農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

黃家懌，謝秋波，郭佩佩

（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630；2.廣州市健坤網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展有限公司，廣州 510630）

農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

黃家懌1，2，謝秋波1，2，郭佩佩2

（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630；2.廣州市健坤網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展有限公司，廣州 510630）

本文討論了農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，主要對(duì)該系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)以及功能模塊的建立進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其中功能模塊包括樣品受理、檢驗(yàn)分析、質(zhì)量監(jiān)控、資源管理以及系統(tǒng)管理五大塊。最后以農(nóng)業(yè)機(jī)械管理和畜產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室為例，說(shuō)明了該系統(tǒng)的實(shí)用性。

農(nóng)業(yè) LIMS應(yīng)用

0 引言

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，各類與農(nóng)業(yè)相關(guān)的因素都受到極大的關(guān)注，例如土壤環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)畜產(chǎn)品等的質(zhì)量安全都是農(nóng)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[1]。針對(duì)這些農(nóng)業(yè)因素，目前已有各類相關(guān)檢測(cè)研究實(shí)驗(yàn)室的建立，從而對(duì)這些農(nóng)業(yè)因素作出及時(shí)的調(diào)整，保障我國(guó)農(nóng)業(yè)的安全持續(xù)的發(fā)展。但各類因素的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析工作量是繁瑣而龐大的，因此，建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)科學(xué)、運(yùn)行高效、管理規(guī)范的農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室十分必要。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS，Laboratory Information Management System）結(jié)合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、快速處理技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位管理，目前正逐漸應(yīng)用于各類領(lǐng)域中，并取得了顯著成果[2]。LIMS將樣品管理、質(zhì)量管理、儀器管理、數(shù)據(jù)管理以及業(yè)務(wù)管理等諸多功能集于一體，組成一套完整的實(shí)驗(yàn)室綜合管理和產(chǎn)品質(zhì)量管理體系，是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的重要技術(shù)基礎(chǔ)[3]。在借鑒各領(lǐng)域LIMS應(yīng)用的成功案例基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)業(yè)領(lǐng)域檢驗(yàn)檢疫需求和特性，建設(shè)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，能有效提高農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)作效率，并降低農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的管理成本。

1 農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的建立

1.1 技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)采用基于J2EE分布式組件技術(shù)的多層應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)，支持INTERNET，由“平臺(tái)”和“組件”兩大部分構(gòu)成。系統(tǒng)數(shù)據(jù)按照需求采取遠(yuǎn)程單位分散，逐級(jí)集中的管理模式。在基于J2EE分布式組件技術(shù)的多層應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)應(yīng)用組件化。組件是軟件的基本組成單元，它們之間是相對(duì)獨(dú)立的，在平臺(tái)的控制下，可協(xié)同工作，從而完成特定的業(yè)務(wù)應(yīng)用。同時(shí)，這些組件又是可重構(gòu)的、可擴(kuò)展的，能動(dòng)態(tài)地完成不同客戶的業(yè)務(wù)需求。組件與平臺(tái)之間構(gòu)成一個(gè)總線式的分層結(jié)構(gòu)。通過(guò)“技術(shù)平臺(tái)化、應(yīng)用組件化”，實(shí)現(xiàn)信息管理的“生產(chǎn)工廠化”。

在J2EE架構(gòu)下開發(fā)的系統(tǒng)可以跨平臺(tái)運(yùn)行，通過(guò)XML技術(shù)提供可跨平臺(tái)交換和移植的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)按照需求支持各種要求的數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系

統(tǒng)，軟件的服務(wù)器端可以采用支持主流的操作系統(tǒng)：windows NT、Windows2000、UNIX、LINIX，并可以根據(jù)需要適配各大關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 功能模塊的建立

1.2.1 樣品受理

該模塊主要是進(jìn)行樣品檢驗(yàn)受理、檢驗(yàn)任務(wù)管理、結(jié)果報(bào)告管理、檢驗(yàn)收費(fèi)管理、樣品庫(kù)管理，以及查詢和進(jìn)度監(jiān)控管理[4]。樣品檢驗(yàn)受理主要對(duì)所接收的樣品進(jìn)行分類，可分為委托檢驗(yàn)樣品、仲裁檢驗(yàn)樣品和抽樣樣品三種，然后由業(yè)務(wù)人員對(duì)樣品進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)識(shí)并登記入庫(kù)。檢驗(yàn)任務(wù)管理是由樣品受理模塊將檢驗(yàn)任務(wù)分配到相應(yīng)的檢驗(yàn)科所，再由檢驗(yàn)任務(wù)組或檢驗(yàn)人員進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果報(bào)告管理則針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行錄入、生成、審核、簽發(fā)的管理。最后檢驗(yàn)收費(fèi)管理對(duì)樣品檢驗(yàn)費(fèi)用進(jìn)行登記、審核和統(tǒng)計(jì)。樣品庫(kù)管理主要包括樣品庫(kù)庫(kù)存情況、樣品領(lǐng)用情況及處理情況等功能。查詢和進(jìn)度監(jiān)控管理是對(duì)業(yè)務(wù)的結(jié)果及進(jìn)度進(jìn)行查詢。因此，該樣品受理模塊主要供樣品受理部門、樣品檢驗(yàn)部門和檢驗(yàn)報(bào)告審核與發(fā)放部門使用，是整個(gè)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)得以順利完成的前提。

