基于小程序·云開發的實驗室設備管理系統的設計與實現

董傲通，文俊浩

基于小程序·云開發的實驗室設備管理系統的設計與實現

董傲通1，文俊浩2

（1.重慶大學新聞學院，重慶 401331；2. 重慶大學 大數據與軟件學院，重慶 401331）

該文設計并開發了一套基于小程序·云開發的實驗室設備管理系統，在介紹小程序·云開發的基礎上給出了系統總體設計方案及技術路線，并展示了系統的運行效果。實踐表明，該系統使實驗室設備的管理更加科學化和制度化，提高了設備的利用率，降低了管理人員的勞動強度，具有成本低、易維護、開發門檻低、開發周期短等優點，具有一定的推廣價值。

實驗室設備；管理系統；微信小程序；云開發

為了提高實驗室設備資源利用率，很多高校開發了實驗室設備管理系統，實現了實驗室設備的信息化管理[1-5]。當前高校實驗室設備管理系統大多基于傳統Web網站或微信公眾號進行開發[6-8]，搭建此類管理系統需要購置服務器、注冊及備案域名[9-11]，給高校實驗室造成了一定的經濟負擔。系統開發時，開發人員不僅需要開發業務功能模塊，還需要關注數據庫、文件服務、緩存服務等，開發周期長，開發難度大；系統上線后，實驗室管理員經常被頻繁的服務器硬件故障和繁瑣的軟件系統安全問題牽扯大量時間精力。

鑒于此，本文設計并開發了一套基于小程序·云開發實驗室設備管理系統。該系統不需購置任何硬件設備，也無須注冊域名；系統開發人員只需熟悉JavaScript、CSS等前端開發技術即可完成該系統的開發；實驗室設備管理員可僅專注于實驗室設備管理的核心業務，不用擔心繁瑣的軟硬件系統安全問題；系統的運行依托于微信平臺，依靠微信的社交網絡可以在師生用戶中迅速推廣。該系統具有成本低、開發周期短、開發門檻低、易維護、易推廣等優點。

1 小程序·云開發

小程序·云開發是微信與騰訊云聯合開發的一種原生serverless云服務，終端客戶不需要部署、配置或管理服務器服務，代碼運行所需要的服務器服務皆由云端平臺來提供。小程序·云開發可以讓開發者只專注于業務邏輯的實現，而無須理會服務器搭建、域名注冊、后端數據接口實現等繁縟末節，開發門檻更低，效率更高[12]。

小程序·云開發提供了云數據庫、云存儲及云函數3大基礎能力支持[12]。云數據庫是一種文檔型數據庫，包含多個近似于JSON數組的集合，數組中的對象格式為JSON文檔；云存儲為云端提供文件存儲空間，并且提供基于用戶身份的安全控制；云函數為一套操作接口，小程序端通過云函數可以方便地操作數據和文件資源。小程序·云開發的架構原理見圖1。

圖1 小程序·云開發的架構原理

云存儲、云數據庫及云函數等基礎資源的使用是免費的，但有額度限制。小程序·云開發免費提供了2 GB的數據庫存儲空間和5 GB的文件存儲空間，基本能夠滿足用戶僅為本校學生的實驗室管理系統的需求。如果基礎資源的初始額度不能滿足應用的需要，用戶可以免費申請額度調整。

2 實驗室設備管理系統設計

2.1 實驗室設備管理系統整體架構

實驗室設備管理系統主要依托微信小程序運行，用戶通過微信小程序體驗系統功能。系統功能主要分為用戶管理、設備管理、預約管理和消息管理4個模塊。實驗室設備管理系統功能結構如圖2所示。

圖2 實驗室設備管理系統功能結構圖

2.2 實驗室設備管理系統功能設計

實驗室設備管理系統的用戶包含師生和管理員兩類用戶群體，兩類用戶群體的交互組成了系統的4大功能模塊的具體內容。

（1）用戶管理。師生用戶通過小程序注冊用戶信息，管理員可根據師生提交的注冊信息在線審核；同時，管理員還可以對班級信息進行管理，并對師生用戶賬戶執行角色變更、鎖定、刪除和密碼重置等操作；師生用戶及管理員可對個人姓名、專業、手機號等個人信息進行維護。

（2）設備管理。管理員用戶可通過系統進行設備添加、刪除和更新操作，也可以對設備存放地點進行管理。師生用戶通過小程序查詢設備狀態。

（3）預約管理。師生根據需求對空閑狀態下的設備申請預約，設備管理員根據預約申請準備設備。設備準備完畢，管理員以模板消息的形式通知師生領取設備。設備使用完畢，師生以模板消息形式通知管理員歸還設備，系統根據預約隊列智能排序向下一位預約者發送通知。

（4）消息管理。系統使用微信開放平臺提供的模板消息作為管理員與師生用戶之間信息交流的載體。管理員審核師生注冊信息后，可將審核結果以模板消息的形式通知師生。在設備預約流程中，師生和管理員之間也以模板消息形式發送通知進行交互。

