实验室建设的思路及与建筑关系研究

实验室建设的思路及与建筑关系研究

张铁流

新疆金申工程科技有限公司

830000

摘要：随着国务院“双一流”建设的发布和推进，建设一流的实验室已然成为客观要求，一流的实验室为提供高质量产品提供了很好的平台和支撑，是提供高质量产品重要保障[1-7]。实验室是提供高质量产品科学研究的重要场所，实验室的建设为提高产品生产水平提供了有力保障，为培养创新人才提供了重要的发展空间。因此探索有关实验室的建设，与时俱进地做好实验室的规划、设计、管理等是一项重要而复杂的系统工程，也是一直需要探究的重要课题，以期确实加强并提高实验室的建设水平。

关键词：实验室建设思路；建筑关系；分析研究

引言

我国进入新时代，面临百年未有之大变局。为应对国际国内新形势，实现“两个一百年”奋斗目标，国家明确提出将科技创新摆在国家发展全局的核心位置，强调要坚持走中国特色自主创新道路，实施创新驱动发展战略。实验室作为科技创新的源泉，是科学研究不可或缺的工具，是确保高质量发展的重要抓手。下面根据本人在棉花公检实验室的多年的建设与设计经验，浅谈论述如下：

1、我国棉花公检实验室的历程发展与建设思路

新疆是国家主要的棉花生产基地，约占全国产棉的80%以上，为了科学精准棉花公检，配套的公检实验室也已经历了二个发展阶段：

第一阶段：2005-2010年（第一代公检实验室），主要特征是摸着石头过河，解决实验室有无的问题，满足公检业务开展的迫切基本需要，因此选址随意（单层建筑、多层建筑、混合建筑都有），在实验室与建筑有关的建造方面也是各种承包商负责简单装修级与单一的环境控制设备安装；大多数环境控制产品多样，且稳定性、环境中棉尘处理差等。

第二阶段：2011-2020年（第二年代公检实验室），实验室特征为专业公司参与规划、设计施工、以实验室工艺流程为导向的独立建筑或大平层厂房建筑为主，普遍采用绿色环保、节能环境控制系统、开始尝试自动物流装置。

第三阶段：建设思路与方向，2021-2030年（第三代公检实验室）

主要特征是向自动化、智能化、配套建筑上采用回字节能围护、缓冲方向迈进；检测与科研并重、坚持两条腿走路。科技上应用上自立自强，着力打造一支确保我国棉花公检检验科技引领、产业可持续发展的国家战略科技力量。

2棉花公检实验室智慧实验室基本内涵

建设智慧实验室必须明确智慧实验室的含义，智慧的本意是聪明才智，对于国家仪器化棉花公检实验室建设，所谓的智慧就是前述的自动化、智能化（含大数据网络化）、配套建筑上节能、环保、环境人性化；并且检测与科研并重。

棉花公检实验室基本流程为分样、感观、平衡、检测、打包等，原始的第一、二发展阶段人力用量很大，在分样、感观、打包阶段有大量的人力运输、掏样、感观检测等，不仅操作复杂，且数据检测效率低下，实验室经历第二阶段虽然大幅度解决了第一阶段建筑单一和利用非实验室建筑改造的利用问题，而采用了以实验室工艺流程为导向的独立建筑或大平层厂房建筑为主，但是利用大量的人力问题还没有解决。第三阶段的新的实验室就是将自动化（含机器人）引入，大量代替人力，提高实验室检测效率和精准。综合利用传感技术、控制技术以及互联网技术、大数据技术、人工智能技术、自动控制技术、机器人技术等先进技术和网络及计算机开发工具，构建在一定程度上能够感知实验室人员心理、语言或行为诉求并自动实现这些诉求的现代化实验室。

3棉花公证实验室与建筑关系

基于环保节能，棉花公检实验室与对应的建筑要求息息相关。可从公检实验室发展对棉花公证实验室建筑予以叙述。

3.1公检实验室配套的建筑

3.1.1 2005-2010年，当时棉花公检实验室属于空白，大量的利用现有建筑和非实验室建筑进行改造，根本没有做到依据以实验室工艺流程为导向进行后续建筑的实施；各地区改造的大量实验室往往达不到节能、环保、人性化要求，不仅环境差，流程上穿插多、重复频繁、交叉混乱，使得实验室效率很低，造成了大量使用低素质劳动力充实，给实验室管理造成困难重重。建筑物由于不配套工艺流程，所以保证不了实验室防腐、保温围护、缓冲区域、地面防震、防静电等。

3.1.2 2011-2020年，以实验室工艺流程为导向的独立建筑或大平层厂房建筑为主，有几个优点：

（1）在实验室平面区域，属于精密区域（如，HVI棉花大容量仪器检测区域、棉样平衡区域等）面积较大，要保证精密的温湿度能耗很大，利用建筑构造将其被缓冲区域、办公区域围绕着，镶嵌在建筑的回字形中心区域，起到了高效的节能效果。

