裴晓波 王英程 林钰岚 顾小平

摘 要 本文以中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可的电器检测实验室为例，设计云端管理系统。通过云计算技术整合和管理实验室的测试数据，提供一体化的功能，包括测试数据记录、分析和报告等，使测试人员可以更好地管理和利用测试数据，提高工作效率和测试质量，为海关建设提供技术支持。

关键词 云计算；认可检测实验室；管理系统；数据控制

Design of Cloud Management System for Accredited Testing Laboratories

PEI Xiao-Bo ¹ WANG Ying-Cheng ¹ LIN Yu-Lan ¹ GU Xiao-Ping ¹

Abstract This article takes the CNAS-accredited electrical appliance testing laboratory as an example to design a cloud management system. By integrating and managing the testing data of the laboratory through cloud computing technology, the system provides integrated functions, including test data recording, analysis, and reporting. This enables testers to better manage and utilize testing data, thereby improving work efficiency and test quality, and providing technical support for the construction of Smart Customs.

Keywords cloud computing; accredited testing laboratory; management system; data control

随着技术进步和认证认可制度的发展，对检测实验室的测试数据处理能力提出了更高要求，包括数据完整性、数据可追溯性、数据准确性、记录和报告的一致性以及数据分析的及时性等。因此，国际上实验室纷纷朝网络化和智能化管理方向发展^[1]。云端的管理系统具有数据安全、成本低、支持协作共享等优势，可以帮助实验室提高工作效率和工作质量，降低成本，并更好地管理和保护测试数据。本文提出的测试数据一体化管理系统采用了先进的架构和框架，部署在云端，可实现跨平台和跨区域操作，并具备良好扩展性，可根据实际需求调整功能，以满足实验流程、数据处理、报告输出等方面的个性化管理需求。本系统将有助于优化认可检测实验室的数据处理流程，提高工作效率和测试质量，为海关建设提供技术支持。

1 系统开发技术

Spring Boot是一个能够帮助开发者快速高效地构建基于其框架以及其生态体系的应用解决方案^[2]。本系统的后端采用了Spring Boot框架，简化了系统的开发流程。同时，引入了MyBatis-Plus、FastJSON、JavaScript对象表示法（JavaScript Object Notation，JSON）、网络令牌（JSON Web Token，JWT）等第三方库，以及邮件和文档等功能依赖。通过这些库的支持，完成了认证、授权、加密、会话管理，以及与网络集成和缓存等功能集成。此外，还集成Redis缓存来减轻Mysql数据库的压力^[3]。

对于前端部分，本系统选择了Vue作为高效的前端框架，通过整合顶级的第三方组件库和插件，使用Element-Plus作为组件库，不仅提供了美观易用的用户界面，还可以提升用户体验。同时，引入了Axios作为超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）客户端工具，用于处理数据交互和异步请求。另外，还使用Pinia作为状态管理插件，简化状态管理的过程，并使得状态管理更加可靠。通过整合这些工具和库，本系统可以构建出专业的前端应用程序，满足复杂业务需求并提供更好的用户体验。

最终，本系统将前端和后端项目部署在云端，同时采用Docker容器技术来部署配套环境和数据库，并通过Nginx进行域名访问和超文本传输安全协议（HTTPS）加密通信配置。通过这样的设计，实现了一款基于浏览器/服务器（Brower/Server，B/S）结构的云端测试数据一体化管理系统。

本系统采用云计算技术，实现检测数据的云端存储、分析、查询和报告生成，提高数据处理能力和效率；设计人性化的用户界面，通过前端响应式布局为不同设备提供适配的界面，支持移动端管理，支持Android、iOS系统，提供便捷的操作体验，提高用户工作效率；设计先进的系统架构，实现前端展示层、业务逻辑层和数据存储层的分离，便于系统扩展和维护；开发智能数据分析功能，提供数据挖掘和可视化展示，帮助用户深入理解和利用检测数据；引入权限管理和数据安全机制，确保系统数据的安全性和可靠性。

2 需求分析

2.1 数据安全分析

相比一般的内部实验室，获中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可的实验室工作流程更加复杂，质量要求更严^[4]，对于实验室信息管理系统，相关认可要求如下：

（1）防止未经授权的访问：系统应该具备严格的身份验证和访问控制机制，确保只有经过授权的用户才能访问系统和相关数据。

（2）安全保护以防止篡改和丢失：系统需要采取安全措施，如数据加密、备份和恢复机制，以防止数据被篡改或丢失。同时，访问日志和审计功能也应该存在，以便跟踪和检查系统的安全性。

