實驗設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計及其Java實現(xiàn)

江唯青

關(guān)鍵詞：Swing；JavaBean；MySQL；實驗設(shè)備管理

0 引言

隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，大數(shù)據(jù)已逐漸進(jìn)入人們的生活以及工作中，各種信息的記錄備份已經(jīng)漸漸脫離了用紙和筆記錄，對于高校的實驗室設(shè)備管理而言，隨著教學(xué)規(guī)模的不斷擴大，設(shè)備的更新?lián)Q代必然帶來的就是過大信息量的存儲和管理問題。目前，由于實驗室工作繁雜、資料眾多，很多高校的實驗設(shè)備管理工作還存在著許多問題。如實驗室缺乏統(tǒng)一管理、人員信息不完善、設(shè)備調(diào)度記錄上存在重復(fù)等不規(guī)范現(xiàn)象；設(shè)備信息的透明度低，致使利用率不高；由于歷史或人為的因素，致使設(shè)備賬目不相符等問題。解決這些問題的關(guān)鍵在于要充分利用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)，建立一個完善的設(shè)備信息化管理系統(tǒng)，使設(shè)備的管理規(guī)范化，從而提高高校的設(shè)備信息管理的效率[1]。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計

1.1 系統(tǒng)功能分析

實驗設(shè)備管理通常需要滿足三個大方面的需求，即消息提醒、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理。其中，消息管理主要為了在設(shè)備維護(hù)和更新過程中能夠及時提醒管理人員；設(shè)備管理主要實現(xiàn)設(shè)備本身信息的維護(hù)；系統(tǒng)管理主要實現(xiàn)基于角色和用戶的管理權(quán)限控制。針對三個方面的需求，本文設(shè)計了三個對應(yīng)的模塊，每個功能模塊進(jìn)行了細(xì)分功能的設(shè)計，具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 消息提醒模塊

該模塊主要包括三個模塊，即申請、待審核和已審核。每個實驗員在進(jìn)行設(shè)備管理操作前先需要提出申請，申請信息會自動提交到系統(tǒng)管理員處審核。當(dāng)實驗員對設(shè)備進(jìn)行管理操作時（領(lǐng)用、借用、報廢、報修），需要經(jīng)過管理員審批（審核通過或者駁回），當(dāng)實驗員提交調(diào)度申請后，管理員可在待審核界面查看具體的申請信息，然后進(jìn)行審批，填寫審批意見。當(dāng)管理員對實驗員提交的設(shè)備調(diào)度申請審批完成后，可在已審核界面查看自己的審核記錄。實驗員提交了設(shè)備調(diào)度申請后，可在“我的申請”界面查看自己提交的申請。

1.3 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理是系統(tǒng)的核心模塊，包括的管理操作有設(shè)備錄入、設(shè)備領(lǐng)取、設(shè)備借用、設(shè)備保修、設(shè)備報廢。其中，每個設(shè)備都設(shè)置了相應(yīng)的二維碼進(jìn)行高效、快捷管理及跟蹤。

1） 設(shè)備錄入：設(shè)備錄入界面可對設(shè)備信息進(jìn)行增（添加設(shè)備）、刪（刪除設(shè)備）、改（編輯設(shè)備）、查（根據(jù)查詢文本框中輸入的內(nèi)容查詢設(shè)備信息）以及設(shè)備信息的導(dǎo)入導(dǎo)出操作。

2） 設(shè)備領(lǐng)?。河捎谛落浫氲脑O(shè)備存在于實驗室中，只有在需要時進(jìn)行領(lǐng)取才會分配到對應(yīng)的實驗室中，對于管理員和實驗員在此界面顯示的信息有所不同，管理員可在此界面審核所有的領(lǐng)用申請，實驗員則在此頁面進(jìn)行領(lǐng)取申請，填寫領(lǐng)取信息。

3） 設(shè)備借用：管理員在此界面查看所有實驗員的設(shè)備借用申請信息，填寫審批意見，進(jìn)行審批，判斷是否同意借用，同意借用則標(biāo)記設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)為借用中，駁回則標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)為未領(lǐng)取，并給申請人發(fā)送消息，實驗員可在此界面進(jìn)行設(shè)備借用申請。

4） 設(shè)備報修：管理員在此界面查看所有實驗員的設(shè)備報修申請信息，填寫審批意見，進(jìn)行審批，判斷是否同意借用，同意報修則標(biāo)記設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)為報修中，駁回則標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)為報修前的狀態(tài)，并給申請人發(fā)送消息，實驗員可在此界面進(jìn)行設(shè)備報修申請。

5） 設(shè)備報廢：管理員在此界面查看所有實驗員的設(shè)備報廢申請信息，填寫審批意見，進(jìn)行審批，判斷是否同意借用，同意報廢則標(biāo)記設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)為已報廢，駁回則標(biāo)記當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)為報廢前的狀態(tài)，并給申請人發(fā)送消息，實驗員可在此界面進(jìn)行設(shè)備報廢申請。

6） 設(shè)備二維碼：按自定義協(xié)議模式生成二維碼的技術(shù)，在很多實際場景中得到廣泛應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于設(shè)備管理中[2]。文利用二維碼技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的唯一標(biāo)識，對設(shè)備的日常維護(hù)管理進(jìn)行跟蹤。二維碼設(shè)計如圖2所示。

生成該二維碼的協(xié)議字符串格式為“實驗室名稱| 設(shè)備名稱|設(shè)備編號|啟用時間”，圖2示例表示的內(nèi)容為“1號實驗室|臺式電腦|16|2023-5-12”。

