基于B/S模式的實驗室設備管理系統的設計與實現

吳 浩，孫毅超，柳淑學

基于B/S模式的實驗室設備管理系統的設計與實現

吳 浩，孫毅超，柳淑學

（大連理工大學 海岸和近海工程國家重點實驗室，遼寧 大連 116023）

該文探討了當前高校國家重點實驗室設備管理面臨的問題，提出了利用計算機網絡信息技術，建立智能化、信息化的創新實驗室設備管理模式的解決方法。介紹了基于B/S模式的設備管理系統的系統架構、設計思路、功能模塊和開發模式。該系統的應用，有效提高了實驗室設備管理水平和效率。

B/S模式；重點實驗室；設備管理；信息化

國家重點實驗室是國家組織開展基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科技人才、開展高水平學術交流、具有先進科研裝備的重要科技創新基地[1]。科研儀器設備是國家重點實驗室各項工作開展的基礎和必備物質條件，也是衡量重點實驗室裝備條件的重要標志[2]。在國家專項經費、平臺經費和相關人才經費的大力支持下[3]，國家重點實驗室建設快速發展，實驗場地規模不斷擴大，科研儀器設備數量迅速增加。大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室于1990年通過國家驗收正式對外開放，5次通過國家科技部組織的評估。近5年，實驗室承擔各類科研項目913項，其中包括“973計劃”首席專家、國家科技重大專項、國家重點研發計劃、國家科技支撐計劃等項目，取得了一系列突出研究成果。實驗室儀器設備先進，始終站在學科前沿，是我國港口、海岸及近海工程的重要研究基地。實驗室目前建冊登記的儀器設備達3000余件，其中30萬元以上的大型設備69臺，固定資產總價值5000多萬元。另外，還有數千件小型儀器耗材和試驗材料。實驗室的科研工作和學術發展與儀器設備密切相關，它們的運行管理狀況直接影響到實驗室的科研水平[4]。特別是大型儀器設備的管理維護是實驗室建設的重點任務之一，是重大科技攻關、高層次人才培養等科研任務的重要保障[5]。傳統的實驗室儀器設備管理采用人工登記表格的方法，存在數據量大、容易出錯、更新維護困難、預約使用手續繁瑣、不利于快速查詢統計等問題，管理效率低下，設備故障率高，已經無法適應國家重點實驗室現代化設備管理的需求。因此，針對實驗室的具體特點和實際需求，利用計算機網絡信息技術，建立智能化、信息化的儀器設備管理方法勢在必行。

本文以我校海岸和近海工程國家重點實驗室儀器設備管理為背景，設計開發了一套智能型實驗室設備管理系統，應用于實驗室儀器設備和耗材的智能化、信息化管理。分別介紹了系統的架構模式、事務流程設計、功能模塊劃分和開發方法。

1 B/S模式概述

本設備管理系統基于B/S模式（Browser/Server、瀏覽器/服務器模式）開發。這種模式伴隨計算機互聯網的發展而出現，它是對傳統的C/S模式（Client/Server、客戶端/服務器模式）的一種改進，可看作是二層模式基礎上發展而來的三層模式，是C/S模式在互聯網應用的特例[6]。如圖1所示，B/S模式將系統程序和數據庫部署在服務器端，絕大部分應用邏輯和數據處理都在服務器上運行，通過互聯網向用戶提供信息服務。用戶工作界面通過Web瀏覽器實現，用戶在客戶端上無需安裝應用程序，僅需打開瀏覽器訪問服務器網址，客戶端只運行很小部分應用邏輯和數據處理。

B/S模式克服了C/S模式存在的種種問題[7-10]，它的優點包括：（1）客戶端零安裝、零維護，對客戶端性能要求非常低，大大節約了用戶使用成本，對用戶系統無影響，安全性高；（2）跨平臺部署、兼容性好，客戶端無論任何平臺只需聯網即可使用，特別適合目前移動互聯網的普及應用；（3）用戶體驗一致、擴展升級方便，只需在服務器端進行升級維護，所有客戶端能夠立即獲得最新更新和特性，降低了系統維護成本和工作量。B/S模式的缺點主要是服務器負擔較重，對服務器性能和安全性要求很高。隨著目前計算機硬件和Web瀏覽器技術的發展，如AJAX技術可進行頁面局部實時刷新[11]，利用客戶端承擔一部分數據處理和應用邏輯，在關鍵更新時向服務器請求數據，增強了交互性，并大幅度減輕了服務器的負擔。