（3）符合环境要求：系统应在符合系统供应商或实验室规定的安全环境中运行。

（4）数据和信息完整性维护：系统需要采取措施来确保数据和信息的完整性，如数据校验、完备性检查等。同时，系统应提供适当的版本控制和变更管理机制，以确保数据的一致性和可追溯性。

（5）记录系统失效、适当的紧急措施及纠正措施的记录^[5]：系统应记录系统失效的情况，并规定相应的紧急措施和纠正措施，以应对潜在的系统故障和问题。

通过满足上述要求，本系统能够确保数据的安全性、完整性和可靠性，提高实验室管理的效率和准确性。本系统对注册用户进行授权，并生成身份验证令牌，以防止未经授权的访问。同时，本系统采用云服务器通过安全套接层（Secure Socket Layer, SSL）进行访问，确保数据传输的安全性。未来也可采用基于零信任安全理念的网络安全架构——软件定义边界(Software Defined Perimeter，SDP)^[6]，进一步加强数据安全保护。此外，本系统还通过数据备份、监控日志、安全更新及加强安全培训等手段，确保数据的可靠性和安全性。

2.2 业务流程分析

通过对认可实验室运作过程进行整理和分析，其运作过程可以分为物品流程和结果报告形成的流程，如图1所示。

物品流程包括以下步骤：抽样或收样、物品制备、进行检测/校准和物品处置。这些步骤描述了物品的实物流转过程。结果报告形成的流程包括以下步骤：要求、标书和合同评审、方法选择、验证和确认、确保结果有效性、测量不确定度的评定以及报告结果。这些步骤描述了从要求到报告结果的整体过程。要求作为输入，结果的报告作为输出。通过技术记录和数据控制和信息管理的关联，上述两个流程之间形成了衔接。图1中带箭头的黑色线表示出现不符合工作需要重新走物品流程，以及出现投诉需要重新开始报告形成的流程。当物品由客户提供时，不需要抽样，所以物品流程中的抽样步骤是可选的，并用虚线框表示。

在设计测试数据一体化管理系统时，首先需要输入测试要求的数据作为整个业务流程的起点，测试要求需要标准化和规范化^[7]。以电器检测实验室为例，测试要求需要确认实验室是否具备满足客户要求的检测能力和资源，例如确认样品适用的检测标准，并确认实验室是否获得该标准的认可或客户要求认证检测服务，确认实验室是否取得相关认证授权。因此，测试要求的数据需要包含检测标准相关数据，例如检测标准的生效和失效时间，检测标准是否获得实验室认可，检测标准获得何种认证授权等内容。

测试要求界面图选择“标准系列”后，检测负责人在“检测标准”框中会列出已获取认可的有效检测标准；选择“检测标准”后，其中“业务类型”会列出可选择的业务类型，包括该标准已授权的检测认证。

为了解决手工记录数据所带来的可追溯性较弱和现场管理不易控制等问题，并降低整理、校核和填写的工作量，同时减少纸质原始记录的出错率和随意性，提升项目检测运转的时效性^[8]，系统对原始数据录入方式进行了改进，采用图2所示的功能流程。

在录入测试要求后，将任务分派给授权的检测人员。现场检测时，检测人员可通过云端系统即时录入数据。该系统能实时记录测试时间，通过界面的校验设置，减少原始记录数据的出错率和随意性。此外，根据测试数据推出测试结果，提高了检测效率。通过建立记录与报告的关联性，避免重复录入数据，解决一致性问题。此外，系统的终端应用支持不同设备，并通过前端响应式布局为不同设备提供适配的界面。

3 系统设计

3.1 系统总体架构

测试数据一体化管理系统采用前后端分离架构，前端使用Vue.js框架，借助Element Plus组件库和Vue Router实现界面展示和路由管理，并通过axios进行与后端的数据交互。后端采用Spring Boot框架，利用MySQL数据库进行数据存储，结合Spring Security进行安全认证。系统还使用Redis作为缓存数据库以提高性能，使用MyBatis Plus进行数据持久化操作，RabbitMQ实现消息队列处理，Java JWT生成和验证用户令牌，FastJSON进行JSON数据的序列化和反序列化，Apache 简洁版的模糊实现（Poor Obfuscation Implementation，POI）进行文件读写操作，以及Spring Mail发送邮件。此外，Nginx作为网络服务器配置HTTP和HTTPS服务器块，实现请求转发和SSL加密。