1.2.2 檢驗(yàn)分析

樣品經(jīng)受理后，將交由相應(yīng)的檢驗(yàn)科室進(jìn)行檢驗(yàn)分析。該過(guò)程必須明確檢驗(yàn)任務(wù)的分配，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的規(guī)范以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確記錄，因此，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)分析模塊，需要對(duì)檢驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)原始記錄、檢驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告等子模塊進(jìn)行分析，供負(fù)責(zé)樣品檢驗(yàn)的檢驗(yàn)科室及相關(guān)檢驗(yàn)人員使用[5]。其中，檢驗(yàn)任務(wù)管理包括樣品在檢驗(yàn)科所中的交接記錄、個(gè)人檢驗(yàn)任務(wù)的分派記錄等功能。原始記錄管理負(fù)責(zé)對(duì)樣品檢驗(yàn)中原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，是該模塊的關(guān)鍵部分。根據(jù)設(shè)計(jì)好的原始記錄格式模板和計(jì)算處理規(guī)則，檢驗(yàn)人員只需要將檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)按要求填寫到相應(yīng)的原始記錄文件中，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)各原始記錄的計(jì)算分析規(guī)則對(duì)原始記錄中需要進(jìn)行計(jì)算和分析的部分進(jìn)行處理，從而很大程度上降低檢驗(yàn)人員的工作量，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。檢驗(yàn)結(jié)果與報(bào)告管理則是檢驗(yàn)人員用于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的錄入和檢驗(yàn)報(bào)告的編制審核等。檢驗(yàn)報(bào)告在批準(zhǔn)簽發(fā)后將長(zhǎng)期存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，供已授權(quán)用戶進(jìn)行查詢使用?？梢?，檢驗(yàn)分析模塊作為農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中的核心部分，直接關(guān)系到業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度及結(jié)果的可信度。

1.2.3 質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量監(jiān)控模塊主要是對(duì)業(yè)務(wù)受理到完成過(guò)程中各環(huán)節(jié)操作質(zhì)量的監(jiān)督控制，包括實(shí)驗(yàn)流程的規(guī)范管理、業(yè)務(wù)委托方對(duì)業(yè)務(wù)完成質(zhì)量的評(píng)價(jià)、反饋與投訴、以及受理方對(duì)反饋投訴等的處理管理等[6]。通過(guò)該模塊，對(duì)實(shí)驗(yàn)室中各操作規(guī)程進(jìn)行明示，為相關(guān)從業(yè)人員提供查詢窗口，并建立質(zhì)量監(jiān)督窗口，業(yè)務(wù)委托方可以登錄系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)或投訴。實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量監(jiān)督員登陸該窗口后，可以及時(shí)得到相關(guān)的投訴信息，經(jīng)過(guò)解決后可以將投訴處理結(jié)果通過(guò)終端反饋到中心數(shù)據(jù)庫(kù)，投訴人登陸系統(tǒng)后便可獲得投訴處理后的受理情況。質(zhì)量監(jiān)控模塊為實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、業(yè)務(wù)委托方和受理方提供協(xié)同互動(dòng)、一站式的服務(wù)，能有效提高農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)督管理的效率和服務(wù)質(zhì)量。

1.2.4 資源管理

資源管理模塊主要是針對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室涉及到的人員、物資等進(jìn)行的統(tǒng)一管理，該模塊下包括人員管理、儀器設(shè)備管理、試劑耗材管理、供應(yīng)商制造商管理和受控管理等子模塊[7]。人員管理主要用于管理實(shí)驗(yàn)室人員的基本信息如姓名、性別、職稱、人事變動(dòng)等，及其發(fā)表的論文、出版專著、課題成果情況。儀器設(shè)備管理主要是對(duì)儀器設(shè)備的驗(yàn)收、登記建檔、交接（調(diào)配）、使用記錄、維修保養(yǎng)、報(bào)廢、降級(jí)使用、溯源設(shè)備的鑒定等整個(gè)設(shè)備生命周期內(nèi)基本信息和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行管理，同時(shí)包括了與設(shè)備相關(guān)的制造商和供應(yīng)商的管理與評(píng)價(jià)。試劑材料管理是對(duì)試劑耗材從采購(gòu)、領(lǐng)用到庫(kù)存管理建立申請(qǐng)、審批、辦理和查詢整個(gè)業(yè)務(wù)流程及單據(jù)管理。受控文件管理指對(duì)受控文件的發(fā)放、版本等情況進(jìn)行管理，包括文件名稱、編號(hào)、出版部門等以及文件副本名稱、持有人和受控狀態(tài)等。資源管理模塊是農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的支撐，它使得實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)資源緊密地聯(lián)合到一起，使得各類信息管理

