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2009年2月 February 2009 石矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol. 28 , No. 1 32 36 文章编号0254 -53572009OJ -0032 -05 国土资源部南京矿产资源监督检测中心实验室信息管理系统简介 张培新 12 ，周康民 1 ，高孝礼 1 ，胡英泉 1 ，王 冰 1 （ 1．国土资源部南京矿产资源监督检测中心 ，江苏 南京 210018 ； 2．东南大学化学化工学院，江苏南京210018） 摘要简述了实验室信息管理系统UMS的概念，回顾了LIMS开发现状，介绍了国土资源部南京矿产资源监 督检测中心实验室信息管理系统的构架和实现方式，具体陈述了系统的功能与特点。 关键词实验室信息管理 系统 ；计算机应用 中图分类号G202; 0213.1 文献标识码B A Brief Introduction of Laboratory Ination Management System Used in Geoanalytical Laboratory ZHAN Pei_xin“2 , ZHOU Kang-min , GAO Xiao-li , HU Ying-qu.an , WANG Bingl 1. Nanjing Testing and Quality Supervision Center for Geological and Mineral Products, The Ministry of Land and Resource, Nanjing 210018, China; 2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Southeast University, Nanjing 210018, China Abstract This article presented the concept of laboratory ination management system LIMS and its development briefly. The emphasis was put on the introduction of the LIMS used in Nanjing Testing and Quality Supervision Center for Geological and Mineral Products, the Ministry of Land and Resource, including its frame construction, main functions and features, and its applications in the laboratory ination management. Key words laboratory ination management system LIMS ; computer application 实 验室信息管理系统LIMSLaboratory Ination Management System是根据实验室管理 要求，按照管理流程设计，采用数据库技术，通过计 算机网络将实验室的分析仪器和计算机联接起来 ， 建立集分析测试、质量控制及实验室综合管理一体 化、模块化的开放和柔性信息平台，提供完善的质量 保证体系，实现检测数据的网络化共享、无纸化记录 与办公、资源与成本管理和人员量化考核，为实验室 管理水平的整体提高和实验室全面管理提供先进的 技术支持。简言之，LIMS就是通过计算机对实验室 的各种信息进行管理的计算机软、硬件系统]。 国内其他系统的实验室信息 系统应用较 多 L2“1 ，对地矿系统实验室信息系统的开发有很好 的借鉴作用。关于地矿实验室信息管理系统设计和 开发的例子也有不少，作用和功能各有千秋。甘露 等 陋1建立了地质调查通用标准物质及标准方法信息 系统；李华等哺3研究了地质调查实验室信息管理系 统基本要素和功能；李春雷 ‘ 7。通过油田分析化验流 程及数据在计算机网络环境下的综合管理和应用 ， 进而达到分析化验资料的信息共享，为油田勘探开 发生产提供信息支持。 由于地矿系统样品数量大、 分析方法和质量监控的复杂性造成地矿实验室信息 系统的研究难以达到实质性的应用。 