圖1 B/S模式系統架構

2 管理系統事務流程

根據本實驗室的科研項目實施過程和儀器設備管理流程，針對B/S模式系統架構設計了一套事務流程，如圖2所示。在此基礎上設計管理功能模塊，開發程序代碼。該流程主要分為以下幾個步驟：

圖2 管理系統事務流程設計

（1）設備使用人登錄管理系統，選擇可預約的實驗設備和測量儀器，填寫科研項目信息，包括項目名稱、人員、起止日期等，在線提交預約登記表。

（2）設備管理員和儀器管理員登錄管理系統，分別對實驗設備和測量儀器預約進行審核，如儀器設備可用，則審批通過，如不可用，則駁回或延期預約。

（3）在線查詢審批通過以后，設備使用人打印設備領用表并簽字，在管理員處辦理設備領用登記，按照預約日期領取設備儀器開展實驗。

（4）實驗進行過程中，如果設備出現故障或者損壞，設備使用人在線報修，設備管理員安排維修，實時更新設備維修狀態，登記設備維修結果。

（5）實驗完成，設備使用人在線申請歸還設備，在管理員處辦理設備歸還登記。如有丟失，進行丟失申報；如有損壞，進行損壞申報，如可維修進入設備報修流程。

（6）設備管理員進行歸還審核，檢查丟失損壞情況，如符合設備使用人申報信息，則審批通過，記錄設備使用情況，提交設備入庫登記，完成設備預約使用流程。

3 功能模塊

3.1 設備管理模塊

包括對實驗設備和測量儀器的入庫、預約、領用、歸還管理功能。通過入庫登記，使管理人員和使用人員實時掌握設備信息、庫存數量和運行狀態。設備的預約、領用和歸還流程都采取用戶在線提交申請，管理員審核批準的規范化管理模式。提供了設備和儀器分別預約審核，實驗項目和儀器設備可分別批準，預約、使用、歸還歷史記錄篩選查詢，設備可全部或部分歸還，管理員操作實時短信或郵件通知等細節體驗功能。這種智能化、信息化管理模式的應用，減輕了設備管理人員的工作量，極大地提高了實驗室儀器設備的運行效率。

3.2 耗材管理模塊

包括對設備易損件、維修備用件和實驗材料（鋼材、木材、水泥、沙）的采購、入庫、出庫和庫存管理功能。通過信息化管理方法，統計分析耗材用量，智能預測需求量，提前制定采購預算，實施統一采購，控制材料成本和質量。使實驗人員和技術支持人員能夠及時動態掌握耗材庫存量，從而合理安排實驗計劃，為實驗順利進行提供保障。

3.3 設備維護模塊

包括維護規程、日常維護、報修登記、報廢登記等功能。該模塊與設備管理模塊相關聯，通過制定設備維護保養規程，建立設備維護檢修記錄，規范實驗人員操作方法，延長設備使用壽命。通過實驗人員在線報修，使設備維護人員實時掌握設備的運行狀況，及時發現和處理設備故障，保障設備高效運行。

3.4 數據報表模塊

包括與設備管理、耗材管理和設備維護模塊關聯的多種智能化信息統計報表，如設備查詢、機時統計、庫存統計、保養記錄等，根據用戶不同需求，可實時生成各種數據的組合和分類查詢統計報表，使實驗人員對設備的使用情況一目了然，為設備的評估和監控提供了便利。

3.5 系統管理模塊

包括系統設置、系統安全、系統維護、分類管理和用戶管理等功能。提供了系統詳細參數設置，管理員登錄、操作日志查詢，數據庫連接、查詢、優化，數據備份和恢復，儀器設備分類添加、修改和刪除，用戶審核、修改、刪除，用戶權限設置等多種管理功能。

4 系統開發

4.1 設計風格

用戶界面設計側重于儀器設備的分類和展示，使內容豐富、分類合理、層次分明、結構緊湊，且使信息展示更為靈活方便，如圖3所示。采用圖片、文字、視頻多種展示形式，豐富多彩地展示實驗室儀器管理服務的主要內容和重要信息。

設計合理化的操作流程，導航清晰，頁面視覺設計符合實驗室辦公環境和形象，突出實驗室文化的同時，加強視覺藝術感受。追求用戶使用便捷，考慮不同互聯網接入條件，頁面力求簡潔，三次鏈接獲得服務，同時提供多種用戶輔助功能。

