開放式實驗室管理系統的設計與實現

劉海玲　劉玉萍　王成敏

摘 要：本文通過對現有高校實驗室管理的現狀進行分析，針對存在的問題，給出了開放式實驗室管理系統的設計及實現方法。該系統從不同用戶的需求出發，為其提供不同權限的服務功能。包括學生在線查詢、預約實驗資源；教師在線發布實驗任務及跟蹤實驗進度；實驗室管理員對各項軟硬件資源的管理；各級院系領導查看階段性報表、設備資源利用率等功能。該系統的實現及應用，不僅可以提高實驗室設備的使用率及開放程度，又可以提高管理效率及投資效益。

關鍵詞：開放式實驗室；三層架構；ASP.NET

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A

1 引言(Introduction)

現今，隨著高校實驗室設備資源在質與量上的提升，越來越多的問題擺在了學生、教師、管理員及各級院系領導面前。例如,各實驗室相互獨立，導致資源無法最大化的使用和很低的實驗設備使用率；實驗室功能雖多，但多而散，無法形成綜合優勢[1]；各級管理員無法有效并清晰的隨時隨地對相關軟件、硬件資源信息進行統計與掌控，造成管理上的不便；除此之外，設備的購買、保修、送檢及維護也需要進行很多報表的填寫，若是需要對某一時間段或者某一類型的設備進行相關統計任務，則需要花費很多的時間及精力。

綜上，設計并實現一個開放式的實驗室管理系統具有極大的實際使用價值。在此之前，有些人對高校實驗室管理模式經過研究與實踐，提出自己的觀點，例如：論文[2]基于_Net的開放式實驗室管理系統的設計與實現所提出的解決方案，在新實驗課標的要求下，對于綜合性、創新性實驗無法進行有效管理,導致該實現方案過于簡單；論文[3]高校開放式實驗室設備管理系統研究，對于教師及學生的功能需求考慮較少；論文[4]開放式實驗室管理系統的設計與實現，未能體現開放式的真正內涵，即實驗設備信息的網上查詢、統計及預約。

本文內容組織如下：首先，設計了開放式實驗室管理系統OLMS(英文全拼)的基本體系結構，并進行了系統需求分析；在此基礎上，進行了系統設計，給出了系統功能結構圖；接著對該系統的主要實現過程進行了詳細說明；最后，給出了該系統下一步需要完善的功能及小結。

2 開放式實驗室管理系統OLMS的基本體系結

構(The basic architecture of open laboratory

management system)

2.1 OLMS系統的基本體系結構

OLMS系統的基本體系結構由五層構成，從上到下依次為網絡設施、系統服務支持環境、數據層、邏輯層和用戶操作層即顯示層。

2.2 OLMS系統需求分析

OLMS系統的主要使用者有四類人員：學生、教師、實驗室管理員、院系各級領導及教研室主任。這四類角色對于OLMS系統的主要功能期望為：課內/外實驗、綜合性、設計性實驗的相關管理及操作；實驗設備及資源信息的管理操作；在線預約實驗設備及資源；查詢預約結果等；實驗室設備、資源的電子化管理功能；新實驗的申報及審核流程；提交、批改、指導實驗報告功能；瀏覽、查詢、編輯實驗電子課件；統計報表功能；除此之外，該OLMS還需實現部分系統或者公用功能。

3 系統設計(System design)

根據前述的基本體系結構及系統需求分析，設計OLMS系統的系統功能結構，如圖1所示。

圖1 OLMS系統功能結構圖

Fig.1 System function structure

4 系統實現(System implementation)

4.1 程序開發及運行環境

本系統開發中，采用Microsoft Visual Studio 2005工具，SQL Server 2005，Microsoft.NET Framework SDK v2.0。

4.2 編碼規范

為了項目的規范，在系統實現之前，定義了相關的數據庫命名規范，包括數據庫、數據表、字段、視圖、存儲過程、觸發器等的命名規范；程序代碼命名規范，包括變量及對象名稱定義規則、數據類型簡寫規則、控件命名規則等。

4.3 編碼實現

編碼實現主要包括以下部分：數據處理層、主要功能模塊及界面層的實現。

4.3.1 數據處理層的編碼實現

為了簡化大量重復性的數據庫訪問及數據處理操作，本系統單獨做了數據處理層的編碼實現，以供功能模塊的調用。

4.3.2 主要功能模塊的實現

功能模塊主要為功能服務，實現各個單獨的邏輯功能，主要包括以下各子模塊：

(1)系統功能模塊及其編碼實現

系統功能模塊及其算法主要包括：第一,系統的初始化功能；第二,對數據信息等的管理；包括用戶信息管理[5]、平臺的管理、數據與資料的管理等；第三,用戶權限的分層設置及管理。

(2)學生功能模塊及其編碼實現

學生功能模塊主要實現的功能有：學生個人信息的瀏覽及部分修改功能；學生信用度算法模塊；本學期課內/外實驗、綜合性或創新性實驗的相關功能實現，使用在線資源例如在線答疑、在線討論區、在線題庫等功能。

(3)教師功能模塊及其編碼實現

教師功能模塊主要實現的功能有：學期初的課內/外實驗申請；綜合性、創新性實驗申請；新開設實驗項目的填報及申請；查詢本學期實驗課表及實驗安排內容；布置預習實驗要求；審核學生的課外或其它實驗申請；對個人信息的管理或依據條件查詢學生的基本信息。

(4)實驗室管理員功能模塊及其編碼實現

實驗室管理員功能模塊主要實現的功能有：第一，實驗室子系統管理；第二，審核實驗預約功能；第三，實驗室設備運行管理，即設備運行時的過程數據管理；第四，實驗室設備資源的管理；第五,設備統計分析功能等。

4.3.3 界面層的實現

該系統界面層的實現主要滿足簡潔、清晰、個性化定制的目標。為了實現簡潔、清晰，系統以藍色為主色，統一了系統的界面框架，任何用戶訪問該系統時，都能看到一個布局統一、顏色一致的界面。

5 結論(Conclusion)

系統經過一年多的運行，極大地方便了實驗課程管理、實驗預約等教學工作的開展，取得了良好效果。后續需解決的問題：如何由點及面，打破原有小而散的模式，進行校一級的實驗室管理系統設計及實現？如何與硬件控制器相結合，實現遠程控制和管理，確保實驗室的全天候開放和安全？如何為各種終端設備用戶提供友好的服務等問題。

參考文獻(References)

[1] 張松,陳志剛,金亮.開放實驗室管理系統設計方案比較及實

現[J].計算機工程與應用,2004,40(3):230-232.

[2] 焦鉻,劉輝,陳受凱.基于.Net平臺的開放式實驗室管理系統

[J].衡陽師范學院學報,2010,31(3):88-91.

[3] 謝健,劉原奇,易先卉.高校開放式實驗室設備管理系統研究

[J].計算技術與自動化,2007(1):102-103;107.

[4] 姜浩,等.開放式實驗室管理系統的設計與實現[J].實驗室研

究與探索,2010,29(6):110-112.

[5] 尹紅,李海燕.基于C/S和B/S混合結構的高校開放式實驗室

管理系統的研究與實現[J].信息系統工程,2009(6):29-32.

作者簡介：

劉海玲(1978-),女,碩士,講師.研究領域：web應用及開發.

劉玉萍(1969-),女,本科,工程師.研究領域：web應用及開發.

王成敏(1975-),女,碩士,副教授.研究領域：人工智能.