林國(guó)福,王 瑛

(閩江學(xué)院 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理中心，福建 福州 350108)

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，設(shè)備智能化管理已廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中[1]。在研究的最初階段，研究出了一種基于C/S架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，在一定程度上使信息管理模式實(shí)現(xiàn)了有序化[2-3]。而目前各大高校的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模逐步擴(kuò)大，使用人數(shù)也不斷增加，使管理變得更加困難。尤其是在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)多數(shù)據(jù)的查詢，這些數(shù)據(jù)特征不同，使用單一算法或挖掘方法難以對(duì)信息實(shí)現(xiàn)全面的查詢挖掘[4-5]?，F(xiàn)階段，曾敬提出基于Foxtable混合結(jié)構(gòu)的傳媒實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，根據(jù)需求設(shè)計(jì)多個(gè)系統(tǒng)管理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，完成實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[6]。但是在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于使用實(shí)驗(yàn)室的人員信息識(shí)別不全，不能根據(jù)用戶預(yù)約需求實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的考勤打卡，查全率較低。張琦利用信息技術(shù)設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)，完成了網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的構(gòu)建[7]，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已完成的結(jié)果數(shù)據(jù)查詢花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。高飛達(dá)等提出基于GS1體系的檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室管理探討，通過(guò)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行智能預(yù)警[8]。該系統(tǒng)采用了固定式RFID閱讀器，雖然具有較強(qiáng)的信號(hào)收發(fā)能力，但與系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)會(huì)由于設(shè)備的移動(dòng)而使信號(hào)中斷，影響實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行。

為了解決以上問(wèn)題，本設(shè)計(jì)提出了基于SSM框架的“三創(chuàng)”計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放平臺(tái)，以期提升開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的綜合管理效果。

1 基于SSM框架的“三創(chuàng)”計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放平臺(tái)

在本文所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)中，以搭建的SSM框架為基礎(chǔ)，通過(guò)建立B/S數(shù)據(jù)端關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室預(yù)約，在此基礎(chǔ)上建立以數(shù)據(jù)表為主體的數(shù)據(jù)庫(kù)，引入基于RFID技術(shù)的閱讀器，利用SQL語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并將關(guān)系代數(shù)查詢作為數(shù)據(jù)庫(kù)二次查詢方式，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

1.1 SSM框架建立

由Spring、SpringMVC和MyBatis共同組成SSM框架，因此該框架屬于集成型系統(tǒng)框架[9]?？梢酝ㄟ^(guò)添加Hibernate來(lái)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完整封裝并制定存儲(chǔ)邏輯，建立對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的映射機(jī)制，在其中生成SQL來(lái)對(duì)系統(tǒng)接口發(fā)出調(diào)用指令[10-12]。由于Hibernate需要應(yīng)用對(duì)象的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此MyBatis需要將SQL語(yǔ)句參數(shù)映射到系統(tǒng)的JavaBean中，確保對(duì)象模型與數(shù)據(jù)可以分離，避免耦合。

根據(jù)以上思想，本文構(gòu)建了SSM框架，該框架由客戶層、控制層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層組成。其中，客戶層由JSP頁(yè)面組成，運(yùn)行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)，采用AJAX的局部刷新技術(shù)進(jìn)行控制層交互，在Web客戶端頁(yè)面進(jìn)行操作。SSM框架中控制層的主要功能是控制系統(tǒng)框架的整體業(yè)務(wù)流程的順利進(jìn)行。該層通過(guò)接收客戶層所發(fā)出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，在業(yè)務(wù)邏輯層中接收轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并且處理EJB以及回調(diào)的函數(shù)，可傳遞預(yù)設(shè)號(hào)頁(yè)面標(biāo)簽至客戶層中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理，并根據(jù)控制層的意見(jiàn)發(fā)送請(qǐng)求，包括教師查詢與預(yù)約等，運(yùn)用不同模塊實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的反饋，在控制層中接收反饋數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的順利交互，在客戶需求的數(shù)據(jù)兌現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立映射關(guān)系，反饋處理結(jié)果至業(yè)務(wù)邏輯層，并建立數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制。SSM框架工作流程如圖1所示。

1.2 基于B/S端數(shù)據(jù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約

對(duì)于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的管理來(lái)說(shuō)，要求系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)課程以及設(shè)備的提前預(yù)約。本文采用B/S的預(yù)約機(jī)制，根據(jù)對(duì)所在實(shí)驗(yàn)室的容量以及設(shè)備資源的調(diào)整來(lái)保證實(shí)驗(yàn)室的合理使用。預(yù)約機(jī)制流程如圖2所示：