3 實驗室設備管理系統實現

3.1 系統架構和技術路線

基于小程序·云開發的實驗室設備管理系統使用小程序·云開發框架進行開發。小程序·云開發框架包含小程序自己定義的WXML和WXSS語言、微信小程序原生接口、云函數及云端SDK。WXML語言類似于傳統Web前端開發語言HTML，主要負責搭建小程序界面組件結構；WXSS語言類似于CSS語言，主要負責定義界面組件的樣式；小程序原生接口、云函數及云端SDK均使用JavaScript語言編寫，主要用于實現小程序的業務功能。

系統使用了3層架構設計思想，3層架構分別為表現層、業務邏輯層和持久層，系統結構設計如圖3所示。

（1）表現層。表現層主要包含了小程序界面，由WXML和WXSS實現；WXML負責編寫界面結構組件，WXSS則負責定義結構組件的樣式。

（2）業務邏輯層。業務邏輯層是系統的核心，包含系統的業務功能模塊，使用小程序原生接口實現。根據系統功能設計，系統用戶主要包含師生用戶和管理員用戶。在系統中，師生用戶可注冊賬戶、管理自己的個人信息、查詢設備狀態及預約設備；管理員用戶可管理師生用戶以及自己的個人信息、管理設備及對師生用戶的預約操作進行管理。師生和管理員以模板消息的方式進行交互。

圖3 系統結構設計圖

（3）持久層。持久層包含了系統數據及文件資源的存儲功能；文件資源存儲功能是指系統的圖片及文件資源持久化至云存儲，主要使用了云端SDK實現；系統數據存儲功能則需由小程序原生接口、云函數及云端SDK三者配合實現。小程序原生接口不支持數據的批量寫和批量刪除，批量寫和批量刪除需通過原生接口調用云函數，云函數再調用云端SDK實現。

3.2 系統運行效果

（1）系統主界面。根據角色的不同，用戶登錄 系統之后顯示的界面也不相同，系統主界面如圖4 所示。

圖4 系統主界面

（2）用戶管理。管理員根據在校學生的年級、專業、班級情況管理班級信息。師生用戶在系統上注冊之后，管理員用戶可以對師生用戶的賬戶進行角色變更、刪除、鎖定及密碼重置等操作。

（3）設備管理。在添加設備數據之前，管理員需根據設備存放地點添加地點數據。設備管理模塊使用了條形碼技術，為每臺設備都生成了一個唯一的條形碼。通過掃描設備上粘貼的條形碼，設備管理員可以進行設備信息編輯和設備刪除等操作。

（4）預約管理。師生用戶根據自己的需求，查詢設備狀態信息，對空閑的設備進行預約，實驗室管理員可以對師生的預約申請進行審批。審批通過之后，系統以模板消息的形式通知預約申請發起者，通知其前來領取設備。系統還實現了“掃碼借出”和“掃碼歸還”功能。管理員點擊“掃碼”按鈕掃描設備上粘貼的條形碼，系統會根據預約流程的節點智能執行借出和歸還操作。

（5）消息管理。在賬戶注冊審批流程中，管理員對賬戶注冊信息進行審批之后，系統將審批結果以模板消息的形式發送至師生用戶。在設備預約流程中，師生預約申請發出后，系統向設備管理員發送模板消息以通知管理員進行審批；管理員審批之后，系統會將審批結果以模板消息的形式發送給師生用戶。模板消息會顯示在微信的服務通知中。

4 結語

實驗室設備管理系統投入運營后，實驗室設備的管理更加科學化和制度化，降低了管理人員的勞動強度，方便了師生預約設備，提高了設備的利用率。該系統具有投資少、易維護、開發周期短、易推廣等優點。經過測試和運行，收到了良好的效果，達到了預期的目標。

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[12] 騰訊眾創空間（廈門）.“小程序·云開發”重磅上線，讓小程序開發更高效[EB/OL]. (2018-09-25). https://mp.weixin.qq. com/s/NuUL_-jnjLPKmzd7j03hsg.

Design and realization of laboratory equipment management system based on mini-program and cloud development

DONG Aotong1, WEN Junhao2

(1. School of Journalism, Chongqing University, Chongqing 401331, China; 2. School of Big Data and Software Engineering, Chongqing University, Chongqing 401331, China)

This paper designs and develops a laboratory equipment management system based on small program and cloud development. On the basis of introducing the mini-program and cloud development, the overall design scheme and technical route of the system are presented, and the operation effect of the system is shown. Practice shows that the system makes the management of laboratory equipment more scientific and institutionalized, improves the utilization rate of equipment, reduces the labor intensity of managers, and has the advantages of low cost, easy maintenance, low development threshold and short development cycle, which has certain popularization value.

laboratory equipment; management system; Wechat mini-program; cloud development

F251；G482

A

1002-4956(2019)10-0282-03

10.16791/j.cnki.sjg.2019.10.069

2019-03-04

重慶市重點高等教育教學改革研究項目（162004）

董傲通（1985—），男，山東單縣，碩士，工程師，研究方向為實驗室管理與相關軟件開發。E-mail: dongaotong@qq.com