一、系统建设的背景与必要性

1.1 当前管理痛点

• 多台设备分散管理，使用日志记录不一致；

• 故障信息无法及时掌握，存在安全隐患；

• 日常维护缺乏提醒与执行记录；

• 设备预约冲突频发，使用效率低；

• 缺乏可视化状态监控与使用统计报表；

• 难以实现资产审计与质量体系验收。

1.2 建设目标

• 实现对所有生化培养箱的信息集中管理；

• 支持远程实时监控运行状态与参数；

• 统一运行日志、故障记录与维护台账；

• 提供设备预约、权限管控与使用记录管理功能；

• 满足CNAS、GMP、ISO等质量管理标准的数据要求；

• 支持与实验室信息管理系统（LIMS）、资产系统对接。

二、系统总体架构设计

系统分为“前端用户界面”、“后台管理平台”、“数据库中心”、“设备连接层”四大核心层级构建，采用模块化、可扩展、分布式部署策略。

2.1 系统结构图（简要描述）

css复制编辑[用户前端] ←→ [统一管理平台] ←→ [数据库服务器]
                        ↑
                        ↓               [设备通信接口层]

2.2 技术架构建议

• 前端技术：基于Web端Vue.js + 移动端H5/微信小程序；

• 后端平台：Java Spring Boot / Python Django；

• 数据存储：MySQL/PostgreSQL + MongoDB（日志）；

• 接口协议：MQTT/RS485/Modbus/TCP/IP；

• 云部署或本地服务器部署均可。

三、主要功能模块设计

3.1 设备信息管理模块

功能说明：

• 建立每台生化培养箱的电子档案；

• 包括型号、品牌、购置时间、技术参数、使用年限、负责人；

• 支持添加附件（说明书、合格证、图片）；

• 支持设备分类（如光照型、恒温恒湿型等）。

关键字段示例：

• 设备编号、资产编码、序列号

• 控温范围、容积、光照强度、湿度控制参数

• 所在实验室、责任人、维护计划

3.2 使用预约与权限管理模块

功能说明：

• 用户在线预约设备使用时间；

• 管理员可设定每台设备的使用上限与开放时间段；

• 支持不同权限用户组（学生、助理、研究员、管理员）；

• 防止重复预约与非授权使用。

扩展功能：

• 微信或邮件提醒预约即将开始；

• 黑名单机制（违规使用者限制预约）；

• 自动关联使用记录生成与日志归档。

3.3 运行状态实时监控模块

功能说明：

• 实时采集各设备温度、湿度、光照等运行参数；

• 可视化展示运行曲线（历史+当前）；

• 显示门体状态（开/关）、运行模式（恒温/程序设定）；

• 设备运行状态一目了然（空闲/运行中/异常/维护中）；

• 具备异常报警推送功能（手机App或短信/email通知）。

接口对接建议：

• 通过采集网关接入有输出接口的设备（如RS485）；

• 或通过第三方无线温湿度采集模块接入无接口设备。

3.4 使用日志与数据记录模块

功能说明：

• 自动记录每次使用开始与结束时间；

• 系统记录设定参数与实际运行曲线；

• 支持用户手动填写实验编号、样品类型、层位位置等；

• 所有记录按设备编号归档，可导出PDF/Excel报表；

• 可设置日/周/月自动生成使用汇总报告。

支持功能：

• 查询历史任意时段运行曲线；

• 可追溯某批样品对应的设备运行环境；

• 实验审核与数据追踪提供依据。

3.5 故障报警与维修管理模块

功能说明：

• 用户可一键上报故障（含照片/描述）；

• 系统自动捕捉设备异常报警代码；

• 故障记录关联处理过程与维修人；

• 维修完成后系统生成处理记录归档；

• 故障统计支持图表分析（如故障类型分布、维修时效等）。

扩展功能：

• 故障工单派发与进度追踪；

• 维保提醒（保修期前提醒、年度保养提醒）；

• 零配件更换记录与历史件追踪。

3.6 维护与巡检任务模块

功能说明：

• 设置定期巡检计划（如月度清洁、季度校准）；

• 系统自动生成任务提醒，责任人确认执行；

• 巡检表单在线填写，支持照片上传与签字确认；

• 巡检记录自动归入设备运行档案；

• 支持统计维护完成率、超期未检设备等信息。

3.7 报表统计与数据分析模块

功能说明：

• 输出设备使用频率排行、空闲率统计；

• 故障类型频率、维修响应时间分析；

• 运行时长与能耗趋势（如采集功耗数据）；

• 支持按实验室、用户、项目等维度统计数据。

导出形式：

• 自动生成PDF、Excel格式月报/季报；

• 可选柱状图、折线图、饼图等多种图形展示；

• 支持发送至邮箱、微信自动推送。

四、系统实施步骤与推进路径

步骤一：前期调研与需求分析

• 清点实验室内生化培养箱数量与类型；

• 区分可联网设备与非联网设备；

• 确定接入方式与软硬件兼容性；

• 访谈使用人员与管理人员，明确需求优先级。

步骤二：平台开发与对接

• 搭建管理系统原型；

• 对接设备通信接口；

• 开发核心功能模块与前端界面；

• 进行测试环境部署。

步骤三：数据录入与培训上线

• 建立设备台账；

• 用户权限配置与帐号分配；

• 开展操作培训，编制使用手册；

• 正式切换上线，保留纸质记录为备份。

步骤四：运行维护与持续优化

• 每月审查系统使用数据；

• 收集使用反馈与功能建议；

• 年度升级功能与修订安全策略；

• 纳入实验室年度工作总结或质量考核体系。

五、典型应用场景举例

场景一：高校科研平台统一管理

• 多个院系共用实验平台，配有20+台培养箱；

• 借助系统实现预约、使用记录、状态监管、故障统计；

• 数据用于平台绩效评估与经费支持依据。

场景二：GMP药企研发实验室

• 每台设备运行数据要求长期存档且可追溯；

• 故障报警与响应时间需满足规范；

• 运行参数记录作为药品稳定性试验的合规支撑。

场景三：植物研究所温室模拟环境管理

• 多台光照+湿控培养箱按程序运行昼夜周期；

• 每日生成光温曲线；

• 实验数据与样本编号匹配，便于重复验证。

六、系统建设预期成效