劉 洋，萬國良

（北京林業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室管理處，北京 100083）

近些年高校的教學(xué)條件、科研水平不斷提升，各高校在化學(xué)試劑使用的類型及數(shù)量上也呈上升趨勢[1]，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)化學(xué)試劑種類繁多、危險性大，某些化學(xué)活性比較強(qiáng)的化學(xué)試劑，在儲存和使用中可能發(fā)生極大的危險。隨著國家對實(shí)驗(yàn)室安全越來越重視，教育部從2015年開始連續(xù)3年對高?？蒲袑?shí)驗(yàn)室進(jìn)行安全檢查，市教委、公安局、環(huán)保局等部門每年都發(fā)布關(guān)于學(xué)校危險化學(xué)品安全檢查的通知，化學(xué)試劑的管理也越來越嚴(yán)，管理水平也有顯著提高。但是目前依然存在著化學(xué)試劑使用過程中登記不規(guī)范、記錄不完整的情況，很多實(shí)驗(yàn)室對存儲的危險化學(xué)試劑（以下簡稱“危化試劑”）的種類、數(shù)量無法做到時時監(jiān)管，完全依靠使用者的自覺性去進(jìn)行登記記錄，存在?；噭┝飨虿幻鞯碾[患，例如2013年發(fā)生的轟動全國的上海某大學(xué)投毒案，就是因?yàn)槲；噭┍O(jiān)管不到位造成的[2]。因此，從源頭上強(qiáng)化危化試劑的溯源及過程管理，勢在必行[3]。

1 現(xiàn)狀

目前，針對?；噭┑氖褂霉芾?，大致有2種模式[4]，一種是傳統(tǒng)手工記賬的管理模式，由使用者在登記本上進(jìn)行記錄；第二種是由使用者在化學(xué)試劑管理平臺上進(jìn)行登記。這2種方法都是要依靠使用者的自覺性去進(jìn)行登記，實(shí)時性、準(zhǔn)確性都難以得到保障，且效率低下、易出錯[5]。當(dāng)前主流的藥品柜，不能判定使用者的身份、無法對柜內(nèi)的化學(xué)試劑在數(shù)量和種類上自動統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有藥品柜的可追溯性差，對操作人員的依賴性太大[6]。

因此，需要一種可以把危化試劑管理柜與化學(xué)試劑管理系統(tǒng)相結(jié)合的辦法，通過信息化方式去實(shí)時監(jiān)控化學(xué)試劑的使用情況，做到可以對化學(xué)試劑使用情況進(jìn)行全程記錄、遠(yuǎn)程監(jiān)控。本文設(shè)計(jì)一種面向高校實(shí)驗(yàn)室中?；噭┤鞒叹C合管理的、集成物聯(lián)網(wǎng)模塊的化學(xué)試劑安全管理柜。

2 ?；噭┌踩芾砉竦脑O(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)危化試劑管理柜的目的是監(jiān)控使用過程、提高工作效率、積累數(shù)字檔案[7]。設(shè)計(jì)遵循的基本指導(dǎo)原則是“源頭可溯、過程可查、責(zé)任到人”[8]。管理對象主要包括化學(xué)試劑、使用者、管理者、實(shí)驗(yàn)室，其中化學(xué)試劑包括高校所使用到的全部品類的危險化學(xué)試劑及化學(xué)藥品，使用者包括教師、科研人員、管理人員、庫管人員、研究生等。?；噭┕芾砉窬褪峭ㄟ^信息化及物聯(lián)網(wǎng)方式，理清各管理對象之間的時空關(guān)系，實(shí)施數(shù)字化管理、跟蹤、記錄、實(shí)時監(jiān)控，來滿足可溯源的管理需求[9]。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

?；噭┕芾砉裰饕晒耋w、柜體內(nèi)單元格、門禁系統(tǒng)等組成。

2.2.1 柜體組成

在藥品柜的門上增加顯示面板、電子鎖、掃描器、讀卡器等，通過藥品柜與門禁、指紋識別、人臉識別、藥品條碼管理等系統(tǒng)相結(jié)合，達(dá)到對危險化學(xué)試劑的管理，通過對藥品柜的開關(guān)控制管理，對柜內(nèi)化學(xué)試劑的種類、使用人、使用時間、使用頻率、使用量等做出詳細(xì)的記錄。

柜內(nèi)分為不同的單元格獨(dú)立存在，每個單元格都可以存放一種化學(xué)試劑，不同試劑存放在不同的單元格內(nèi)。在藥品柜上方增設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)，對柜內(nèi)藥品產(chǎn)生的氣體進(jìn)行處理排放。柜內(nèi)分為A、B 2個存放區(qū)，A區(qū)單元格可以存放酸類化學(xué)試劑，單獨(dú)使用一個通風(fēng)系統(tǒng)，B區(qū)單元格內(nèi)存放堿類或其他化學(xué)試劑，單獨(dú)使用另一個通風(fēng)系統(tǒng)，減少相互反應(yīng)的可能性。