圖2 預(yù)約機(jī)制流程圖

用戶登錄平臺(tái)后，選擇所需要的實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)系統(tǒng)自身來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)室人數(shù)是否已滿，如果該實(shí)驗(yàn)室已被預(yù)約則回到選擇界面讓用戶重新進(jìn)行選擇，部分過(guò)程即，#define N//該實(shí)驗(yàn)室可容納人數(shù)，int j for (i=0;i

1.3 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

為了提升數(shù)據(jù)效率，在數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表中分別設(shè)置6張不同的數(shù)據(jù)表，其中Attendance數(shù)據(jù)表作為實(shí)驗(yàn)室進(jìn)出人員記錄表，其中包括多個(gè)字段，如name字段，可以用來(lái)記錄進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員名字，運(yùn)用time字段可記錄人員出入的具體時(shí)間。而RFIDinfo數(shù)據(jù)表作為進(jìn)出人員的詳細(xì)信息表，保留著人員進(jìn)出記錄表中的name字段，在此基礎(chǔ)上給出對(duì)應(yīng)人員的具體信息，cardid字段用來(lái)記錄進(jìn)出人員的射頻卡卡號(hào)，snumber字段用來(lái)記錄人員學(xué)號(hào)等。RFID則作為實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息表，其中包括設(shè)備型號(hào)、設(shè)備存儲(chǔ)情況、設(shè)備負(fù)責(zé)人等。RFIDnotice作為通知信息表，該數(shù)據(jù)表主要功能是將相關(guān)通知信息發(fā)送到客戶端上，除了通知信息內(nèi)容外，還包括通知信息的有效時(shí)間以及失效時(shí)間。RFIDtype數(shù)據(jù)表的作用是反映射頻卡的類別，其中包括cardid射頻卡的卡號(hào)、type射頻卡種類等，RFIDuser是管理員信息表，其中的username字段代表管理員名稱、phone字段代表管理員的手機(jī)號(hào)等。利用6個(gè)數(shù)據(jù)表可對(duì)系統(tǒng)中的相關(guān)信息進(jìn)行分類記錄，而當(dāng)客戶需要對(duì)信息庫(kù)中某一信息進(jìn)行查詢時(shí)，主要利用SQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息查詢。

1.4 基于關(guān)系代數(shù)查詢的數(shù)據(jù)查詢

1.5 基于RFID技術(shù)的閱讀器

實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)引入基于RFID技術(shù)的閱讀器，利用無(wú)線射頻信號(hào)能夠不間斷發(fā)送的特性，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)待傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)別，按照識(shí)別的標(biāo)簽信息進(jìn)行內(nèi)容讀取。

由于基于RFID技術(shù)的閱讀器分為手持式與固定式兩種，固定式具有較強(qiáng)的信號(hào)收發(fā)能力，可適合遠(yuǎn)距離。但是本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)中閱讀器的選擇更傾向于便攜方便、可隨身攜帶，因此為了適應(yīng)本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，在此次設(shè)計(jì)中選用手持式RFID閱讀器進(jìn)行應(yīng)用?；赗FID技術(shù)的閱讀器的射頻接口單元能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行發(fā)送與接收，在近距離情況下，還可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制?；赗FID技術(shù)的閱讀器還有一個(gè)非常重要的單元是邏輯控制單元，該單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的編碼與解碼，并且在完成編碼與解碼后，可實(shí)時(shí)將信號(hào)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，等待與系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行通信。在與主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳遞的方式進(jìn)行發(fā)送，可通過(guò)藍(lán)牙或WLAN的形式完成，或者直接選擇網(wǎng)線連接RS458接口至主機(jī)，實(shí)現(xiàn)有線傳輸。利用基于RFID技術(shù)的閱讀器能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室各個(gè)設(shè)備的盤(pán)點(diǎn)，方便計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的管理。

2 設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)證分析

為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的基于SSM框架的“三創(chuàng)”計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放平臺(tái)的有效性，利用本文設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)對(duì)某高校實(shí)驗(yàn)樓中的部分實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理，并將文獻(xiàn)[6]、文獻(xiàn)[7]、文獻(xiàn)[8]提出的綜合管理系統(tǒng)作為對(duì)比系統(tǒng)。將系統(tǒng)查全率與查詢時(shí)間作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，查全率越高，說(shuō)明系統(tǒng)性能越好；查詢時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行性能越好。

