基于二維碼的開放實驗室預約管理系統(tǒng)設計

高林鈞 常 瑞 張恩迪 陳雨飛

（南通理工學院 機械工程學院，南通 226000）

開放實驗室是高教教學活動中的重要組成部分，是科研教學活動的重要載體，是鍛煉和提高學生實踐動手能力、創(chuàng)新能力的重要場地[1-2]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，各種新手段、新技術被廣泛應用于高校教學。傳統(tǒng)的開放實驗室預約使用方法是學生通過查詢課表或現(xiàn)場查詢實驗室使用情況，與實驗室管理員通信聯(lián)系，并登記確認完成開放實驗室的預約。這種方式效率低，在一定程度上影響了學生參加開放實驗項目的積極性，也加重了實驗室管理人員的管理難度[3-4]。因此，借助互聯(lián)網(wǎng)技術設計了一款符合實際的開放實驗室預約管理系統(tǒng)，以提高開放實驗室的使用效率，減少開放實驗室的管理成本。

1 系統(tǒng)總體設計

開放實驗室預約管理系統(tǒng)主要分為預約登記模塊和驗證模塊。預約登記模塊主要為用戶在網(wǎng)站進行注冊與預約等操作。驗證模塊為用戶在門禁系統(tǒng)驗證預約信息，即門禁系統(tǒng)與服務端進行通信，驗證用戶預約信息。設計采用二維碼作為預約信息的載體和驗證形式?；诙S碼的開放實驗室預約管理系統(tǒng)工作流程，如圖1 所示。用戶通過電腦網(wǎng)頁或者手機端訪問網(wǎng)站，注冊使用賬號，在開放實驗室預約管理系統(tǒng)中查找相關開放實驗室的空閑狀態(tài)情況，對需要使用的實驗室進行登記預約，并將預約使用者、使用教室以及使用時間等信息生成二維碼[5]。用戶獲得二維碼，可以將二維碼視為開啟實驗室門禁的鑰匙。門禁識別二維碼與服務器系統(tǒng)中的預約信息進行驗證，驗證通過則門禁開啟，驗證失敗則提示用戶驗證失敗等信息。用戶實驗結束后掃碼離開。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 網(wǎng)站設計

開放實驗室預約管理系統(tǒng)的線上網(wǎng)站采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構進行設計，主要分為用戶模塊、實驗室模塊以及實驗室管理員模塊。本系統(tǒng)有實驗室管理員、教師和學生3 類用戶。根據(jù)用戶角色的不同，設置相應的權限，主要實現(xiàn)的功能有用戶的注冊與登錄、實驗室狀態(tài)記錄、提交預約、預約管理、個人信息維護以及實驗室管理員審核等。網(wǎng)站功能結構圖如圖2 所示。

用戶登錄管理系統(tǒng)查看當前開放實驗室的使用狀態(tài)，選擇滿足自身使用需求的實驗室，選擇預約時間段，確認預約信息并提交申請。實驗室管理員登錄管理系統(tǒng)，根據(jù)申請人的提交時間、實驗室是否滿足開放要求等綜合因素，審核開放實驗室申請需求。如果用戶通過審核，用戶從系統(tǒng)中得到門禁授權的二維碼。網(wǎng)站支持電腦網(wǎng)頁和手機網(wǎng)頁登錄兩種訪問方式，使用方便。

2.2 數(shù)據(jù)庫設計

網(wǎng)站采用MySQL 數(shù)據(jù)庫存儲和管理數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫設計至關重要。為了便于管理系統(tǒng)的管理與運行效率，數(shù)據(jù)庫設計了用戶信息表、預約登記表、實驗室信息表以及實驗室管理員信息表。用戶信息表存儲用戶等相關信息，如用戶姓名、班級、學號及密碼等。預約登記表存儲實驗室預約記錄等相關信息，如實驗室當前預約情況、實驗室預約審核、實驗室預約驗證及實驗室預約完成狀態(tài)等。其中：實驗室當前預約情況是指用戶預約實驗室當前是否處于被用戶預約狀態(tài)；實驗室預約審核是指該實驗室是否通過管理員審核狀態(tài)；實驗室預約驗證是指用戶獲得的預約二維碼是否通過門禁驗證狀態(tài)；實驗室預約完成狀態(tài)是指用戶使用完實驗室是否掃碼離開。實驗室信息表存儲實驗室相關信息，如實驗室名稱和地點等。實驗室管理員信息表存儲管理員相關信息，如實驗室管理員姓名和聯(lián)系方式等[6]。

2.3 硬件設計

硬件采用STM32 作為主控芯片，主控芯片部分電路如圖3 所示。二維碼識別模塊采用GM65 二維碼模塊，與服務器數(shù)據(jù)無線連接采用ESP8266 模塊。GM65 二維碼模塊用來進行用戶預約開放實驗室二維碼識別，進行支持通用的二維碼使用，可以直接識別手機中的二維碼信息。ESP8266 模塊用來與服務器端數(shù)據(jù)進行通信，驗證用戶預約開放實驗室信息。GM65 二維碼識別模塊與ESP8266 模塊，通過串口通信方式進行連接。GM65 二維碼識別模塊掃描用戶預約實驗室使用的二維碼，將數(shù)據(jù)發(fā)送給ESP8266 模塊。ESP8266 模塊通過無線傳輸方式與服務器端的用戶預約實驗室使用登記信息進行驗證，驗證當前用戶是否進行了該實驗室的預約。若驗證通過，則門禁系統(tǒng)開啟，用戶可進入實驗室[7-8]。

3 結語

本文完成了基于二維碼的開放實驗室預約管理系統(tǒng)設計，為學校進行開放實驗室管理提供了便捷的技術支持。該系統(tǒng)通過在線預約和網(wǎng)絡驗證，實現(xiàn)對開放實驗室的高效管理，具有操作簡便和良好的穩(wěn)定性，可有效解決傳統(tǒng)人工方式預約實驗室效率低和實驗室預約存在沖突等問題。