?；噭┕芾砉裾w設(shè)計(jì)如圖1所示[11]。

圖1 ?；噭┕芾砉窠Y(jié)構(gòu)圖

2.2.2 藥品柜的門禁控制

藥品柜有2層門禁。

第一層門禁，通過一卡通讀卡器及指紋、人臉識別系統(tǒng)等裝置把讀取的數(shù)據(jù)送入控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，當(dāng)數(shù)據(jù)比對符合要求時即可進(jìn)行下一步操作。控制器識別并記錄使用人，同時彈出送/取試劑對話框，操作人員進(jìn)行選擇，對該人員是送試劑還是取試劑進(jìn)行判別，記錄時間并打開試劑柜大門，同時識別并記錄使用人要送/取試劑的種類。試劑柜內(nèi)的化學(xué)試劑種類可以在門禁顯示面板上進(jìn)行設(shè)置和操作，每個單元格可設(shè)置存放一種危化試劑的種類，該設(shè)置只能由實(shí)驗(yàn)室化學(xué)試劑管理員進(jìn)行操作。管理人員可以通過界面選擇送/取的化學(xué)試劑的種類，取化學(xué)試劑的時候，通過顯示面板進(jìn)行確認(rèn)所取化學(xué)試劑的種類；送化學(xué)試劑的時候，通過二維碼掃描功能，進(jìn)行自動記錄化學(xué)試劑的種類，通過試劑柜單元格底部的電子天平對該化學(xué)試劑進(jìn)行稱重，同時通過傳感器記錄重量，再通過重量差自動計(jì)算出化學(xué)試劑的使用量。通過對藥品柜加裝門禁后，藥品柜的開啟只能通過授權(quán)人員才能進(jìn)行操作，首先確保了藥品的常規(guī)安全；藥品柜的開啟，需要驗(yàn)證授權(quán)人員，即授權(quán)人員要刷卡或進(jìn)行指紋人臉識別，該卡（指紋人臉識別）是授權(quán)人員的身份識別裝置，可記錄具體操作人員、操作時間。

第二層門禁為柜體內(nèi)各單元格的管理，即在柜體內(nèi)部分為多個單元格，每個單元格都單獨(dú)存放一種化學(xué)試劑，單元格內(nèi)底部有電子天平可以對化學(xué)試劑進(jìn)行稱重。當(dāng)使用人員在控制面板上選擇取該化學(xué)試劑的同時，該單元格的門禁打開，可以對該類化學(xué)試劑進(jìn)行取的操作，同時記錄當(dāng)前信息，何人何時取何種化學(xué)試劑；當(dāng)使用人員在控制面板選擇送化學(xué)試劑的時候，需要通過二維碼掃描自動識別要送入的化學(xué)試劑種類，該化學(xué)試劑所在的單元格打開，當(dāng)把該試劑放入單元格內(nèi)，電子天平對該試劑進(jìn)行稱重，通過傳感器記錄，并上傳到數(shù)據(jù)庫中，通過與上一個數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得出重量差，差值即該化學(xué)試劑的本次使用量。當(dāng)電子天平的數(shù)據(jù)長時間為零，達(dá)到設(shè)定時間期限的時候，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個信號，通過網(wǎng)絡(luò)報警通知實(shí)驗(yàn)室化學(xué)試劑管理人員，同時把該單元格的上一個記錄發(fā)送到實(shí)驗(yàn)室化學(xué)試劑管理員手中，該記錄包括何人何時取走何種化學(xué)試劑、超過規(guī)定時間有沒有歸還，同時把該使用人員的聯(lián)系方式發(fā)送給管理人員。當(dāng)重量傳感器數(shù)值為非零，但長時間沒有變化并達(dá)到設(shè)置的時間點(diǎn)，或者該試劑的重量值為空瓶的重量值時，也會給管理人員發(fā)送通知，即該化學(xué)試劑可能已經(jīng)長時間沒使用，已經(jīng)失效，或者該試劑已經(jīng)使用完，現(xiàn)在狀態(tài)為空瓶狀態(tài)，提醒更換新的化學(xué)試劑。

藥品柜流程圖如圖2所示。

圖2 危化試劑管理柜流程圖

2.2.3 信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

信息系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，后臺數(shù)據(jù)庫用來存儲門禁信息，其中包括第一步門禁記錄中的試劑使用人員的信息、使用的時間等，第二步門禁記錄使用人員對每一種化學(xué)試劑的使用量、使用頻率，對該化學(xué)試劑進(jìn)行預(yù)警監(jiān)控等，還包括用戶管理、用戶角色管理、?；噭┕窆芾?、試劑類型管理、試劑數(shù)量流水記錄等。通過?；噭┕裆系木W(wǎng)絡(luò)連接模塊，將2個門禁記錄數(shù)據(jù)實(shí)時上傳到服務(wù)器端，達(dá)到對多個柜子的使用狀況記錄、監(jiān)測以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；通過手機(jī)app對該試劑柜進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)查看、操作預(yù)警信息提示等。

3 結(jié)語

危化試劑管理在高校理化實(shí)驗(yàn)室中的地位舉足輕重，涉及到校園安全和社會安全[10]。本文針對當(dāng)前主流管理模式的弊端，從柜體組成、門禁系統(tǒng)、電子稱量、遠(yuǎn)程控制等方面，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的?；噭┕芾砉竦恼w設(shè)計(jì)方案，全流程跟蹤“誰在使用、使用了哪種試劑、使用的數(shù)量、當(dāng)前?；噭┑挠嗔窟h(yuǎn)程管理”等，通過?；噭┕竦挠涗浌δ埽_(dá)到對操作人員的權(quán)限進(jìn)行限制、對操作人員的具體操作進(jìn)行精確的記錄。對化學(xué)試劑使用的全程電子自動記錄功能及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，做到了化學(xué)試劑的精確管理，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)試劑使用的遠(yuǎn)程管理、監(jiān)控、報警及化學(xué)試劑的可追溯性，對高校理化實(shí)驗(yàn)室的?；噭┕芾硖峁┝艘环N新的思路。