基于Drupal的實驗室管理系統設計及實現

李媛媛， 周 圍， 靳小燕

(北京交通大學 計算機與信息技術學院， 北京 100044)

0 引 言

隨著我國高等教育事業的飛速發展，很多高校招生規模快速增長，對于高校的硬件教育資源的合理有效使用提出了新的挑戰，其中最大的挑戰之一莫過于計算機公共實驗室的管理。高校計算機公共實驗室通俗稱為公共機房，主要承擔學校計算機基礎課程、計算機語言、網絡、英語聽說訓練等實踐教學任務以及考試和學生的自由上機實踐。隨著學生需求多樣化、上機實踐課程任務和計算機實驗設備數量的增加，使得目前在實驗室管理人員有限的情況下如何高效地管理計算機實驗室成為了迫切需要解決的問題。當然，一個科學合理的公共實驗室管理制度是提高管理效率的基礎，另外還要有一個好的管理系統才有可能從根本上提高管理效率。實驗室管理系統的完善程度代表了高校信息化建設的水平[1]。

本文針對高校公共實驗室的管理需求進行調查分析，對基于開源軟件實施的管理信息系統進行深入探討，以期找到低成本、快速、有效、穩定的公共實驗室管理系統的實現方案，并且通過我校建設實例來證明開源軟件應用的可行性和前景。

1 公共實驗室信息管理系統需求分析

通常所說的實驗室信息管理系統(Laboratory Information Management System，LIMS)，是基于計算機局域網包括了信號采集設備、數據通訊軟件、數據庫管理軟件在內的集成系統。通常以專業實驗室為中心，將實驗室的業務流程、環境、人員、儀器設備、試劑、標準方法、文件記錄、科研管理等多種因素有機結合，能夠完成實驗室數據和信息的收集、分析、報告和管理。縱觀國內高校在實驗室管理模式上的發展，其經歷了人工管理模式、計算機輔助人工管理模式、LIMS模式等發展軌跡，提高實驗室的使用率、方便用戶使用、為教學和科研提供優質服務已成為實驗室管理的大勢所趨[2]。

計算機公共實驗室的信息管理系統也屬于LIMS范疇之內，但和專業實驗室的LIMS相比，它有自己的需求特點：① 高校公共實驗室面向全校師生服務，隨著校園網服務應用水平的提高，其管理上融合了校園網應用的一部分，如一卡通上機計費、視頻監控管理等，這些功能都是較獨立的校園網系統一部分，因此公共實驗室的LIMS可不考慮這些功能的實現。② 雖然沒有專業實驗室的樣品試劑的實時監控需求，但是涉及到的硬件軟件管理任務比較重。計算機硬件的發展速度快、更新頻率高，實驗室也隨著計算機技術的逐步發展而不斷投入和建設，硬件分期按需投入為學校節約經費的同時，帶來的實驗室維護與設備耗材管理要求也更高。另外，隨著軟件更新和靈活的教學模式需求，軟件環境的配置和管理非常重要，因此文件記錄、日常維護工作是實驗室管理的主要工作。③ 傳統的LIMS主要是C/S模式(客戶機/服務器)，功能上相對專一和封閉。而公共實驗室的LIMS要真正考慮到滿足全校的教學科研和用戶的需求，就要考慮到開放性，不但需要采用B/S模式(瀏覽器/服務器)，更需要不斷適應新需求的功能擴充可能性。

計算機公共實驗室的特點對實驗室信息管理系統的建設提出了更高的要求，建立高效、科學、規范的服務體系理論和信息化管理平臺尤其重要。雖然大部分高校可以使用“一卡通”進行學生上機計費，通過學校的設備管理平臺進行實驗室設備管理，但是其余很多管理和服務，如實驗教學過程管理、軟件管理、維護日志、多校區多實驗室信息溝通等還停留在手工階段，需要通過實驗室信息管理系統來滿足需求。通過以上分析，我們對系統需求分析如圖1所示，其中信息公開為外部功能，資源管理、日常管理、人員管理都是內部功能，需要用戶登錄才能使用[3]。