更為清晰便捷。

1.2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理是農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)中不可或缺的功能模塊，與農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)的安全性和可用性密切相關(guān)，主要包括系統(tǒng)基礎(chǔ)資料維護(hù)、用戶權(quán)限設(shè)置、功能模塊查詢等[8]?；A(chǔ)資料維護(hù)包括各類代碼的分類管理、系統(tǒng)操作日志記錄以及數(shù)據(jù)庫(kù)備份等。用戶權(quán)限設(shè)置包括用戶帳號(hào)、子系統(tǒng)管理員授權(quán)和操作員授權(quán)等。

2 農(nóng)業(yè)LIMS的應(yīng)用

根據(jù)上述架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)方案，本文以農(nóng)業(yè)機(jī)械為例，建立了農(nóng)業(yè)機(jī)械質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督信息管理系統(tǒng)，并在廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理辦公室成功運(yùn)用，見圖1。通過(guò)使用系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品檢驗(yàn)、投訴、反饋到技術(shù)推廣、成果鑒定的自動(dòng)化信息管理，另一方面加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)、銷售、使用等人員的聯(lián)系和互動(dòng)，并有效改善了當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管手段，降低了管理成本，提高了管理效率。

此外，本文也進(jìn)行了畜產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，并對(duì)整體架構(gòu)及建設(shè)內(nèi)容有了全面詳細(xì)的設(shè)計(jì)，整體建設(shè)內(nèi)容如圖2。該體系的建設(shè)將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于畜產(chǎn)品檢驗(yàn)管理業(yè)務(wù)上，將畜產(chǎn)品檢驗(yàn)工作中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)錄入、流轉(zhuǎn)、控制、統(tǒng)計(jì)、分析處理，可生成檢驗(yàn)各環(huán)節(jié)需要的打印表單如（收樣單、樣品標(biāo)簽、檢驗(yàn)流轉(zhuǎn)卡、任務(wù)單、檢驗(yàn)原始記錄、檢驗(yàn)報(bào)告等），并可提供科學(xué)準(zhǔn)確的月、季度、年度各類檢驗(yàn)情況的分析報(bào)表。建立業(yè)務(wù)科、檢驗(yàn)科和報(bào)告簽發(fā)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)同互動(dòng)的業(yè)務(wù)處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)畜產(chǎn)品檢驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的智能化，檢驗(yàn)過(guò)程的電子化、信息化和自動(dòng)化。

圖1 農(nóng)業(yè)機(jī)械質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督系統(tǒng)界面

3 結(jié)論

圖2 畜產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)可將農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的各類因素以程序化的方式進(jìn)行管理控制，對(duì)每一個(gè)樣品、儀器以及人員的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)了解，實(shí)現(xiàn)了分析儀器聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，從而規(guī)范了實(shí)驗(yàn)室工作的流程、提高分析速度和分析質(zhì)量，并充分利用儀器資源和人力資源，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室各個(gè)方面信息綜合管理的系統(tǒng)化、科學(xué)化、智能化，提高了管理效率和質(zhì)量。但是，該系統(tǒng)還是存在一定的不足與完善，一方面是針對(duì)各類

復(fù)雜檢驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)錄入和報(bào)告自動(dòng)生成功能的補(bǔ)充；二是該系統(tǒng)針對(duì)的是農(nóng)業(yè)，可能會(huì)對(duì)農(nóng)民及一些低計(jì)算機(jī)操作能力的人開放，因此，操作程序應(yīng)設(shè)計(jì)的較為簡(jiǎn)便，方便操作；另外還可以在網(wǎng)上對(duì)外服務(wù)功能上進(jìn)行擴(kuò)充，盡可能廣的涵蓋整個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

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Study and Application of Agricultural Laboratory Information Management System

Huang Jiayi1,2,Xie Qiubo1,2,Guo Peipei2
(1.Guangdong Institute of Modern Agricultural Equipment,Guangzhou 510630; 2.Guangzhou Jiankun Network Technology Development Co.,Ltd,Guangzhou 510630)

This article discussed the construction and application of agricultural laboratory management information system(LIMS).Focus of the study was to design the system architecture and build its functional modules, which included five parts,namely,sample acceptance,examination and analysis,quality control,resource management,and system management.Finally,the usefulness of the agricultural LIMS was described by the management of agricultural machinery and testing laboratory of animal husbandry products.

Agricultural,Laboratory information management system,information management,application

2012年度省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技提升專項(xiàng)，廣州市珠江科技新星專項(xiàng)

黃家懌（1980-），女，博士，主要從事精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)智能化裝備方面的研究。通信地址：廣州市天河區(qū)五山路261號(hào)廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所辦公樓A511，510630。Email:huangjy@e-jiankun.com