高校实验室安全教育信息管理平台设计.docx
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高校实验室安全教育信息管理平台设计
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大学生创新创业训练计划项目
研究报告
目录
结项表.........................................................................................................................................I
项目成员介绍............................................................................................................................II
项目介绍..................................................................................................................................III
1研究的目的和意义1
1．1实验室安全的重要性1
1．2实验室安全的研究现状1
1.3 实验室安全文化建设的实践2
1．3．1健全实验室安全文化建设体系2
1.3.2 加强安全教育体系的建设3
1.3.3 实验室安全文化建设研究4
2实验室安全平台教育信息平台的分析设计5
2．1研究方案及拟解决的问题5
2．2高校实验室安全系统分析5
2．3高校实验室安全信息平台设计5
3基于Simulink的实验室安全评价体系的建立6
3．1实验室安全评价指标体系6
3.1.1高校实验室安全评价的重要性和必要性6
3.1.2建立评价指标应遵循的原则6
3.1.3风险指标的选择与建立7
3.1.4因素集的建立7
3.1.5评价集的建立7
3．2实验室安全评价体系构建8
3．3综合安全评价指标体系的建立9
3．4指标体系权重的确定10
3．5高校实验室安全等级的确定11
3．6实验室安全评价体系的Simulink应用12
3.6.1模糊综合评价的基本原理12
3.6.2实验室安全管理模糊综合评价应用研究13
4总结与展望14
4．1总结14
4．2展望15
致谢17
项目及研究成果简介：
实验室安全是高校实验教学、科研工作能正常进行，实验工作人员生命安全与身心健康，国家和个人财产安全的基本保证。
高校的实验室安全管理面临管理体制不系统，评价体系不健全，执行力度不够，执行力不强等问题。
针对这些问题，必须建立一个科学系统的指标体系，公正客观的对实验室安全作出评价，致使安全隐患有效排除。
本文根据安全查表法建立实验室安全评价指标体系基础上，利用层次分析法确定各个指标的权重，利用Simlink建立模型并给出最终评价结果，从而确保整个评价结果的科学性和准确性，为实验室安全管理提供有利的决策保证
关键词：
实验室；安全评价；Simlink
1研究的目的和意义
1．1实验室安全的重要性
实验室是高等学校进行教学和研究的重要基地，是新形势下培养高素质人材，出高水平成果，服务经济建设的主要场所。
但是，随着我国高校对外开放力度的加大和学校内部管理体制改革的不断深入，高校实验室使用频繁，人员集中且流动性大，加之种类繁多的化学药品、易燃易爆物品、剧毒物品和大量的仪器设备及其技术资料都存放在实验室，这就出许了许多新情况、新问题，其中以实验室安全问题最为突出。
实验室事故的不断发生，造成了很大的财产损失和不少的人员伤亡同时也造成了严重的环境污染。
因此，重视实验室安全，保障实验者的人身安全、实验室财产安全、防止环境污染在当前显得尤为重要。