国土资源部南京矿产资源监督检测中心（ 以下 收稿日期2008 -03 -01；修订日期2008-06-20 作者简介张培新（1966 - ），男，江苏海门人，高级工程师，长期从事实验室信息管理系统开发应用及原子荧光 光谱、等离子体质谱、X射线荧光光谱分析方法研究。E-mail zpx198808 126．com 。 一 32 - ChaoXing 第1期 张培新等 国土资源部南京矿产资源监督检测中心实验室信息管 理系统简介 靼28卷 简称检测中心）是集物理力学性能测试、化学测试和 相关科研为一体的综合性实验室，目前已通过国家 实验室认可、计量认证，也是江苏省无机新材料专业 检测中心，为部级质检机构和省级重点检测实验室。 近年来，本所承担了大量的实验测试工作，参加了多 次国际能力验证，参与了许多国家标准物质的定值 测定，完成了地质大调查中部分测试技术研究，同时 也引进装备了具国际同步一流水平的分析仪器。工 作内容极为繁杂，数据种类和数据量巨大，质量要求 种类较多且规范各异，对质量监控提出的要求很高 且极为严格，在同类实验室中很有代表性。 为适应新形势的要求，促进资源合理利用、质 量体系的高效运行，检测中心根据地质实验特点， 由长期从事分析测试工作专业人员与软件开发公 司合作共同开发，更科学、更人性化地建立了以总 工程 师办公室为中心的行政、技术管理，涵盖岩矿 鉴定、室内环境、岩土建材、化学光谱四大专业研究 室，集行政管理、数据信息 管理 为一体、符合检测中 心现行质量保证体系运行的LIMS ，实现资源的最 优配置和质量体系的有效监控。目前化学部分经 过运行验证能较好地满足实验室日常工作需要。 1 系统特点 本系统根据实验室认可要求，严格遵循1999年 国际标准化组织和国际电工委员会发布的ISO/IEC 1 70251999 实验室检测和校准 能力 的通用 要 求引标准，以质量手册、程序文件、地质矿产 实验室测试质量管理规范 一1 为依据，实现了以质 量管理为核心的实验室业务过程控制操作流程的全 方位 管理，有助于减少 具体分 析人员出错误几率 ，帮 助实验室质量 管理 人员从繁重而枯燥的数据处理中 解脱出来，从而提高工作效率，促进实验室的发展。 系统可在Windows 98以上版本操作系统平台 上运行，可以使用任何遵守ODBC Open DataBase Connectivity，开放数据库互连标准的数据库，同时 能与各种各样的第三方的设备 、软件连接，使其能 够与各种信息系统集成，使信息管理系统成为各级 管理信息系统的一个组成部分。 采用图形用户界面 GUI设计原则，界面直 观，对用户透明，用户接触软件后对界面上对应的 功能一目了然。该系统将不同分析仪器获得的分 析测试数据根据客户规定的要求自动输到信息管 理系统中，当仪器本身带PC工作站或能够互联 时，可采用开放式的数据接口技术与信息管理系统 进行数据通信，尤其是天平的联机，大大减轻了分 析人员的工作量和出错几率。 客户端登录时，系统能自动检查本地程序是否 过期，自动更新应用程序，通过登录密码、权限分配 实现数据的安全可靠，系统日志提供数据库运行状 况，支持完善的电子签名功能。 2 系统的实现 2.1 硬件体系实现 系统运行的硬件基础平台是单位的计算机局域 网络，采用快速以太网结构，遵从CSMA/CD总线传 输方式，帧格式采用IEEE 802.3 协议，工作站计算 机及其他网络设备的连接采用星型拓扑结构，传输 介质为双绞线，一楼层一交换机，实现千兆到楼层， 百兆到桌面，将所有的计算机、服务器、网络打印机 等设备都连接到交换机上。通过子网划分及交换机 程序设计实现点对点的连接，有效地减少网络故障 的几率，提高了故障检测和网络维护能力。 2.2 软件体系结构设计 本系统是一个多层分布式应用系统，包括 三层 数据层、业务逻辑层（中间层）、表示层。数据层存储 系统核心数据；业务逻辑层（中间层）作为系统软件 结构的核心层，处理各类接入的业务逻辑处理请求， 实现复杂的逻辑计算；表示层通过客户的界面、会话 或逻辑的表述，依靠于业务逻辑层的业务逻辑访问 后台数据层的服务。表示层的实现是驻留在工作站 上的客户端应用程序，其实现的功能是获取用户的 交互数据，并显示处理数据结果和实现部分业务逻 辑。系统的数据层实现采用Windows Server 2003、 Sql Server 2000 、C/S体系结构。 2.3 后台数据库结构设计 数据库建设是硬件、软件和技术与管理的结 合，三分技术，七分管理，十二分基础数据。由于地 矿实验室信息管理系统要存储的数据量巨大 ，因此 对数据的存储和检索速度要求较高。 本系统采用规范、简洁、结构明晰的数据库结 构设计模型，较大限度地减少数据冗余，提高数据 库存储效率，保证数据的完整性和可扩展性；通过 优化数据查询技术，显著提高数据查询速度。 