2.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

本文實(shí)驗(yàn)中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的設(shè)備如下，硬件上采用英特爾Xeon E5-26200@2.00GHz 六核，主板采用英特爾Xeon E5/Core i7 DMI2-Intel X79 PCH，內(nèi)存型號(hào)為DDR4 8G 2666，硬盤(pán)采用8塊 1TB LFF SAS/SATA硬盤(pán)，安裝在工作站上的系統(tǒng)采用Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition Service Pack 2操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有穩(wěn)定和高兼容性的特點(diǎn)，適合進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

2.2 系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)分析

進(jìn)入系統(tǒng)后出現(xiàn)的登錄界面如圖3所示：

圖3 實(shí)驗(yàn)室登錄系統(tǒng)界面

對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能以及功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試，隨機(jī)選取006號(hào)和008號(hào)實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室中各選取一名學(xué)生的使用信息作為測(cè)試數(shù)據(jù)，006號(hào)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生用戶名為7siwntia8dsan，008號(hào)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生用戶名為2cihejian9m，將所查信息輸出至控制臺(tái)中。對(duì)006號(hào)實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)信息采用SQL語(yǔ)句查詢，對(duì)008號(hào)實(shí)驗(yàn)室信息的查詢，僅需要將所查詢的數(shù)據(jù)庫(kù)集合分類進(jìn)行修改，然后輸入如下查詢代碼(見(jiàn)圖4)。

將學(xué)生出入情況、學(xué)生考勤情況、學(xué)生使用設(shè)備情況、學(xué)生實(shí)驗(yàn)科目作為查詢指標(biāo)，分別采用四種不同系統(tǒng)進(jìn)行查詢，時(shí)間和查全率的對(duì)比結(jié)果如表1和表2所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)室考勤信息查詢代碼

表1 查詢006號(hào)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生7siwntia8dsan考勤信息時(shí)的系統(tǒng)性能

表2 查詢008號(hào)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生2cihejian9m考勤信息時(shí)的系統(tǒng)性能

通過(guò)表1可以看出，雖然文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)和文獻(xiàn)[7]系統(tǒng)查詢時(shí)間低于文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)，但是這兩種系統(tǒng)在學(xué)生出入情況、學(xué)生考勤情況的查詢中，查全率不足100%，系統(tǒng)性能不佳；雖然文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)的查全率為100%，但是該系統(tǒng)的查詢總時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)，系統(tǒng)性能較低。而在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中四個(gè)查詢指標(biāo)的查全率均為100%，同時(shí)查詢總時(shí)長(zhǎng)最短，僅為861 ms，證明本文系統(tǒng)性能較好。

表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表1結(jié)果相仿，文獻(xiàn)[6]系統(tǒng)和文獻(xiàn)[7]系統(tǒng)在對(duì)學(xué)生出入情況以及考勤時(shí)間的數(shù)據(jù)查詢時(shí)查全率無(wú)法保證，文獻(xiàn)[8]系統(tǒng)雖然具有較高的查全率，但該系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)消耗時(shí)間較長(zhǎng)；而本文設(shè)計(jì)方法不僅查全率達(dá)到100%，并且總查詢時(shí)間遠(yuǎn)低于其他系統(tǒng)，查詢時(shí)間較短，證明本文系統(tǒng)整體運(yùn)行性能較好，具有較好的實(shí)際應(yīng)用性能。這是因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)系統(tǒng)引用了SSM框架，能夠?qū)⒄Z(yǔ)句參數(shù)映射到系統(tǒng)中，確保對(duì)象模型與數(shù)據(jù)可以分離，并使用關(guān)系代數(shù)進(jìn)行二次查詢，因此提高了系統(tǒng)整體運(yùn)行的性能。

3 結(jié)論

本文提出的基于SSM框架的“三創(chuàng)”計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放平臺(tái)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用了兩種數(shù)據(jù)查詢方式，所以該系統(tǒng)的查全率對(duì)比其他系統(tǒng)更高。而隨著云計(jì)算、云存儲(chǔ)技術(shù)的到來(lái)，需要在目前研究的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)的計(jì)算和存儲(chǔ)模式轉(zhuǎn)換為云技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)以及系統(tǒng)的實(shí)時(shí)登錄。