只有在安全的基础上才能使实验室诸项工作得以顺利进行。
安全教育管理平台使实验室安全教育的教学对象更具针对性，培训内容更丰富，信息视角更开阔、学习形式更灵活。
平台为不同学科专业、不同学历层次的学生设计了丰富的学习内容，学生们通过文字阅读、视频浏览、事故案例呈现以及模拟考试等教学形式，完成在线学习，不仅掌握了必要的安全知识，更重要的是树立并强化了实验室安全意识。
1．2实验室安全的研究现状
高校实验室是实施创新人才培养、科学研究和社会服务的重要场所，是体现学校教学科研水平、展示学校办学实力的重要标志。
高校实验室的安全工作既是实验室建设和管理的重要组成部分，又是学校教学、科研和社会服务等工作正常开展的必要保障，实验室安全与广大师生员工的身心健康息息相关，是和谐校园建设的重要前提之一。
建立完善的评价指标体系是对高校实验室进行综合安全评价的重要前提。
然而高校实验室安全管理涵盖内容较为广泛，指标更是层出不穷，因此选择具有针对性的指标是对高校实验室安全进行综合评价的保证。
关于高校实验室安全指标体系诸多学者进行了相关研究。
罗广福［1］等通过对我国高校实验室安全管理现状的分析，指出高校在实验室安全管理中欠缺评估环节，进而提出在实验室安全
管理中应加入安全评估环节，从而揭示危险因子在实验室安全评估中具有重要作用。
葛及［2］等通过建立综合安全评价指标体系，利用层次分析法对某高校
实验室仪器设备以及材料进行安全性评价，在该模型中通过赋予不同指标值相应的权重，最终对实例高校实验室安全等级进行有效划分，并且指出相应的危险因素。
刘林涛［3］等通过对比牛津大学实验室安全指标体系，指出高校实验室应该侧重于管理机构，规章制度以及实施保障三方面指标体系的建立。
不但要从人、机等方面建立明确的评价指标，最重要的从实施保障层面入手确保实验室安全评价工作的展开与落实，从而保证实验室工作的安全运行。
林卫锋［4］指出高校实验室安全管理中存在操作人员安全意识淡薄，实验室安全投入较低等现象，因此若要实现高校实验室安全有序的运行，就必须通过增加安全投入、专业培训等必要手段，并将以上作为实验室安全评估的重要指标。
综上所述，许多学者对于高校实验室安全评价以及管理进行了相关研究，但也不难看出大多数学者侧重于管理制度以及人员等方面的管理。
然而高校实验室安全所涵盖的范围远不止管理制度以及人员，若要对高校实验室进行综合安全评价，指标体系建立的全面性与客观性是其关键所在。
文章基于传统的实验室安全评价指标体系，提出符合高校实验室特色的安全评价指标，构建全面客观的高校实验室综合安全评价指标体系。
1.3 实验室安全文化建设的实践
1．3．1健全实验室安全文化建设体系
（１）在实践工作中，建立实验室安全管理制度体系，使实验室的科学、规范管理有依据、有标准。
各项制度要责任明确、层级清晰，既有宏观建设目标，又有管理执行措施。
建设目标既要切合实际，也要高瞻远瞩。
执行措施要切实可行、注重细节，注重反馈和完善。
（２）建立一支实验室安全管理队伍，并不断获得新理念、新知识，提高安全管理队伍的管理水平。
不仅要掌握足够的安全管理理论和实践技能，而且必须具有强烈的社会责任感，认识到实验室安全文化建设在校园安全文化、在全社会安全文化、和谐社会建设中的重要作用。
（３）建立实验室安全操作规程与操作细则、实验室安全评价体系作为实验室安全管理工作的执行依据和评判标准，在不断的实施、调整、完善过程中，建立良好的反馈机制。
制定和规范工作流程的目的是要强化安全行为，促进从业人员形成安全工作习惯，进而提升为安全工作素养，逐步实现实验室安全文化建设目标。
1.3.2 加强安全教育体系的建设
（１）管理决策者要提高安全意识。
应坚持“以人为本、安全第一”的实验室安全管理原则，通过观摩和案例学习，认识掌握实验室安全知识对于实验室工作者的重要性，认识到实验室安全行为对于实现校园安全建设目标、创建“平安校园”的重要性，从而在制定政策、制度建设、条件建设等方面对实验室的安全管理工作给予足够的支持。
