试论实验室信息化系统建设研究

0引言

随着科技和社会的进步，实验室的发展规模和水平也在不断提高，目前已发展成为规模大型化、结构综合化、系统复杂化的实验群体，实验室管理工作趋于复杂化，对功能性、规范化的要求也更高，正逐步向信息化发展。信息化系统作为现代化管理思想和计算机网络技术融合的一项应用技术，是利用物联网、大数据等新技术，将实验室内物与物、人与物、人与人进行连接、互动，方便地识别、管理、控制;最终实现量化管理对象和管理行为，完成计划、组织、协调、服务、创新等职能的管理活动和方法的总称，具有定量化、智能化、综合化的特点。

本文以中车株洲电力机车有限公司(以下简称株机公司)实验室建设为例，对实验室信息化系统的建设进行初步研究。

1实验室信息化系统功能规划

株机公司实验室是CNAS认可的实验室，主要从事轨道交通车辆的试验验证和研究，为轨道交通车辆技术研究和突破及产品评估和升级提供支撑。目前，株机公司申报建设的大功率交流传动电力机车系统国家重点实验室获得了国家科技部的正式批复，建成后，将拥有大型专业仪器装备几十台套，试验厂房面积近两万平方米。实验室信息化系统的建设，主要是适应实验室技术水平不断提高和业务量激增等形势，提高试验资源利用效率，充分挖掘和共享实验室数据，为国家重点实验室的建设和运行提供基本条件。

结合轨道交通车辆行业实验室的特点和当前物联网、大数据等新技术的发展水平，实验室信息化系统应达到集成化的信息共享、规范化的试验数据、图形化的业务管控、自动化的试验设备、智能化的试验现场和可视化的数据处理等目的。

2实验室信息化系统建设方案

基于以上规划，实验室信息化系统拟建设1个平台、1个中心和3套系统，即实验室数据管理平台(以下简称TDM)、集中控制中心(以下简称集控中心)及试验台系统、看板系统和安防系统，TDM通过实现数据的交互和管理最终实现数据管理、量化管理、系统管理。

2.11个平台

实验室信息化系统的核心是TDM，即物理样机设计验证的管理平台，围绕试验业务实现试验数据的全生命周期管理。TDM主要参照ISO/IEC17025(15个管理要素和10个技术要素)和DAMA-DMBOK(数据管理知识体系职能框架)，通过贯穿试验的准备、执行、后处理三个阶段，达到对试验数据和试验过程的全面管理。

其中ISO/IEC17025标准中的管理要素从以下如组织、管理体系、文件控制、要求、标书和合同评审、检测和校准的分包、服务和供应品的采购、服务客户、投诉、不符合检测/或校准工作的控制、改进、纠正措施、预防措施、记录控制、内部审核、管理评审等15个方面分别体现。

DAMA-DMBOK数据管理知识体系职能框架分别从数据架构管理、数据开发、数据操作管理、数据安全管理、参考数据和主数据管理、数据仓库管理、文档和内容管理、元数据管理、数据质量管理实现对数据的管理。

TDM组成主要包括三部分：应用系统、应用工具、集成接口。整个应用系统是按照平台+应用的方式进行建设。应用系统中主要包括基础软件平台、应用子系统、应用数据(公共数据+扩展数据)、总体业务以及门户展现。在基础平台中提供了试验数据管理的基本功能，结合实际的业务管理需求，可以搭建各种不同的应用子系统。这样可以满足建立统一标准的数据应用，同时也可以满足各试验室自身对试验数据的管理要求。

这样的配置降低了对客户端计算机的配置需求;数据全部保存在服务器端，保障了数据的安全性并实现了实时共享;可以保证系统方便地升级和维护。

2.2一个中心和三套系统

集控中心是实验室物联网技术应用的一个载体，得益于以太网通讯、楼宇智能化控制等技术的发展，通过多个网络交换机将实验室先进的试验设备、安防摄像头、安防门禁控制器、语音调节器、灯光/窗帘动作控制器、消防系统等有机地集成为一体，实现统一监控和管理，提高工作效率。

集控中心的以太网络布置如图4所示，划分为试验台设备视频数据网络、试验台监控数据网络、办公数据网络、安防网络。其中试验设备摄像头通过试验设备视频数据网络汇总实验室各处试验现场的视频信号;试验设备通过试验台监控数据网络上传设备使用状态、安全状态、水/电能耗等数据;安防摄像头、门禁控制器通过安防网络汇总安防监控画面、人员出入情况。

集控中心的视频数据网络拓扑如图5所示，视频综合管理平台同时接收来自试验台设备视频数据网络、安防网络的H.264格式流媒体信号，同时还接收来自试验台控制、测试终端电脑的DVI信号，通过中控系统统一管理，最终投影至集控中心大屏幕。

3结束语

实验室信息化系统是一门融合了物联网、大数据等新兴技术的交叉应用，能够简化实验室管理程序，提高工作效率，保证信息的共享。当然其作为一种管理手段，如果不能和行之有效的管理制度相结合就不会起到应有的效果。但不容置疑的是实验室信息化管理是当今的趋势和未来的方向，只有紧跟时代步伐，不断地将新的管理理念和管理技术投入到实验室的管理实践中，才能够促进实验室的发展，为企业的生产、科研提供更好的服务，创造更多的价值。