系统设计总体架构在前端使用Vue.js构建用户界面，采用Element Plus组件库和Vue Router进行界面展示和路由管理，通过axios与后端进行数据交互；后端采用Spring Boot框架，提供RESTful应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），处理前端请求，实现业务逻辑，并与MySQL数据库进行数据交互；数据库采用MySQL进行数据存储和检索；Redis用于缓存频繁访问的数据，提高系统性能；RabbitMQ用于处理消息队列，实现异步处理和解耦；Nginx作为反向代理服务器，接收和分发请求，并提供SSL加密；系统通过JWT进行身份验证和授权；Spring Security用于保护API和资源，确保系统安全性。

以上是该项目的架构描述，前端负责展示用户界面，后端负责处理业务逻辑和数据存储，Nginx用于请求转发和SSL加密，以确保系统的安全性和性能。

3.2 后台管理各功能模块设计

测试数据一体化管理系统的后台管理主要包括账户管理、用户管理、标准管理、项目管理和报告记录格式管理等功能模块。

用户管理用于用户使用邮件注册，并通过注册的账号和密码登录系统；管理员可以通过账户管理功能对注册账户进行姓名设置、权限设置和账户作废等操作。经过授权的账户按照其权限来运行系统的各功能模块。主管级别权限可运行标准管理、项目管理和报告记录格式管理等模块。

标准管理用于录入检测标准系列和检测标准，当选择替换标准时，系统会自动更新相关数据。在录入测试检测标准时，已经到期作废的标准将不再出现在选择列表中，取而代之的是已更新的替换标准。当实验室获得检测标准认证认可后，需要将相关信息录入系统。通过这一步骤，在录入测试检测标准时，才能选择与认证认可业务类型对应的相关检测标准。

在添加标准后，应该通过项目管理功能来设置标准的测试项目，包括项目名称、项目测试顺序和项目周期等信息。现场检测功能模块将按照设置的顺序安排项目，并根据项目周期结束时间自动结束项目。同时，当标准有特定要求时，项目设置还需要考虑检测样品与检测项目之间的关系，并且综合考虑是否需要增加额外测试或进行重测。

报告记录格式管理模块是认可检测实验室云端管理系统的核心组成部分，它主要负责管理和维护客户要求的报告格式以及实验室的原始记录格式。这些原始记录构成了检测报告的基础，必须包含所有必要的信息，以确保数据的完整性和客观性。通过管理实验室原始记录的格式，本系统确保了从检测报告到原始检测工作状态的全程可追溯性，这对于数据的透明度和可信度至关重要。原始记录是检测报告的重要组成部分，它在检测工作的各个环节中发挥着关键作用，从检测报告复现到原始检测工作状态的溯源终点，具有严谨的客观性与科学性^[9]。因此，本系统在现场检测录入界面采用了实验室原始记录的格式，以便现场测试人员能够全面记录原始数据，并建立这些记录与不同格式检测报告之间的数据关联，确保报告与记录的一致性。为了实现这些功能，报告记录格式管理模块采用了多种关键技术。本系统集成了智能数据关联技术，确保原始记录与检测报告之间的准确对应关系。此外，本系统还采用了云存储技术，以提高数据的安全性和可访问性。这些技术的运用不仅提升了实验室数据处理的效率和质量，而且确保了数据的安全性和合规性，使报告记录格式管理模块成为测试数据一体化管理系统中不可或缺的核心模块。

4 结语

该云端测试数据管理系统设计注重实效性、扩展性和稳定性。它利用Spring Boot框架、Vue.js框架、MySQL数据库、Redis缓存和RabbitMQ消息队列等技术，实现了数据的统一管理和存储，并经过了性能和响应速度的优化。未来，本系统将集成更多的功能和模块，如引入机器学习算法和数据分析工具等，并持续优化数据安全性、性能和功能以适应不断变化的需求和挑战。

参考文献

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第一作者：裴晓波（1972—），男，汉族，江苏宿迁人，硕士，高级工程师，主要从事机电检测和质量管理研究工作，E-mail: 386388@qq.com

1. 广州海关技术中心 广州 510623

1. Guangzhou Customs Technology Centre, Guangzhou 510623

图1 认可实验室运作过程的示意图^[5]

Fig.1 Schematic diagram of the operating process of an accredited laboratory^[5]

图2 功能流程图

Fig.2 Functional flow diagram