圖1 計算機公共實驗室的功能需求

2 基于開源軟件Drupal的系統可行性分析

對于高校的公共計算機實驗室來說，可自行設計開發、也可通過購買商業軟件來管理實驗室。雖然購買的軟件比較成熟，但是可擴充性弱、不能滿足日益發展的服務要求。那么在建設經費緊張的現狀下如何快速建立低成本、實用性強、可擴展的實驗室管理系統，是擺在實驗室管理人員面前的任務。為此在分析實驗室現狀和需求的基礎上，對現有系統調查分析，決定基于開源軟件Drupal來快速構建一個滿足需求、低成本、可擴展的高校公共實驗室信息管理系統[4-5]。

2.1 開源軟件

開源軟件(Open source software)是軟件的版權持有人在軟件協議的規定之下保留一部分權利，同時允許用戶學習和修改來增進提高軟件的質量。互聯網的普及，將原來分散的開發人員聚合在一起，可開發出產品級的工具軟件，從而開源成為了一種趨勢。開源軟件大量出現，使快速建立系統成為可能，開放源碼學習修改的極大自由，使用戶能夠按照自己的業務需求定制軟件，削減大量開支和人力成本，并擁有良好的升級可擴展性，在傳統私有軟件開發中是不可能的[6]。

通過對實驗室管理系統功能需求分析，可以認為它是一個以內容管理為主的Web系統。現在比較有影響的開源內容管理系統(Content Management System，CMS)有：WordPress，Joomla和Drupal，這三者都是基于PHP腳本語言，使用開源Mysql數據庫，關于三者系統特性的比較見表1[7-9]。

2.2 基于Drupal模塊化建設LIMS的可行性分析

Drupal提供了許多功能模塊，分為基本功能模塊和功能增強模塊。基本功能模塊是Drupal安裝包里自帶的功能模塊，擴展功能模塊則需要到官方網站下載。基本功能模塊又分為固定啟用的基本功能模塊和可選用的基本功能模塊。固定啟用的模塊在安裝后即自動啟用，主要包括如下模塊：block(用于支持區塊的實現)、filter(用于處理內容過濾以便于顯示)、system(用于處理管理員對站點的設置)、user(用戶管理及注冊系統)、watchdog(生成并管理系統日志)等。這些模塊可以滿足Web系統管理、人員管理功能。

表1 三大開源CMS系統特性的對比

可選用的基本功能模塊很多，主要有以下模塊：aggregator提供一個在線的RSS訂閱器，支持RSS，RDF等格式，可定時掃描新聞源自動更新內容；archive支持存檔內容的管理與瀏覽；locale開啟多語言支持，是漢化版本必須開啟的模塊；queue允許管理員監管文章，所有新提交的文章將先進入監管隊列，經過管理員審核后決定是否發表；search模塊支持站內搜索，也能夠很好的支持中文搜索；statistics記錄訪問統計信息；taxonomy開啟目錄分類支持；upload模塊支持上傳文件等。這些模塊可以完成實驗室信息管理系統的大部分功能[10-11]。

Drupal的功能增強模塊非常多，主要包括以下類別：第三方集成、基本管理功能、分類/目錄、商業/廣告、社區交流、內容顯示、開發、評價和排序、事件、文件管理、過濾/編輯、輸入輸出、本地化、安全、新聞聚合、用戶管理、個性化設置和易用性等[12-13]。每一個類目下都有多個相關的模塊，用戶可以根據需要選擇模塊。目前Drupal官方網站上提供下載的模塊已有上萬個，并且每天都在不斷增加。根據實驗室管理需求，可以選擇相應模塊來完善系統功能，增加系統易用性。