（2）在实验室顶部区域，属于恒温恒湿区域（除平衡间、HVI间外，还有缓冲区域、预处理间等）的，利用建筑绝热净化板进行建筑功能区域和静压区域的隔开，建筑功能区域主要是建筑的排烟、给排水等基本的建筑功能系统，静压区域镶嵌的是实验室配套专用的送排风系统等，通过以上实施将建筑功能区域从恒温恒湿区域剔除，减少了空间耗能，也消除了实验室专用送排风和功能区域排烟的混在，可以起到安全、节能、环保的目的。

3.1.3 2021-2030年，实验室建筑方面除了沿用第二代实验室要求外，为了适应人工智能技术、自动控制技术、机器人技术等先进技术和网络及计算机开发工具，实验室地面原先普遍采用架空地板改为精准预设的回风地沟或夹层构筑物，便于预埋布置相应的网络、感应系统。

3.2棉花公证实验室管理与传感技术、控制技术以及互联网技术、大数据技术关系

精细化样品的核查以及交接、保存管理是影响棉花公证实验室样品检验效率的关键因素之一，如果相关企业提检样品不合规范、样品交接过程中出现污染等都会影响最终检验数据的精准性与可靠性。为避免检验时间延误，最大程度上提升样品的规范，建议制定一套传感技术、控制技术以及互联网技术完善的样品送检、交接流程核查程序。

同时，将样品核查环节传感技术、控制技术以及互联网技术前置，企业送检后立即对其样品进行核查，及时发现样品问题并责令企业整改，进而从源头上保证样品的规范性，为后续的感官检验、仪器检验奠定基础；其二，明确规定实验室对外交接人员、内部检验交接人员的工作职责、工作细则与主要人物。首先是实验室对外交接人员，应当利用传感技术、控制技术以及互联网技术扫描条形码将样品信息录入系统内，对比后核查样品是否存在混批、棉样污染、不完整等违反规范的情况，如若发现则退回样品要求企业整改。其次是取样人员，需检查样品实际情况是否与交接单上的记录相一致，如果发现不一致需及时与实验室外部交接人员沟通，如需返还样品需说明原因。

3.3棉花公证实验室补检管理

精细化棉花公证实验室所接受检验的样品数量规模庞大，为避免漏检情况的发生，需加强补检管理的精细化程度。其一，大容量棉花纤维测试（HVI）人员在对样品进行仪器化检验之前需扫描样品条形码检查感官检验记录，不仅要检查信息系统提示样品是否经过感官检验，还需要检查感官检验负责人、记录的详细信息等，核查无误后方可进行样品的仪器化检验。如果系统提示样本尚未经过感官检验，需与当天负责感官检验的人员取得联系，填写好漏检记录表。HVI负责人通知感官检验人员并补检完成后，要求操作人员将样品在标准温湿度下吸湿平衡24h后进行仪器化检验。其二，棉花公证实验室内部技术人员应对照核算抽样反馈情况，监督HVI负责人及操作人员、感官检验负责人及操作人员的工作行为，检查其所使用的检验方法是否科学合理、检验流程是否正确、补检记录是否完善等。发现违反规定的行为应第一时间制止并要求其改正错误操作。

同时，应安排专人负责随时关注汇总国家纤维质量监督检验中心的考核结果与反馈建议，深入分析自身实验室检验数据差异产生的原因，督促各环节的检验人员提升自身专业技能与职业素养。智慧实验室能够极大程度解放实验室人员的繁重劳动，既有利于为科研人员减负，激发创新活力，又能实现实验室的安全、绿色、共享，是贯彻新发展理念的重要举措。必须正确理解智慧的深刻内涵，从国家层面把握智慧实验室发展方向，制定智慧实验发展目标，可以在自动化程度高、危险性大的实验室先行试点，掌握智慧实验室建设规律，逐步推进智慧实验室发展和应用。

3.4管理分析经费

使用应增强计划性、确保重点、统筹安排，将有限资金用于急需项目。确保经费支出规范，加强项目建设投入，提高资金利用率。同时，实验室应挖掘潜力、发挥技术优势、实行对外开放，对社会做出更大贡献。实验室在开展对外服务时，应建立合理分配制度，实行多劳多得，充分调动实验室人员的工作积极性。

加强能力建设，积极引进国内外先进仪器设备和检验检测技术，以促进我国科学技术水平的不断发展。另外，可建立“实验室管理研另一方面必须加强职业道德教育，建设一支思想素质高、技术好、善管理的实验室工作队伍。要知道，当前计算机网络技术得到了快速的发展，实验室内部也能够积极运用各种先进计算机网络技术来进行更为细节与缜密的实验操作。

针对以往存在实验难度的操作，利用计算机网络技术能够将原本复杂的步骤进行简便化。当然，若想要正确运用计算机网络技术，就需要组建专业化队伍，不仅需要具备良好的实验操作能力，还需要兼具灵活运用计算机网络的能力，只有这样才能够实现双向应用。

结语

综上所述，棉花实验室不仅是展示我国生产能力以及研究深度的代表，同时也是培养新时代人才的阵地。实验室管理规范化、科学化、现代化，是当前实验室建设与管理中的新需求。实验室管理水平是科研工作质量及科学理论建设的一个重要指标，必须精心策划、科学管理，力求将实验室建成设计规范、管理科学、技术领先、特色明显、专业卓越、科研强大的实践基地及创新基地，更好地促进理论和实践相结合，培养高素质创新型人才，提高我国整体科研水平。

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