楊遠新　崔忠偉　劉卓　陳靜　楊成

摘要：在傳統(tǒng)實驗室人工管理模式下，針對管理的速度慢、效率低和數(shù)據(jù)冗余量大等問題，提出了基于JAVA Web的B/S結(jié)構(gòu)的高校實驗室智能管理系統(tǒng)設(shè)計方案。在設(shè)計過程中，通過采用JSP技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多領(lǐng)域知識，實現(xiàn)了實驗室管理的信息化建設(shè)、智能化管理和快速維修功能。

關(guān)鍵詞：JAVA；Web；B/S；MYSQL；實驗室智能管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）31-0074-02

1 概述

隨著高校建設(shè)的不斷發(fā)展和壯大，高校實驗室管理顯得尤為重要。高校日常管理工作中，實驗室管理具有數(shù)量大、持續(xù)時間長的特點。目前，高校建設(shè)和管理工作的逐步改革，隨之而來的實驗室的管理也發(fā)生了巨大的變化，傳統(tǒng)的實驗室管理模式的弊端逐漸暴露無遺，傳統(tǒng)的實驗室人工管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)高等教育對于培養(yǎng)實踐創(chuàng)新型人才的需要。然而，如何使實驗室管理達到一個新的水平，提高實驗室管理水平和設(shè)備資源可以得到有效利用，以減輕實驗室管理人員的工作量，是當前實驗室信息化建設(shè)遇到的一個亟待解決的問題之一。

針對以上問題，我們將計算機硬件技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等與相應(yīng)的高校管理體系相結(jié)合，預(yù)開發(fā)一套涵蓋了實驗室的資源管理功能、數(shù)據(jù)管理功能、實驗室預(yù)約管理功能和基本的查詢統(tǒng)計功能的高校實驗室智能管理系統(tǒng)。極大地提高了實驗資源的利用率和實驗教學(xué)效果，節(jié)約了實驗室管理維護成本，實現(xiàn)了實驗室綜合管理的跨越式發(fā)展。

2 系統(tǒng)功能需求分析

系統(tǒng)采用現(xiàn)代軟件技術(shù)，以便更科學(xué)、規(guī)范的實現(xiàn)實驗室信息化、現(xiàn)代化、智能化管理，提高各高校數(shù)字化建設(shè)水平，以其改變過去學(xué)生進行實驗和實驗室管理的方式，提高學(xué)習(xí)資源的利用率。同時，本系統(tǒng)最終要實現(xiàn)在機房正常運轉(zhuǎn)前提下，對課內(nèi)上機考勤自動化，快速有效化管理，課外上機科學(xué)計費化管理，設(shè)備更新明確合理化管理。另外在本系統(tǒng)中需要對用戶組的身份進行管理，包括學(xué)生、教師、管理員用戶3種用戶角色。其中，學(xué)生用戶可以進行實驗預(yù)約，查看他們的成績，并修改個人信息和設(shè)備維修；教師用戶可以對學(xué)生的實驗成績進行管理，包括給出結(jié)果、修改成績、刪除成績、檢查學(xué)生在線考試成績等，同時，教師還可以修改個人信息、預(yù)約實驗室、安排實驗任務(wù)和設(shè)備維修。管理員可以對學(xué)生的信息進行增刪查改等操作，也可以對教師信息進行增加、刪除、修改和查詢等管理，還可以對報修情況作出及時處理和信息的及時反饋等。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

經(jīng)過長時間對系統(tǒng)功能需求的縝密分析，高校實驗室智能化管理系統(tǒng)從功能劃的角度出發(fā)可分為以下幾個主要模塊：個人信息管理模塊、信息管理模塊、設(shè)備管理模塊、實驗室教學(xué)管理模塊、實驗室維護模塊。在將系統(tǒng)分為以上幾個主要模塊之后，我們可以通過對每一個模塊及其子模塊的具體功能進行分析，以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的需求分析。各個模塊共同訪問同一個數(shù)據(jù)庫，其中訪問的數(shù)據(jù)表不同，并且與數(shù)據(jù)庫之間聯(lián)系緊密，訪問數(shù)據(jù)庫需要對數(shù)據(jù)表進行增刪查改。通過對各個子模塊之間的聯(lián)系和所要完成的任務(wù)的進一步了解，完成主模塊的功能，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能需求。系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計如圖1所示。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫作為信息系統(tǒng)的核心樞紐，它具有處理數(shù)據(jù)、提供存儲、維護和檢索數(shù)據(jù)的功能，使系統(tǒng)獲取信息更便捷、更準確、更及時。本系統(tǒng)采用MYSQL作為后臺數(shù)據(jù)庫，依據(jù)系統(tǒng)功能需求分析和系統(tǒng)模塊設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的概念模型和物理模型的設(shè)計。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實際設(shè)計的過程中，實體關(guān)系圖（E-R圖）是用來描述系統(tǒng)中實體之間的關(guān)系。實體關(guān)系圖主要由三個基本要素組成：實體、屬性和關(guān)系，本系統(tǒng)中描述的相關(guān)實體主要有：用戶實體、實驗實體、實驗室實體、信息實體、學(xué)生成績實體、設(shè)備實體等。

1） 用戶實體

用戶實體描述了用戶標號ID、姓名、性別、登錄帳號、登錄密碼、身份信息、用戶組角色、添加日期、聯(lián)系信息等信息。其中用戶組角色包括實驗室管理員、教師、學(xué)生。