3 系统功能描述 下面通过介绍系统基础库和管理办、科室、个 人实际功能，说明系统特点。 3.1 系统管理 为实现实验室人、机、料、法、环要素有机管理， 本系统主要设立以下基础库。 角色及权限分配建立详细的人事档案。根据 程序文件设立岗位角色，根据角色设定个人使用权 - 33 - ChaoXing 第1期 岩矿测试 http∥www. ykcs. ac. cn 限，登录必须使用个人设定密码确保数据安全性。 流水号设定设定委托单编号、分析编号、原始 记录编号等约定规则，可方便地进行编号设定。编 号规则是否科学直接关系到系统运行的质量。本 系统采用身份验证方法进行编号，看到编号就可知 样品的大体情况，批与批之间相互独立，可随时补 充样品和增加分析项目。 分析项目信息包括项目编号、项目名称、英文 名称、质量数、价态等参数设定。 标准物质信息系统现有包括土壤、水系沉积 物、岩石、非金属矿、金属矿、合金等常用国家、行业 标准物质的项目、含量信息、标准偏差，使用中不断 增加，可在库里进行增删，也可通过其他格式文件 导入方式进行更新。 客户登记记录单位名称、联系人、电话、传真、 地址、邮编、EMAIL等信息。在客户首次办理委托 时登记，下次委托任务时可直接调出客户信息，减 少重复输入。可定期进行筛选统计、查询。 设备台账对实验室设备进行分类登记，对要 鉴定仪器进行适时提醒。 标准溶液配制记录供配制标准溶液时登记， 提供标准溶液配制台帐。 质量统计参数为分析质量报告生成提供计算 参数；设定数据修约规则。 报表格式设定对委托报告、任务通知单、样品 加工 单、原始记录报告、编号标签、发送报告等进行 在线编辑，方便定制开发，便于推广。系统的质量报 告已涵盖了目前中国地质调查局相关的技术质量规 范及原地矿实验室的质量管理规范，可快速、准确地 进行相关质量控制的判别。系统原始记录包括了比 色法、容量法、重量法、原子吸收光谱法 、原子发射光 谱法、极谱法、原子荧光光谱法等单元素模板，等离 子体发射光谱法ICP - AES、等离子体质谱法 ICP - MS、X射线荧光光谱法XRF等多元素模 板及气相色谱／质谱法 GC/MS、液相色谱法LC、 高压液相色谱法 HPLC等有机分析原始记录报告。 报告实现了上下角标等特殊符号显示。系统管理员 可根据需要随时添加各种报告格式（见图1）。 方法标准建立通过方法编号、方法和规程名 称、检测项目、适用样品类型、检测含量范围、检出 限、发布日期、使用的原始记录格式、标准电子文档 链接等字段，建立了水质、土壤、岩石、矿产、煤、合 金、有机污染物等几千个日常分析使用的绝大多数 标准方法。可在标准库中进行修改，也可通过其他 格式文件导入方式进行更新。标准方法库见图2。 培训管理对 员工 参与的岗位培训记录，提供 上岗证。 - 34 - 、 ‘ ㈨-jⅫ-“衄-P m略 ， 。 ⅥE 一 }W r“ ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ i w石宗乏”增 ┃ ┃ ┃ ┃ 暑1 固土奇律部南 京矿产奇泺监督检测 中，。 ． ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 。 ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 检测报 告 ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ 逢悍} ＆ l叫0BD-a L0nCl ┃ ┃ ┃ ┃ 01 b 【 ．’‘ 4I ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 亡二] 备 ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━┳━┳━┳━┫ ┃ 世] ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━┻━┻━┻━┛ ChaoXing 第1期 张培新等国土资源部南京矿产资源监督检测中心实验室信息管理系统简介 靼28卷 分析方法设定可通过样品名称、分析项目、 标准方法等标准方法字段方便地找到合适的分析 方法（见图4），实现原始记录与标准方法的一一对 应；对常用的分析方法打包成配套方案，在设定分 析方法时只需选定配套方案即可，大大减少方法设 定时间。 