3 LIMS系統實現

3.1 模塊設計

在服務器上配置apache/mysql/php的Drupal運行環境，通過功能需求分析試用相關模塊，并通過比較最終確定了如下模塊(見表2)：

(1) 資源管理。通過啟用Upload和Upload Path模塊可增加上傳附件的功能，為不同的內容類型設置不同的路徑規則，讓文件根據管理員定制的規則上傳到指定的路徑，對上傳文件進行更好的組織和進行管理。實驗室文件數量大種類多，這些模塊的使用有效解決了文件的合理放置問題。

表2 基于Drupal的公共實驗室信息管理系統模塊

(2) 用戶管理。用戶模塊可提供用戶權限和角色管理，管理員能夠設定不同的規范，自動分配給不同用戶相應的權限。本系統內用戶角色分為Web用戶、實驗室人員、管理員三類，每個類別有不同的權限，加強了內部資源的開放安全。

(3) 日常管理。利用日歷模塊可進行事件日歷管理，使實驗室的工作日志和集中檢查記錄一目了然，便于日常管理。還可用不同顏色顯示不同種類的事件，使工作狀態快速識別。

(4) 信息公開。除了啟用archive模塊，按日期瀏覽文章存檔，使用搜索模塊方便查找全文信息外，聚合器模塊可為實驗室站點提供強大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關網站自動收集相關內容聚合顯示到系統，方便用戶了解更多信息。

(5) 交互界面。為增加系統可用性，在使用缺省菜單外，還選用nice_menus 和taxonomy_menu 模塊并調試，可顯示多級菜單和分類體系樹，得到了理想的菜單效果，當將鼠標放置在菜單條目上時，菜單會自動展開，方便了用戶使用。另外還根據實驗室特點選擇了相應主題頁面。

(6) 系統管理。管理員可以在后臺的區塊管理中設置區塊的所屬區域，以及每個區塊的屬性(如標題、可訪問的角色以及在哪些頁面中顯示等)。本地化模塊使Drupal支持多國語言，可以用多種語言表現Drupal站點，而不是默認的英語[14-16]。

3.2 應用效果

計算機基礎教學實驗中心面向全校教學實驗服務，分兩個校區，除擁有大規模計算機軟件實驗室之外、還設有硬件實驗室、網絡實驗室等多功能面向全校的開放實驗室。配有不同年代多批次采購的計算機設備600臺、每天開放14 h，為2萬余在校生提供全校公共基礎課實驗環境以及課外上機、考試等服務。實驗課和實驗室軟硬件管理的工作繁重，而實驗室技術人員較少。

實驗人員通過開放源碼的學習，根據實驗室業務需求短期內快速建立了基于Drupal的實驗室管理系統，極大地提高了實驗室管理效率。該系統的聚合器模塊可為實驗室站點提供強大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關網站自動收集相關內容聚合顯示到系統，實現了多校區信息及時共享，對外信息發布快速及時，使實驗室人員脫離了傳統的手工作業。

另外系統的日歷模塊也給日常管理工作帶來很大便利，工作人員可迅速了解實驗室的工作日志和集中檢查記錄，不同種類的事件還可用不同顏色顯示，使工作狀態快速識別。采用該系統沒有軟件購置和開發費用，且可隨時擴充新功能，開源模塊化的使用使系統穩定且易于維護，滿足了實驗室信息管理的多方需求。

4 結 語

通過調研發現，很多高校存在類似我校的計算機公共實驗室服務功能和信息化建設不足的同類問題。通過基于開源軟件Drupal的信息管理系統建設實施，不但可以快速提高實驗室開放管理和實驗教學效率，促進全校范圍內實驗教學資源的充分利用，提升教改實踐和科研環境，還可以影響和推動高校的信息化管理進程。開源軟件的使用，可快速、低成本、按需建設，易用性和擴展性高，易于維護，在今后的信息化建設中的應用會越來越廣泛，具有廣泛的前景。

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[8] Drupal官方網站，http://drupal.org.

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