1.4 系統(tǒng)管理模塊

1） 實驗室管理：對實驗室信息的管理，主要是對實驗室信息進(jìn)行增刪改查。

2） 角色管理：對角色信息進(jìn)行增刪改，將用戶劃分為不同角色，在界面顯示中根據(jù)用戶所屬角色不同進(jìn)行不同信息顯示。系統(tǒng)角色分為兩類：管理員、實驗室主任和實驗員。

3） 人員管理：實現(xiàn)查看所有人員信息，添加人員、編輯人員信息、刪除人員和按條件查詢相應(yīng)用戶。

4） 權(quán)限管理：系統(tǒng)中涉及多種角色，每種角色對應(yīng)多個用戶，每種角色用戶對實驗設(shè)備的管理具有不同的權(quán)限。本文采用了RBAC的模式進(jìn)行了權(quán)限控制設(shè)計[3]，對系統(tǒng)中的用戶進(jìn)行動態(tài)權(quán)限管理。

2 數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)庫分析

數(shù)據(jù)庫是信息的集合，一個完善的數(shù)據(jù)庫可以大大提高系統(tǒng)的運行效率，因此在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時應(yīng)該注意：在概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計時遵守第三范式，降低范式標(biāo)準(zhǔn)的工作放到物理數(shù)據(jù)模型設(shè)計時考慮，嚴(yán)格遵守數(shù)據(jù)庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，合理地減少數(shù)據(jù)冗余。

2.2 數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計

根據(jù)對系統(tǒng)的需求分析，本系統(tǒng)主要包括五個實體型，分別為用戶、角色、功能權(quán)限、實驗室和設(shè)備。根據(jù)各實體型之間的語義關(guān)系，設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫概念模型，如圖3所示，其中各實體型不僅給出了主要屬性，同時給出了實體型之間的對應(yīng)關(guān)系。

本文基于RBAC模式的權(quán)限控制設(shè)計了實驗室管理系統(tǒng)，將系統(tǒng)中的每種操作設(shè)計成權(quán)限，每個用戶對應(yīng)一種角色，每個角色包含多個用戶。系統(tǒng)功能權(quán)限與角色之間是多對多的關(guān)系，即一個角色包含多個功能權(quán)限，一種權(quán)限可對應(yīng)多個角色，用戶的權(quán)限來自相應(yīng)的角色。設(shè)備和用戶之間是管理關(guān)系，每個用戶可根據(jù)權(quán)限操作多個設(shè)備，設(shè)備在不同時間可由不同用戶進(jìn)行操作。

2.3 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計

由數(shù)據(jù)庫概念模型生成邏輯模型，最終生成物理模型和數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中包含8 張表，如表1 所示。

由于全部表中字段信息較多，這里僅以設(shè)備信息表為例，給出具體的字段設(shè)計描述，如表2所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)技術(shù)

本文實驗設(shè)備管理系統(tǒng)采用圖形化用戶界面設(shè)計，對于用戶而言圖形化界面視覺上更容易接受。Swing是開發(fā)Java圖形化界面程序的工具包。提供了創(chuàng)建圖形化界面的組件，使用Swing開發(fā)只需用少量的代碼就可以利用Swing的模塊化組件來創(chuàng)建內(nèi)容豐富、美觀的用戶操作界面[4-5]。

系統(tǒng)開發(fā)語言采用Java語言。Java語言是由sun 公司開發(fā)而成的新一代編程語言，采用面向?qū)ο蟮乃枷隱6]，Java語言編寫的項目可以在不同的操作系統(tǒng)上運行，真正意義上實現(xiàn)了一次編程到處執(zhí)行的構(gòu)想。

系統(tǒng)后臺存儲數(shù)據(jù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫，它是一種關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是一個開放源碼的小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。MySQL的高并發(fā)存取能力較好，安裝以及使用簡便快捷[7]。

3.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

實驗設(shè)備管理的三大模塊按照軟件工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計，本文給出2個代表功能實現(xiàn)，即系統(tǒng)主界面和消息提醒中的設(shè)備操作維護(hù)中的審核界面，分別如圖4和圖5所示。

系統(tǒng)操作首頁主要由三部分組成，分別是：頭部容器（TopPanel） 、左部容器（LeftPanel） 、右部容器（RightJpanel） 。

1） 頭部容器：主要是顯示當(dāng)前日期及動態(tài)時間，當(dāng)前登錄的用戶名，退出、重新登錄和修改密碼組成。頭部頁面信息是固定的，不會隨著不同的操作而變化。

2） 左部容器：通過JTree組件顯示樹形操作提示菜單，操作菜單會根據(jù)當(dāng)前登錄人所屬角色不同顯示不同菜單選項。

3） 右部容器：主要對左部樹形操作提示菜單中選中的操作進(jìn)行響應(yīng)，顯示對應(yīng)的設(shè)備或人員信息，菜單欄中選中的操作會在右部容器頂部顯示。

設(shè)備每次維護(hù)和管理，如領(lǐng)用、報修、報廢等操作需要實驗員提交系統(tǒng)管理員審核。在設(shè)備管理維護(hù)記錄中選中一條記錄，點擊審核按鈕，則彈出審核設(shè)備信息頁面供管理員查看申請信息，填寫審核相應(yīng)的審核意見，如圖5所示。

同時，為方便數(shù)據(jù)維護(hù)，系統(tǒng)專門設(shè)計了數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel表格中。

4 結(jié)束語

實驗設(shè)備作為高校固定資產(chǎn)的一個重要組成部分，實現(xiàn)高效、便捷的信息化管理有重要意義和價值。本文在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，對實驗設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，利用Java語言中圖形化界面設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)了整個系統(tǒng)。其中，利用二維碼技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)備維護(hù)和管理的跟蹤，提高了實際管理的效率和便捷性。