一種光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黨婷婷 高文峰

摘 ?要： 根據(jù)開發(fā)需求設(shè)計(jì)了一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過PHP開發(fā)技術(shù)，采用基于WEB端的C/S系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，旨在解決實(shí)驗(yàn)室大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、計(jì)算、保存困難的難題。該管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)上云，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄整理有序、檢索方便、存儲(chǔ)安全、計(jì)算精準(zhǔn)，從而加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)記錄的管理，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

關(guān)鍵詞： 光學(xué)實(shí)驗(yàn); 數(shù)據(jù)管理; PHP; 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：O438; TP311 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2019）11-51-03

Abstract： In this paper， an optical experiment data management system is designed according to the development requirements. It is implemented by PHP development technology and adopts the Web-based C/S system architecture. The system is designed to solve the difficult problem of sorting， calculating and preserving the numerous experimental data in the laboratory. The management system realizes the storing of experimental data on the cloud， and makes them be organized， easy to retrieve， secure， and accurate， thereby strengthening the management of data records and improving the efficiency of the experiment.

Key words： optical experiment; data management; PHP; experimental data

0 引言

信息在目前社會(huì)中扮演著越來越重要的角色，高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了信息化管理，以至建立起一個(gè)相當(dāng)豐富，可供全球共享的數(shù)據(jù)庫[1]。光學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)于光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)領(lǐng)域的管理、關(guān)鍵技術(shù)、組成結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的開發(fā)模式等方面相關(guān)研究也開展得如火如荼。目前光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)被很多高等開發(fā)院校的學(xué)生自主研究，思考，以各自學(xué)校的實(shí)際需求作為開發(fā)原型，不斷應(yīng)用和完善，此類系統(tǒng)已相對(duì)完善和成熟。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)相關(guān)人員在實(shí)驗(yàn)考試管理系統(tǒng)研究不可避免地需要投入大量的精力和財(cái)力[2]。為適應(yīng)當(dāng)下社會(huì)信息化的要求，較小投入，高效運(yùn)作，就對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用、技術(shù)方面的研究提出了新的挑戰(zhàn)。國內(nèi)計(jì)算機(jī)發(fā)展起步較晚，發(fā)展初期大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫軟件應(yīng)用來自于國外引進(jìn)[3]。高校實(shí)驗(yàn)室也引進(jìn)了一些必要的實(shí)驗(yàn)軟件，但是大多基于實(shí)驗(yàn)計(jì)算，數(shù)據(jù)分散，不能有效的統(tǒng)一。

1 光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)需求分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的需求分析是系統(tǒng)開發(fā)的前提，其決定了系統(tǒng)開發(fā)的框架設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)。缺少系統(tǒng)需求分析，就沒有統(tǒng)一的目標(biāo)和方向，在開發(fā)中會(huì)遇到很多重復(fù)無用的開發(fā)和修改。需要分析階段要為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)做好模型設(shè)計(jì)和虛擬化實(shí)踐設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)與光學(xué)實(shí)驗(yàn)的擬合度。

1.1 系統(tǒng)的必要性分析

1.1.1 管理光學(xué)數(shù)據(jù)的必要性

光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的必要性體現(xiàn)在時(shí)效性、便利性、條理性、存儲(chǔ)時(shí)間長。傳統(tǒng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)方式采用記錄紙，有易損傷、易丟失、難存儲(chǔ)、占空間、檢索困難等缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)很好的解決了上述的問題，可以作為上述問題的一套完整的解決方案。

1.1.2 數(shù)據(jù)檢索的必要性

信息技術(shù)快速更新?lián)Q代。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算帶動(dòng)了信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。就高校的實(shí)驗(yàn)研發(fā)水平而言，信息的快速獲取直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的效率和創(chuàng)新。因此光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢索模塊是必要的。

1.2 系統(tǒng)功能需求分析

1.2.1 用戶管理模塊

在進(jìn)行系統(tǒng)管理過程中，主要涉及的管理活動(dòng)包括用戶管理、權(quán)限管理、日志管理以及數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)用戶管理模塊分為用戶和管理員。分別對(duì)管理員和用戶設(shè)計(jì)不同的管理使用權(quán)限。權(quán)限管理色設(shè)計(jì)首先要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全考慮，保證專人專管，數(shù)據(jù)不泄露，不丟失。

1.2.2 光學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥侄文K

光學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透鶕?jù)仿真實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程和涉及到的關(guān)鍵字段，實(shí)驗(yàn)描述等。設(shè)計(jì)模型通過自定義生成表單加入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)字段，使得實(shí)驗(yàn)定義更加靈活。

1.2.3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢索模塊

針對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和查找。檢索模塊的設(shè)計(jì)目的在于簡(jiǎn)化人工查找，使用數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的便利性，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)查詢?？焖贉?zhǔn)確地定位所需實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)材料。對(duì)此需求必須提速和增加準(zhǔn)確性。

2 光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分為前端功能和后端功能。重點(diǎn)在于后端模塊的開發(fā)。后端實(shí)現(xiàn)用戶、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)欄目等主要模塊。后端模塊構(gòu)成系統(tǒng)整體與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，并組裝數(shù)據(jù)由前端調(diào)用顯示。

2.2 總體功能模塊劃分

光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要是對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，從登陸操作到建立實(shí)驗(yàn)分類，到實(shí)驗(yàn)建模，最后進(jìn)行試驗(yàn)信息的導(dǎo)入等功能。