2） 實驗實體

實驗實體描述了實驗標號ID、課程名、實驗名、開始時間、課時等信息。

3） 實驗室實體

實驗室實體描述了實驗室標號ID、室號、管理員、地理位置、開放狀態(tài)、開放時長等信息。

4） 信息實體

信息實體描述了信息標號ID、標題、發(fā)布人、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布時間等信息。

5） 成績實體

成績實體描成績述了成績標號ID、學(xué)生標識ID、學(xué)生姓名、實驗名稱、教師姓名、所獲分數(shù)等信息。

6） 設(shè)備實體

設(shè)備實體描述了設(shè)備標號ID、名稱、類型、價格、編號、采購時間等信息。

3.2.2 數(shù)據(jù)表物理模型設(shè)計

根據(jù)實驗室智能管理系統(tǒng)的總體要求和上述實體，進行數(shù)據(jù)表概念模型設(shè)計，設(shè)計主要數(shù)據(jù)表如下：

1） 用戶信息表

表格名稱：user_t，用戶信息表由用戶標號ID、姓名、性別、登錄帳號、登錄密碼、身份信息、用戶組角色、添加日期、聯(lián)系信息等字段組成。

2） 實驗管理表

表格名稱：exp_t，實驗管理表由實驗標號ID、課程名、實驗名、開始時間、課時等字段組成。

3） 實驗室信息表

表格名稱：laboratory_t，實驗室信息表，包括字段為實驗室標號ID、實驗室名稱、實驗室管理員、實驗室的位置、開放狀態(tài)、開放時間等。

4） 信息表

表格名稱：message_t，信息表由信息標號ID、標題、作者、內(nèi)容、發(fā)布時間等字段組成。

5） 學(xué)生成績表

表格名稱：score_t，學(xué)生成績實體由成績標號ID、學(xué)生標號ID、學(xué)生姓名、實驗名、教師姓名、得分等字段組成。

6） 設(shè)備信息表

表格名稱：equipment_t，設(shè)備信息表由設(shè)備標號ID、名稱、類型、價格、編號、采購時間等字段組成。

7） 預(yù)約信息表

表格名稱：order_t，預(yù)約信息表由設(shè)備標號ID、名稱、類型、價格、編號、采購時間等字段組成。

8） 權(quán)限信息表

表格名稱：Jurisdiction_t，用戶組權(quán)限信息表包括字段為角色標號、角色名稱和角色描述等。

4 系統(tǒng)具體實現(xiàn)

高校實驗室智能管理系統(tǒng)是高校實驗管理的支撐系統(tǒng)，是為了滿足高校實驗室管理中智能化、信息化和自動化的需求。在管理高校日常工作時，為了最大限度地確保體系的相關(guān)性能，對系統(tǒng)的各功能模塊進行分解并實現(xiàn)。首先登錄界面采用JAVA Web技術(shù)來實現(xiàn)，后臺連接到數(shù)據(jù)庫來驗證是否登錄成功。

登錄成功，進入主界面之后，主界面會根據(jù)用戶組的角色權(quán)限不同展示不同的功能。首先，在個人信息管理模塊中，用戶個人可以視實際情況對用戶自己的基本信息和密碼進行修改，并在修改之后加以保存。然后是信息管理模塊的實現(xiàn)，這一模塊中，教師和學(xué)生可以點擊相應(yīng)的標題進行查看，及時地了解實驗室管理部門的最新通知，而管理員可以對信息進行發(fā)布、修改、刪除和查詢等操作。在實驗室教學(xué)管理模塊中，學(xué)生可以進行實驗預(yù)約、查看預(yù)約情況、查看實驗成績和設(shè)備報修等；教師可以進行實驗室預(yù)約、安排實驗任務(wù)、給出實驗成績和設(shè)備報修等。在實驗室維護管理模塊中，管理員可以查找已有的實驗室和實驗課程，并能夠根據(jù)實際需要，添加新的實驗室和實驗課程；管理員還可以視具體情況，對用戶進行管理。

在整個系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程中，最頻繁的操作是數(shù)據(jù)庫的訪問和顯示，而數(shù)據(jù)庫的連接和訪問會消耗大量的資源。因此，在設(shè)計時可以考慮利用連接池作為一個中轉(zhuǎn)站，以達到資源利用最大化。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是為高校實驗室管理提供一個統(tǒng)一、便捷的平臺，以便高效、智能、簡單的實現(xiàn)高校實驗室日常管理工作，使教師和學(xué)生進行有效的協(xié)同工作，改變過去復(fù)雜、低效的人工管理模式，實現(xiàn)快速全面的信息采集、信息處理，具有提高實驗室管理效率的重要意義。

參考文獻：

[1] 楊碧石.基于開放實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機與信息，2008 （1）：39-40.

[2] 張勇，沈廣鴻，楊紅英.實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）的設(shè)計[[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，7（1）：48-49.

[3] 張軍.高校設(shè)備管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].長春：吉林大學(xué).2012.

[4] 王連春.實驗室設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版， 2008，4（2）.

[5] 李菁.高校實驗室綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長沙：東南大學(xué)，2016.

[6] 甘露璐.高校開放式實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[7] 舒家賦.高校實驗教學(xué)管理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].昆明：云南大學(xué)，2013.

[8] 蘇繼來.黑龍江省高等院校實驗室建設(shè)與管理的研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)，2009.