（２）安全管理者必须加强对实验室安全的宣传教育，通过多种形式的安全培训，结合国内外的安全事故案例进行分析总结，建立学校实验室安全教育的资料库，提高从业人员的实验室安全意识和安全行为水平，尤其要加强对实验室安全负责人的培训教育工作。
（３）提高实验室负责人的管理水平和宣教能力。
各实验室安全负责人是高等学校实验室工作的直接指导者和参与者，应具有较多的安全技术知识、熟练的安全操作技能，能完成对工作人员的安全宣教工作。
他也应有较高的安全文化素质，深悟“安全第一、预防为主”的含义，并把它作为规范自己和周围人行为的准则，自觉遵章守纪，具有勤奋履行预警、机敏处置异常的能力，成为实验室安全行为的模范。
（４）提高实验室工作者的安全行为意识和能力。
实验室工作者应在获得资质后再进行实验活动。
实验室工作者是实验行为的最终执行者，应熟练掌握安全
操作技能，将安全意识融入日常工作中，通过积极参与安全活动，学习相关法规、规程、手册等执行参考与标准，纠正不正确的操作行为，提高自身安全保护的水
平，提高实验室安全行为水平，变“要你安全”为“我要安全”，让安全变成习惯。
（５）要加强对学生的安全文化素质的培养。
大量的青年学生进入实验室，无论是进行教学实验还是科研实验，都不可避免地面临或大或小的实验室安全问
题，学校管理者、实验室工作者、实验教师和导师对于培养学生的实验室安全行为习惯有着不可推卸的责任和义务。
1.3.3 实验室安全文化建设研究
（１）建立结构合理、层级清晰的制度体系，作为实验室安全文化建设的制度保障。
制度是灯塔，可以明确实验室安全文化的建设方向。
有了制度，在实验室安全文化实践工作中就有章可循。
同时，制度体系应是一个开放的体系，可以根据实际工作的需要及时修订和完善，从而形成一个有活力的良性循环的体系，对安全文化建设工作形成强大的推动力。
（２）加强实验室安全设施、基本安全装备的建设和投入，作为实验室安全文化建设的硬件保障。
高等学校应充分利用国家对高等学校建设提供的大量资源支持，加强实验室安全硬件条件建设。
（３）可行性强的教育体系是实验室安全文化建设的精神保障。
在实验室安全文化建设工作中，要注意“做事有原则，实施有记录，评价有标准，判断有依据”，要坚持“以人为本、安全第一、预防为主”的原则，从小事做起，牢固树立安全意识，减少污染排放、减少安全事故、消除安全隐患，担负起应有的社会责任，创建安全、和谐的工作氛围。
（4）建立安全评价体系，对安全文化建设的效果进行及时分析、改进和完善；建立奖惩机制，对先进单位予以宣传和褒奖，对相对落后的单位提出整改建议和相应的激励措施；鼓励实验室工作者通过安全自查主动发现问题、解决问题，实践实验室安全文化建设，保障实验室工作的顺利进行。
（5）通过实验室安全准入、考核等形式对实验室及人员进行条件审核。
加强实验室安全培训，敦促实验室人员积极主动地掌握实验室安全技术、实施安全行为。
实验室安全技术是实验室安全方面的经验和知识的总结，掌握和运用实验室安全技术，可以强化“以人为本”的安全理念，减少或避免安全事故的发生和人员受伤害，避免环境污染，造福社会。
高校实验室安全文化建设绝非单一部门就可以独立完成，而必须紧密联系学校的安全保卫部门、实验室管理部门、教学科研管理部门以及每个实验室，形成合力、达成共识，建立联动和反馈机制，共同把各种安全规定执行到位、把实验室安全工作做实，巩固校园的整体安全文化建设。
2实验室安全平台教育信息平台的分析设计
2．1研究方案及拟解决的问题
为提高师生的安全责任意识，实现实验室安全的闭环管理，实验室安全教育信息管理平台包括在线培训、在线考试、信息交互、题库管理、试卷管理、考试管理、培训资料库的建设管理、用户管理等系统功能。
2．2高校实验室安全系统分析
不同类型的高校实验室其事故类型和风险因素往往是千差万别。
因此，如果使用传统的分析方法进行危险性分析，就很难找到不同类型高校实验室存在的共性安全问题。
