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高校实验室信息管理系统设计与实现

作者：张斯琪 王剑

来源：《电脑知识与技术》2014年第33期

摘要：高校实验室是人才培养、学科建设和科学研究的重要基地，发挥着不可替代的作用，信息化管理模式具有技术先进、功能强大、操作简单、可数据共享等特点，该文通过对高校实验室信息管理系统（ULIMS）进行设计与实现，阐述了系统各模块功能，设计了相应的数据库系统及接口，有效的促进实验室信息资源的利用，也为各教育管理部门进行决策提供准确依据和可靠的信息支持。

关键词：高校实验室信息管理系统；ULIMS；B/S和C/S混合体系结构；JDBC数据库接口

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）33-7892-03

随着我国高等教育制度改革的不断深化，各高校的办学规模逐步的扩大，国家对于创造性人才的培养日益重视，实践教学的比重日益提高，高校实验室成为人才培养、学科建设和科学研究的重要基地，发挥着不可替代的作用。如何进行实验室资源的有效管理和利用，为广大师生提供更好的服务，一直是实验室管理人员面临的重要课题。信息化管理模式具有技术先进、功能强大、操作简单、可数据共享等特点，因此，高校实验室信息管理系统的研发和应用具有重要的现实意义。 1 ULIMS发展背景 1.1定义

高校实验室信息管理系统（University Laboratory information Management System） 即ULIMS，是一种采用科学管理思想以及先进的信息化技术，立足于实验研究和实验教学，将高校实验室各种设备及相关信息，进行有效的管理和应用的信息管理系统。 1.2发展现状

目前，实验室信息管理系统已经成为西方一些大型实验室中实现全质量控制的核心[2]。而国内对于实验室管理工作相对于发达国家是滞后的。高校实验室在国内实验科研和实验教学中发挥着重要的作用，但学校实验室多存在课程安排效率较低、实验数据更新不及时、实验设备管理混乱等现象，开发一套较为完备的高校实验室信息管理系统已势在必行。

本文从高校院级实验室运行管理情况出发，利用校园网资源，构建了适用于高校院级实验室的实验室信息管理系统，对实验设备、实验数据、实验课程、实验项目、实验人员等进行统一管理，以提高各项实验室资源的利用效率，使实验室能够更好地为教学和科研工作服务。

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2 ULIMS系统设计 2.1体系结构设计

本系统采用B/S与C/S混合架构模式，在信息的发布与远程交互时利用Internet的优点采用B/S模式，在处理对安全性要求较高或计算量较大的数据时采用C/S模式，这两种模式的结合体系构架同时兼顾了B/S和C/S结构的特点，一方面满足了用户远程浏览、查询、交互的功能，另一方面又满足了数据处理和实验室各项事务处理的功能。B/S 与 C/S 混合体系结构是一种典型的异构体系结构，B/S模式与C/S模式相结合、分布式处理与集中式处理相结合的架构，既具有较高的实时性、高效性，又具有突出的稳定性和可扩展性。

如图1所示，本系统采用B/S和C/S混合体系结构模式，系统管理员、教师和具有对应权限的其他实验人员采用C/S模式，具有交互性较强，数据查询修改的响应速度快，数据安全性较高；同时，教师也可以采用B/S模式访问系统，方便与系统进行实时交互，与学生在线交流等，但相应的权限就会变小，以保证数据和系统安全；学生访问系统的方式，采用B/S模式，系统安装、修改和维护全在服务器端解决，学生在使用系统时，仅仅需要一个浏览器便可访问，真正达到了\零客户端\的功能，轻松方便。 2.2功能模块设计 2.2.1 实验室日常管理模块

该模块主要包括资产设备管理、实验室文件管理、统计分析管理和系统运维管理四个部分。其中，实验室文件管理模块，主要包括管理实验室文件、实验室各类规章等，实现实验室无纸化办公；统计分析管理模块，主要包括统计分析和生成报表功能，可随时对实验数据、实验项目等信息进行查询和打印，为教学和科研提供帮助，提高统计数据的准确性，减少环节，同时减少出错的机会。 2.2.1.1资产设备管理

该模块主要包括实验室设备基础数据管理、设备维修管理、设备使用管理及家具基础数据管理模块。实验室设备基础数据管理是开展实验教学课程的基础，根据实验设备的基础数据可以进行实验课程人员的统筹安排，确定课时人次。实验室设备基础数据管理主要包括各项设备信息，包括名称、规格、数量、单价、厂家、购置日期、保修期，还包括各类操作系统级软件的相关信息，可以进行查询、增加、删除、修改等功能。设备维修管理和使用管理模块可以对实验室设备的维修、借用等相关信息进行登记和查询。家具基础数据管理模块可以对实验室家具相关信息进行管理。 2.2.1.2系统运维管理

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该模块主要包括系统维护、数据维护、用户管理等功能。其中系统维护包括系统的参数设置及代码的维护，改正系统在使用过程中异常及错误。数据维护主要包括数据内容的维护（无错漏、无冗余、无有害数据）、数据更新、数据逻辑一致性等方面的维护。用户管理模块主要实现管理员对用户信息的添加、删除及修改，包括教师和学生的基本信息，并可以查看用户信息列表，对新增用户进行密码初始化。还包括根据用户对象，设置不同等级的权限从而进行系统的访问及操作。

2.2.3实验教学管理模块

该模块主要包括实验课程项目管理、实验课程管理、教学大纲管理、实验考试评分。实验项目管理包括实验课程项目和竞赛项目，其中实验课程项目包括课程名称、上课班级、任课教师、选课人数等课程信息的查询、增加、修改和删除。竞赛项目包括竞赛名称、指导教师、项目组成员等信息的查询、增加、修改和删除。实验课程管理模块可按照所需条件进行查询，并能够对所需选项生成实验室课表进行导出和打印。教学大纲管理包括实验教学大纲查询、上传和下载的功能。实验考试评分包括实验考试题目、评分和总结等。 2.2.4学生信息管理模块

该模块主要包括实验选课功能、实验课件学习功能和模拟实验功能。实验选课功能为学生提供不同的实验课程的选择，可以根据所选课程或学分自由选择部分实验实践课。实验课件学习功能是教师为每项实验提供的教学课件，学生登录系统后可以在线观看学习。对于具有危险性或难度较大的实验，模拟实验功能为学生提供在线模拟实验功能，可以有效的提高学生对该知识点的掌握程度，降低危险，提高安全系数。 3 ULIMS系统实现

数据库设计是实验室信息管理系统开发的重要组成部分，是系统各部分紧密联系的关键所在。数据库将大量数据按照一定的模式组织起来，完成存储、维护、检索等功能，实现及时准确获取所需信息的目的。

由图1，教师办公电脑和学生电脑均可通过校园网或internet网访问本系统，所以网络化的ULIMS实质是通过intranet或internet网络，由web服务器处理客户端的需求，并与数据库进行数据交换，即B/S实现异地Web访问信息数据库。同时，ULIMS应用软件平台在C/S服务器端由运行于应用服务器和相应的数据库系统组成。 3.1开发环境及工具

本系统采用SQL Server企业级数据库，其性能稳定、功能丰富，具有较好的安全机制和认证模式，可以通过设置数据库用户访问权限，提高系统的稳定性和安全性[4-5]。选择Windows 2008 Server R2作为操作系统平台，客户端或浏览器端需要Web浏览器的支持，并开放cookie功能。ULIMS使用QT开发人机交互界面以及后台服务程序，Qt 的良好封装机制使