)備信息化管理實現(xiàn)

儀器設(shè)備信息化管理就是指對實驗室內(nèi)已經(jīng)投入使用的儀器設(shè)備、在儲存狀態(tài)中的儀器設(shè)備進行信息管理并生成報表，讓學(xué)生、教師能夠清楚地了解各種實驗設(shè)備、儀器的使用狀態(tài)、功能、參數(shù)和規(guī)格等，從而更好地輔助開展實驗活動。在該環(huán)節(jié)，需要完成以下4個步驟，實現(xiàn)儀器設(shè)備的信息化管理功能：1） 在系統(tǒng)界面添加自動化管理控件。2） 添加數(shù)據(jù)集PrintDataSet.xsd，添加報表文件PrintReport.rpt。3） 在PrintDataSet.xsd中設(shè)置數(shù)據(jù)表格，在數(shù)據(jù)表格中設(shè)置數(shù)據(jù)列。4） 將DataTable1設(shè)置為PrintReport.rpt文件的數(shù)據(jù)源，將數(shù)據(jù)源添加到報表中，編輯頁面格式。5） 添加Page-Load程序處理代碼。

3.3 報表審批功能實現(xiàn)

報表審批功能的實現(xiàn)主要是依靠ASP.NET2.0軟件的用戶管理功能。這是一套較為完善的用戶管理模塊，能夠運用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)有效分析信息系統(tǒng)機型報表的審批過程，評估當(dāng)前用戶的身份與情況，從而提供不同的界面供其操作。在注冊用戶身份時，系統(tǒng)能夠給不同的用戶賦予不同的權(quán)限，從而滿足不同用戶的操作需求，構(gòu)建以教師、管理人員和學(xué)生為主體的三維、多層次信息化管理模式。

3.4 實驗室門禁功能實現(xiàn)

在實現(xiàn)實驗室門禁功能的過程中，可以引入C/S模式軟件，同時在實驗室中安裝門禁設(shè)備，學(xué)生、教師和管理員在進入實驗室時需要利用身份證、學(xué)生卡或工資卡進行掃描，也可以直接錄入有關(guān)人員的“人臉”，進行人臉身份識別。門禁系統(tǒng)會自動分析來人信息，并聯(lián)合信息系統(tǒng)，為其開放實驗室具體空間。例如，如果學(xué)生沒有提前申請實驗室，那么就無法通過門禁進入實驗室；如果學(xué)生有提前申請，那么就需要添加具體的參與實驗人員名單，而系統(tǒng)在接收名單之后會形成備份，在實驗小組進入實驗室時，就能夠自動分辨其身份信息，啟動系統(tǒng)的“讓行”機制，從而實現(xiàn)實驗室的智能門禁控制。在管理員進入實驗室之后，不僅具有進入實驗室的權(quán)限，還具有進入儲存庫的權(quán)限，凸顯了實驗室管理系統(tǒng)的智能化與信息化特征。

4 結(jié)語

綜上所述，在完成該設(shè)計后，為了更好地使用信息系統(tǒng)，可以對實驗室管理信息系統(tǒng)的功能進行實驗，包括學(xué)生信息導(dǎo)入功能、儀器設(shè)備信息化管理功能、報表審批與實驗室門禁功能以及實驗室操作臺的智能控制功能等，進一步優(yōu)化信息管理系統(tǒng)的綜合功能，大大提升實驗室管理的效率，從而實現(xiàn)了高校藥學(xué)實驗室的信息化、智能化管理。