因此，将高校实验室看成是一个系统时，而这个系统由若干子系统构成，这样只要分析各子系统的安全等级，就可以进一步得到高校实验室系统的总体安全等级。
运用安全系统分析方法，将事故原因归结为各类风险因素，比如人的不安全行为、物的不安全状态、环境因素等。
而高校实验室事故主要是火灾、爆炸、中毒、烧伤、触电事故等，这些事故主要跟人、仪器设备、实验材料、操作流程工艺方法和内外环境因素有关。
因此，虽然我国高校实验室的种类繁多、事故类型多样，但是无论哪种类型高校实验室安全都可以分解为人、机、料、法、环五个方面的子系统。
这里所说的人的子系统包括人的安全意识、安全知识、操作技能、心理生理状况等方面，机的子系统包括设备仪器完备性、可靠性、安全性等方面，料的子系统包括实验物品、药品、实验产生的新物质等方面，法的子系统包括工艺方法、实验操作流程、安全防护程序等方面，环的子系统包括高校实验室周边的外部环境与实验仪器设备布局、安全标志设置、药品归类布置等方面的内部环境两大方面。
2．3高校实验室安全信息平台设计
当前对于高校实验室的安全评价技术还不成熟，目前已有的安全评价模型如BP神经网络安全评价、层次分析法、模糊数学评价法等安全评价模型往往由于较为复杂，限制了这些方法在高校实验室安全评价中的应用。
因此，为了解决上述问题，建立了一种新的高校实验室综合安全评价模型，它将传统的专家评分法和安全检查表相结合，具有简单方便的特性。
其基本步骤如下:
一是运用专家评分法确定实验室安全子系统的权重系数;二是运用半定量安全检查表确定子系统的安全评价分值，并得到相应子系统的安全等级，三是运用加权平均法得到实验室总体安全评价分值，最终得到实验室总体安全等级。
3基于Simulink的实验室安全评价体系的建立
3．1实验室安全评价指标体系
3.1.1高校实验室安全评价的重要性和必要性
随着高校办学规模扩大，国家对实验室建设投入逐年增加，实验室数量激增，开放时间延长，实验人员多且流动性大，各种安全隐患也随之增加。
近年来，由于设备老化、实验操作不当、消防不力等原因导致爆炸、火灾，进而引起的实验设施被烧毁、人员伤亡等事故频发，损失巨大。
可见，高校实验室安全隐患重
重，问题不容忽视高校实验室安全关键在于源头管理，预防为先，做好事前评估。
通过安全评价，及时找出存在问题，采取有针对性的方案对薄弱环节和隐患部位进行改进或弥补，防患于未然。
可见，对例行安全检查进行评价，预估险情，预设防护，预防危害，事半功倍，刻不容缓。
3.1.2建立评价指标应遵循的原则
评价指标体系就是指系统，具有紧密联系的，反映评价对象整体的一群指标或具体指标的集合，它能反映评价对象或评价目标的全部或整体。
实验室安全管
理评价涉及内容较多，为了科学和全面反映影响安全管理的所有因素，建立评价指标应遵循下列原则
（1）科学性原则。
科学性是实现于指标规范、统一的基础。
科学性原则要求指标的选择、计算方法和信息收集等都必须有科学依据。
（2）系统性原则。
指标要全面涵盖实验室安全管理评价所涉及的各个方面，必须依照系统的特性来组合，分解出相互影响和相互制约的因素，使指标层次分
明，从而简洁、清晰地表达出的实验室的安全状态。
（3）可操作性原则。
安全评价指标往往在理论上反映较好，但实践性不强。
因此，在设计指标时，不仅要定义清楚明确、数据采集和计算方便;还要考虑实验室的实际情况和现行的技术。
只有坚持可操作性原则，安全管理评价工作才能落到实处。
3.1.3风险指标的选择与建立
实验室风险评价指标体系是建立在实验整个过程可能出现的各种风险因素分析的基础上，借鉴风险评价的指数评分法的体系结构而建立的。
为了全面评价生化分析实验室的环境风险情况，确定一级指标为实验室隔离措施、实验阶段风险因素和制度与管理三大类;二级指标为生化隔离、人员防护、危险物质接触风险等15个指标。