⑴ 系統(tǒng)管理：模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)和日志等功能管理。系統(tǒng)參數(shù)包括web應(yīng)用常用的title、seo等信息。日志功能管理主要實(shí)現(xiàn)記錄日志[4]。

⑵ 用戶管理：用戶組分為：管理員組和用戶組。管理員組的權(quán)限在于整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)功能管理，主要監(jiān)控和指導(dǎo)相關(guān)進(jìn)行試驗(yàn)人員對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行錄入并審核正確性。也可開放部分權(quán)限和功能模塊給用戶組使用。用戶組主要是查詢系統(tǒng)開放的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取實(shí)驗(yàn)信息。

⑶ 模型管理：實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图锤鶕?jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作過程系統(tǒng)模擬出來的實(shí)驗(yàn)信息。主要是實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息字段，如邁克爾遜實(shí)驗(yàn)中的角度字段。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)旨在通過實(shí)際需求，模擬實(shí)驗(yàn)過程從而總結(jié)出來實(shí)驗(yàn)過程需要的實(shí)驗(yàn)信息、計(jì)算公式以及數(shù)據(jù)關(guān)系，量化實(shí)驗(yàn)信息和數(shù)據(jù)。依據(jù)數(shù)據(jù)庫原理和關(guān)系，建立與實(shí)驗(yàn)操作一致的關(guān)系映射。使其解決真正需求問題，并滿足系統(tǒng)使用人員的操作要求，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并提升數(shù)據(jù)精確度。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的原則在于結(jié)構(gòu)性和事務(wù)性。保證結(jié)構(gòu)完整，數(shù)據(jù)變化一致。結(jié)構(gòu)性的設(shè)計(jì)要遵循數(shù)據(jù)庫要求，遵循光學(xué)實(shí)驗(yàn)個(gè)性化的結(jié)構(gòu)。事務(wù)性在于原子性、一致性、分離性、持久性這四個(gè)特性。

3.2 數(shù)據(jù)庫需求分析

根據(jù)需求表提取要存儲(chǔ)的相關(guān)實(shí)體的信息，以及某個(gè)存儲(chǔ)實(shí)體的哪些具體重要的信息，組建一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的映射關(guān)系。本光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)管理人員、上傳人員、瀏覽人員等對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)體的增加、刪除、更改、查找等操作。數(shù)據(jù)庫必須滿足相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入，內(nèi)部數(shù)據(jù)的更改等要求。數(shù)據(jù)實(shí)體如下。

⑴ 實(shí)驗(yàn)信息：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)自定義參數(shù)、實(shí)驗(yàn)附件材料等。

⑵ 用戶信息：用戶名、密碼、分組、權(quán)限。

⑶ 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停簩?shí)驗(yàn)字段、實(shí)驗(yàn)過程（自定義字段實(shí)現(xiàn)）

⑷ 實(shí)驗(yàn)分類：分類名稱、分類內(nèi)容、分類操作。

⑸ 留言管理：用戶名、內(nèi)容時(shí)間、分類、留言主題。

根據(jù)上述需求分析，設(shè)計(jì)如下數(shù)據(jù)庫物理模型（如圖1）。該物理模型詳細(xì)指定了各數(shù)據(jù)表的字段信息和字段格式，如id為int類型，并指定為主鍵索引。

3.2.1 總數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

總數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則，結(jié)合系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)需求?？闪信e以下主要業(yè)務(wù)邏輯數(shù)據(jù)表，如表1所示。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅?/span>

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅碇饕O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作過程的量化表達(dá)。主要包括實(shí)驗(yàn)信息和自定義實(shí)驗(yàn)字段以及附件信息的信息定義，表中具體設(shè)定了字段的格式和長度等屬性。主要字段如表2所示。

4 光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄入和分類等功能。通過php的編程語言實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯[5]，選擇lunix操作系統(tǒng)，搭建php編譯環(huán)境，通過smarty模板渲染框架與php腳本進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)頁面的渲染和數(shù)據(jù)庫的增刪改查操作[6-7]。

4.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)功能的具體實(shí)現(xiàn)包括實(shí)現(xiàn)過程、實(shí)現(xiàn)效果介紹。

4.1.1 登錄注冊(cè)模塊

用戶進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入登錄注冊(cè)模塊進(jìn)行相關(guān)操作。注冊(cè)登錄之后方便后臺(tái)管理員進(jìn)行人員記錄。注冊(cè)需要輸入用戶名、密碼、昵稱等字段信息。頁面如2所示。

4.1.2 數(shù)據(jù)檢索模塊

數(shù)據(jù)檢索模塊主要針對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速定位檢索。該模塊的作用可設(shè)計(jì)為用戶搜索、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)搜索、分類搜索等。實(shí)現(xiàn)頁面如3所示。

5 結(jié)束語

本文通過分析光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理軟件發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)出光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)需求。通過需求模型的建立和模擬，進(jìn)而創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫物理模型，生成數(shù)據(jù)庫字段映射關(guān)聯(lián)表。根據(jù)需求設(shè)計(jì)出頁面和后端業(yè)務(wù)邏輯處理。系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試投入運(yùn)行，可降低人力成本，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的效率，且便于數(shù)據(jù)后期數(shù)據(jù)檢索和存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室需要信息化的管理，本研究旨在為管理瘦身，為數(shù)據(jù)上保險(xiǎn)，為科研助力。本光學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可為其他實(shí)驗(yàn)室提供參考。

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