图4分析方法选取 Fig.4 Employing of analytical s 科室任务下达对科室任务进行未下达、部分 下达、全部下达、已完成等状态分类；对第二天前需 完成的任务在系统中所有环节都用红色警示。 分析数据质量报告对科室提交数据进行单批 次或多批次质量数据统计；对不符合质量要求的统 计数据用特殊颜色显示，质量监控数据可以以表格 或图表显示（见图5）打印，也可输出到Excel中发 送至客户电子信箱；将分析数据按一定规则筛选出 异常数据；同时生成不符合项复验单据和数据异常 单据后直接进行任务下达。 图5 分析数据质量报告生成 Fig.5 Creation of analytical data quality control report 分析报告打印对已完成的报告通过设定每页 打印样品数和项目数，智能实现报告打印 见图 6。可根据样品数和项目数的多少自动折行、折 列、页眉、页脚等设定。 委托信息查询便于进行收费状况、任务下达 状况、完成状况等信息查询。 拦㈣糊∞ 渊 一一一一“ **m{Ⅲ丽面一『哪a口 耵■积麒雕 一1 P张*RK}黜女_麟t舯．j ㈣i**m*l 图6检测报告打印 Fig.6 Printing of analytical repo一_ 3.3 科室的管理 任务信息对管理办公室下达任务通过已下 达、未下达、部分下达等信息提示对任务一目了然。 个人任务下达可进行单批次或多批次任务安 排（见图7）；可根据样品情况重新选择合适的方 法，尤其是对第一次分析后发现原先分析方法不适 用必须重新安排分析时更方便；可自由地进行项目 和样品的选取以下达至个人；对分析人员相对固定 的分析方法建立任务下达模板，只需选取模板就可 进行任务下达。 l_姥__一一_ ∞Ⅲ一一“ 一一 一一 图7个人工作任务的下达 Fig.7 Assignment of individual work - 35 - ChaoXing 第1期 岩矿测试 http∥www. ykcs. ac. cn 2009年 原始记录审核对个人提交的原始记录进行质 量审核，不通过的予以退回并说明原因，通过的才 能提交给质量管理办公室。 个人工作量统计进行提交未审核、提交审核 通过、提交审核未通过状态设定，便于 新工 作任务 的下达和定期进行个人工作量统计。 数据审核对同一样品同一项目两个以上分析 结果进行取舍，清楚地显示不同分析方法差异。 科室质量报告对分析结果进行权限范围内的 质量报告生成。 3.4 个人的管理 个人工作安排通过样品数量和分析项目设 定，实现单批或多批空白原始记录生成（见图8）。 图8个人原始记录生成 Fig.8 Crealion of individual original records 原始记录完成可通过已提交、未提交、批号 、 项目名等属性查询原始记录；设置重新计算、数据 保存、报告提交等功能，一旦提交将不能修改；第二 天前需完成的报告和退回报告用特殊颜色警示；可 插入 自带管理样且进行自带管理样和双份分析质 量统计；实现测定形式到目标形式、测定单位到目 标单位的自动转化；实现有效数字的自动修约；称 样可以采用天平连机读取，仪器等信息尽量采用数 据库读取选用方式；曲线拟合图形化（ 最多拟合6 次方）；对仪器分析通过约定的规则进行数据导 人，可以存储图形信息；有机物分析报告不但体现 多样品多项目多参数结果，而且可导人谱图。 3.5 常用工具 为了方便使用人员，本软件提供了一些常用工 具，包括标准样品查询，分析项目价态、质量数及转 换系数查询，分析方法查询，实验室通告，任务安排 警示等功能，还可以根据要求进行添加。 4 运行效果 国土资源部南京矿产资源监督检测中心实验 室信息 管理 系统由专业测试人员与南京本地软件 公司共 同开 发，其特点 是 在严格遵 循 ISO/IEC 17025_1999[8]的准则下完全符合地矿实验室的传 统运行，历经三年的开发在运行过程中不断完善， 以使功能更全面，操作更人性化。由于软件框架如 积木型，可根据单位要求进行定制。 从国土资源部 南京矿产资源监督检测 中心运行本软件后的 工作 情况来看，程序文件执行更规范化，质量管理高效、 严格，数据处理传输更安全，报告生成更快、更准 确，真正提高了实验室日常行政和质量技术管理 水平。 5 参考文献 [1] 田中琳．浅谈实验室信息管理[J]．科技情报开发与 经济，2003，13537 -38 ． [2] 夏梁． LIMS 在产品质量分析化验领域的应用[Jl. 现代仪器，2002249 -51 ． [3] 化验室信息管理LIMS系统[J] ．有色金属分析通讯， 2003234 - 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