邀请了暨南大学、广州大学、广东省食品药品检验所的16位实验室管理方面的专家和4位安全风险评价专家，通过查阅资料、现场考察和问卷打分等方式对暨南大学环境工程系生化检验实验室、广东省水土环境毒害性污染物防治与生物修复重点实验室、广东省食品药品检验所生检生化实验室等进行
考察，并分别对各二级指标进行等级认可评定。
根据评定结果和权重分析，建立生化分析实验室环境风险评价指标体系。
3.1.4因素集的建立
因素集U是由影响评价对象的各个因素组成的集合。
在复杂系统中，要考虑的因素往往很多，并且各因素之间还有层次之分，此时可把因素集U按某些属性分成几类，并按照因素多少对每一类作综合评价，然后再对评价结果进行“类”之间的高层次的综合评价。
本研究中建立的因素集为［11-13］:
U={实验室防护隔离系统a1，实验过程风险因素a2，制度与管理a3};a1={生物/化学品安全隔离柜/台b1，人员防护隔离设备b2，通风/水帘隔离系统b3，电气设备防护隔离系统b4};a2={高危感染性生物源接触风险b5，危害性化学品接触风险b6，实验材料安全性b7，仪器设备运行与管理b8，实验操作技术的熟练程度b9，化学污染物处理/处置与灭菌b10};a3={实验室人员安全培训与准入制度b11，仪器设备维护管理责任制b12，清洁消毒卫生管理责任制b13，实验室消防岗位责任制b14，实验室安全事故紧急预案b15}。
3.1.5评价集的建立
参考安全评价相关规定，评价集分为4个等级:
一级为安全状况良好，风险较小，评价分值为85分;二级为安全状况一般，有一定的风险，评价分值为60分;三级为安全状况较差，风险较大，评价分值为40分;四级为安全状况很差，风险很大，评价分值为20分。
以上评价集记为:
V={v1，v2，v3，v4}
={85，60，4，20}
3．2实验室安全评价体系构建
由于高校实验室所涵盖的内容十分广泛，在进行安全评价时通常将指标体系分为人、机、料、法、环五个方面。
在传统的实验室安全评价指标体系中包含的指标较多，子指标划分较细，评价标准模棱两可导致评价工作较难开展。
此外，其中部分指标并非针对高校实验室特色而定，存在重叠交叉，从而影响最终评价结果的真实性。
因此，应对传统的评价指标体系进行改善，选取符合高校实验室特色的相关指标构建新的评价指标体系，从而不仅可以降低高校实验室安全评价工作的难度，同时又可以保证评价结果的可信度与真实性。
在传统的安全评价工作中，除了指标体系较为落后，评价方法多以专家打分以及层次分析法为主。
上述方法在实验室综合安全评价中都存在相应缺陷。
专家打分法主观性较强，不同专家对于不同指标主观判定不尽相同，因此往往导致评价结果出现较大分歧。
层次分析法虽然是一种定性与定量相结合的方法，在一定程度上可以规避专家打分法的主观性，但是在构造判断矩阵的过程中，评判标准主观性较强，一致性检验较难通过，也对评价结果的真实性产生影响。
因此，若要对高校实验室进行安全管理，选取一种较为恰当的评价方法也是十分必要的。
遵循科学性及准确性的原则，根据《实验室安全手册》［5］的规定，建立实验室安全评价指标体系，如表1所示。
表1实验室安全评价指标体系
一级指标
二级指标
组织机构和制度
完善的组织机构；
规章制度的制定及执行情况；
全方位安全教育；
完整的安全记录；
完整的文件保存及记录；
化学品管理
完整的化学品存放标签；
规范的化学品搬运及存储；
完整的危险化学品清单及领用记录；
仪器设备管理
仪器设备的按时使用；
大型仪器设备的按时维护；
所有设备的维护及调试；
专人负责危险仪器设备及大型仪器设备；
应急计划和措施
应急处理的定期培训；
完整可用的应急设施；
及时的应急救援；
完备的应急预案；
环境安全管理
完备的通风及照明设施；
完好的水电设施；
完备的防火设施；
废弃物的及时处理；
实验室干净整洁；
个体防护
防护用品的数量情况；
防护用品的质量情况；
使用防护用品的情况；
3．3综合安全评价指标体系的建立
