高校大型仪器设备共享平台的设计与实现

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摘要：文章分析了高校大型仪器设备的使用现状和目前大型仪器设备共享平台的研究状况。提出了通过信息化管理手段来提高大型仪器设备的利用率的方法。根据系统的功能需求，讨论了平台的数据库设计和功能设计，并使用LAMP技术开发了一个基于Web的大型仪器设备共享平台。

关键词：大型仪器设备；共享平台；数据库设计；LAMP

1. 大型仪器设备使用现状

近年来，国家不断加大对科研投入的力度，一方面，大型仪器设备数量越来越多，有限的教育投入还不能满足社会日益增长的需求；另一方面现有仪器设备效益没有充分发挥。教育部直属高校40万元以上仪器设备使用状况调查显示， 良好状态约占三分之一， 三分之二的仪器设备的使用效益还有待提高，综合效益偏低的设备约占三分之一左右[1]。大型仪器设备使用效率和效益不高，需要通过管理手段来提高设备的利用率。

据CNKI中国知网检索统计，1997-2011年针对高校大型仪器设备共享研究的文献共有64篇，但有关共享信息平台构建的研究只有3篇，大约在5%左右[2]，因此，针对目前一方面对大型仪器需求的增长，另一方面现有的大型仪器利用率低下的问题，就其原因，还是管理理念、共享机制和信息化的管理手段方面存在问题[3]，对于大型仪器共享机制的研究已经较多，本文就采用信息化管理手段，采用先进的开发方法，构建共享平台进行阐述，开发基于网络环境的大型仪器设备开放共享软件系统，实现大型仪器设备的信息查询、预约使用、效益考核等功能，可将所有的开放共享的仪器设备全部纳入其中，供校内外用户方便快捷地使用，这对提高设备使用率，缓解教育资源供求矛盾，具有十分重要的现实意义。

2 大型仪器设备共享平台的需求分析

2.1 平台的功能需求

高校大型仪器大多分散安装在学校各部门，为了提高共享使用效率，建立了大型仪器共享使用的网络信息系统，通过网络的形式将学校可供共享的大型仪器设备统一到这个平台上来，实现了分散设备的虚拟集中管理，将共享仪器设备的性能、应用领域、存放部门、管理人员、联系电话、收费标准、预约使用方法等详细信息在网上公布[4]，方便用户的实时查询及相关资料下载，因此，共享平台必须具备大型仪器设备的基本信息模块、设备信息录入模块、网上预约模块、效益评价模块、服务反馈模块、信息交流模块等功能，通过建立大型仪器设备共享平台，采用网络化的管理方法，提高大型设备共享服务的水平。

2.2平台的角色定义

根据共享平台实际的应用需求，系统的用户角色分为四类，分别是未注册用户，可以查询、浏览仪器信息，但不能预约；注册用户，可以查询、浏览仪器信息，并且可以对开放的仪器进行预约；学院管理员，可以在注册用户的功能基础上，对本学院的仪器进行添加、删除、修改，可以浏览查询本学院的仪器的预约情况；设备处管理员，可以完成系统的所有功能，包括分类管理、仪器管理、预约管理、服务管理、友情链接、用户管理、公告管理、数据备份等所有的功能。

3 大型仪器设备共享平台的设计

3.1 平台的功能设计

平台的系统分为前台和后台两部分。前台主要是面向未注册用户和注册用户，主要有平台信息显示模块（包括公告信息、服务指南、最新入网设备等）、设备信息查询模块、设备预约模块、平台用户交流模块等，用户交流模块可供用户在平台上就设备使用情况进行咨询、交流。后台管理功能主要面向学院管理员和设备处管理员，用来完成相应的管理功能。后台管理功能主要有分类管理、仪器管理、预约管理、用户管理、系统管理等功能，其中分类管理，完成一级分类、二级分类的增加、删除、修改、查询功能，仪器管理完成仪器设备的增加、修改、删除、查询功能。预约管理是面向管理员用户的，为管理员查询入网设备共享使用情况进行查询，学院管理员可查询本学院共享设备的预约使用情况，设备处管理员可查询全校的入网的仪器设备预约使用情况。用户管理是面向设备处管理员的，可对系统中所有的用户进行增删改查。系统管理功能主要有前台页面显示信息管理，学校二级管理部门的管理，系统数据备份等功能，其中前台页面显示信息服务管理包括平台的服务介绍、服务指南的修改和删除、平台公告信息增删改功能、平台的友情链接的增删改，数据备份功能，为了保证系统数据的安全，管理员需要定期备份系统数据，避免系统出现故障时，数据丢失。如图1所示为共享平台的功能图。

3.2平台的数据库设计

对于一个基于web应用系统来说，数据库设计的好坏直接影响到整个系统的性能，甚至关系到整个系统的成败[5]。因此，根据共享平台的功能，在进行数据库设计时，就要考虑到系统的运行效率，注意数据库对象命名的规范和字段类型、宽度的选择，为保证数据的一致性和完整性，必须遵循一定的设计步骤、范式理论和基本原则，避免数据冗余和修改、插入、删除异常[6]。此外，恰当使用索引，索引能够提高系统的性能，保证数据库表中数据的唯一性并加快数据的检索速度。因此，为了提高运行效率，适当保留冗余数据，在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点[7]。表1是根据上述原则，为共享平台设计的

4大型仪器设备共享平台的实现

4.1 平台的体系结构

大型仪器设备开放共享平台，采用 B/S三层结构模型进行开发，分为数据层、服务器层和客户端层，如图2为平台的体系结构模型。B/S结构是Web兴起后的一种网络结构模式，这种模式将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，客户端采用通用的网络浏览器，浏览器通过Web Server同数据库进行数据交互，用户界面全部为Web页面，所有界面的呈现和操作都是通过浏览器将数据发送到Web服务器，向Web服务器提交请求并与数据库服务器连接，对用户请求进行处理后，将处理结果通过网络再返回浏览器[8]。这种模式简化了系统的开发、维护和使用，是信息系统架构的趋势。