從系統的性質、功能和擴展性出發，合理設計系統架構，層次清晰，使用方便，整體感強。充分考慮交互頁面的擴展性，使功能的增減不影響頁面的風格。各功能模塊布置張弛有序，延續并貫穿整體設計，形成協調、統一的系統設計風格和操作邏輯。

4.2 程序開發

綜合考慮系統運行性能、安全性能、開發成本和運行成本，本設備管理系統采用PHP+MySQL平臺進行開發。PHP語言和MySQL數據庫是動態網站開發的最佳組合[12]，是目前Web開發領域應用最廣泛的開發環境，很多大型門戶如淘寶、新浪和網易等都選用PHP作為開發語言。PHP在動態網站開發中具有很多優勢，它支持幾乎所有流行的操作系統和數據庫，具有很強的跨平臺性和擴展性。由于開源免費，并且有很多成熟的開源框架和系統可以利用，結合Linux服務器系統平臺，性能優越，安全性好，開發和使用成本較低。

圖3 用戶界面設計

5 結語

實驗室設備管理系統開發完成以后，首先上線試運行，進行在線調試和維護，動態完善數據庫。在這個過渡期內，采用人工登記管理和在線預約登記同步進行的方法，通過向實驗室人員開展宣傳講座和使用培訓，使實驗人員逐漸掌握和接受全新的信息化設備管理流程。試運行期結束，管理系統正式投入運行，實驗室科研實驗項目全部進行在線預約登記管理，實驗室全面地從過去低效的傳統管理方式向智能化、信息化的現代管理方式轉換，取得了良好的成效。下一步，計劃將本設備管理系統向校內其他實驗室推廣應用。

[1] 科技部，財政部.關于加強國家重點實驗室建設發展的若干意見：國科發基(2018)64號[Z]. 2018.

[2] 蘇丁丁，熊興耀，曾建國，等.國家重點實驗室大型儀器設備研究與實踐[J].實驗室科學，2011, 14(4): 192–194, 197.

[3] 姚建年.應著重建設好國家重點實驗室[J].中國人大，2018(13): 38.

[4] 張英香，郝智彪.切實做好國家重點實驗室大型儀器設備的管理工作[J].實驗技術與管理，2005, 22(12): 145–147.

[5] 李祥，趙世杰，劉彬彬.國家重點實驗室大型儀器設備管理與維護探索[J].實驗技術與管理，2011, 28(12): 185–188.

[6] 王進. B/S模式下的三層架構模式[J].軟件導刊，2011, 10(03): 30–31.

[7] 侯淑英. B/S模式和C/S模式優勢比較[J].沈陽教育學院學報，2007(02): 98–100.

[8] 劉燁. C/S模式與B/S模式的對比分析[J].科技信息(學術研究)，2007(30): 221, 223.

[9] 蔡長安，王盈瑛. C/S和B/S的模式的比較和選擇[J].渭南師范學院學報，2006(2): 47–50, 74.

[10] 李敏.基于B/S模式的高校設備管理系統設計與實現[J].四川理工學院學報(自然科學版)，2006(4): 70–73.

[11] 田福生，張燕平.用Ajax技術實現B/S模式下客戶端間信息交互[J].計算機技術與發展，2007(10): 92–94, 98.

[12] 趙鶴芹.設計動態網站的最佳方案：Apache+PHP+MySQL[J].計算機工程與設計，2007(4): 933–934, 938.

Design and realization of laboratory equipment management system based on B/S mode

WU Hao, SUN Yichao, LIU Shuxue

(State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China)

This paper probes into the problems faced by the equipment management of the state key laboratories in colleges and universities at present and puts forward the solution to establish an intelligent and informative innovative laboratory equipment management mode by using computer network information technology. The system architecture, design ideas, functional modules and development mode of equipment management system based on B/S mode are introduced, and the application of this system has effectively improved the management level and efficiency of laboratory equipment.

B/S mode; key laboratory; equipment management; informationization

G 482; 642.0

A

1002-4956(2019)07-0270-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.07.067

2018-12-06

國家自然科學基金項目（51409041）；中央高校基本科研業務費資助項目（DUT18ZD214）

吳浩（1980—），男，遼寧大連，博士，工程師，主要研究方向為海洋工程水動力學.E-mail: wuhao@dlut.edu.cn