高校实验室综合评估安全主要是针对可能影响高校实验室安全性的各指标因子所进行的综合评估，其所选指标的正确性和合理性至关重要。
针对高校实验室安全评价的特征，文章将其评价指标分为人、机、环境和管理四个方面［6－7］。
人员是高校实验室操作的主体，其操作的正确性与安全性直接关系着实验室的安全，此外，作为实验室的直接使用者，人员的安全也是高校管理实验室的重中之重，相比起财产损失，人身安全的威胁更值得关注。
实验仪器设备是实验室开展工作的必备条件，除了操作安全性，设备自身的安全性也不容忽视。
环境是影响实验室安全的外在与客观因素，其包括实验室的温湿度等自然环境，同时包括实验室建设情况等建筑环境，因此需综合考虑环境因素，从而评判其对实验药品、仪器设备等产生的影响。
最后，科学的监督管理是实验室安全的基本保证，更是高校对实验室进行管控的关键环节。
综上所述，文章建立高校实验室综合安全评价指标体系，将上述四方面相结合。
实验人员作为实验室操作的主体，其操作培训以及操作安全性常常作为实验室安全评价的重要指标。
但是对于实验人员的安全评价远不止上述两个方面，文章将健康状况以及安全意识加入指标体系。
安全意识虽然是基于实验人员内在的，较难评判，但其安全意识的强弱无形中将会影响实验人员的实验操作，从而决定实验的安全性。
实验人员的健康状况在实验室安全评价中较容易被忽视的，但是实验人员本身的健康状况与其实验的安全性是息息相关的，即便实验流程与操作都符合安全守则，由于实验人员自身身体原因造成的实验事故也屡见不鲜。
在机器因素中，文章在考虑设备可靠性以及安全防护水平的基础上，将设备更新维护列入指标。
如今科技迅速发展，实验设备的先进程度也会对实验室安全产生影响，落后陈旧的实验设备应定期维护或更新，才能促使实验设备满足实验的要求，确保实验的安全性。
环境因素评价指标中，为体现高校实验室的特征，文章加入特殊技术安全指标。
由于高校实验室所涉及学科广泛，因此在进行安全性评价过程中应体现其共性与特性。
例如化学实验室在环境因素中应充分考虑化学制剂与环境之间的相互作用，反之，机械自动化类型的实验室，则更应侧重设备与电、水以及硬件环境的配合。
指标体系的特殊技术安全指标则体现出不同实验室类型对于环境的不同要求，从而体现评价体系的科学性与针对性。
管理因素指标中，除考虑规章制度以及培训水平等常规指标，加入事故隐患处理能力。
实验室安全管理应侧重于对于安全隐患的排查与处理而非事故发生后的整改措施。
因此，对于高校实验室的安全评价中，应将事故隐患处理能力作为重要评价指标，体现“预防为主，防治结合”的实验室管理原则。
3．4指标体系权重的确定
不难看出文章在构建高效实验室综合安全评价体系的过程中加入了对于高校实验室有针对性的子指标，新指标的引入体现了该评价体系的客观性与全面性。
虽然文章将指标分为人、机、环境和管理四方面，但四者在实验室安全评价中的影响程度有所差异。
因此，为确保评价结果的客观性，应对上述指标进行权重的分配，在此基础上进行评价。
为确保评价指标权重的合理性，在权重确定中首先采用层次分析法确定主观权重，然后利用熵权法确定客观权重，最终实现主客观结合，采用加和法确定最终的综合权重［8］。
层次分析法是一种基于主观判断的方法，在判定相对重要程度的基础上，进行重要性排序以及一致性检验，最终计算出各指标的主观权重。
熵权法是一种通过各评价指标对应的实际值所提供信息量的大小来客观确定指标权重的方法。
其原理是根据各个指标的变异程度，客观地计算出各个指标的熵值，再通过熵值大小确定各指标的客观权重值，进而计算出指标客观权重向量。
因此，文章在确定主观与客观权重的过程中采用上述两种方法是合理可行的。
最后，将主观与客观权重结合，计算得到指标最终的综合权重。
虽然风险分析技术与方法种类繁多，但实验室中的科学研究有其特殊性，比如研究的实验过程风险未知性，研究
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