实验室管理系统设计与实现研究

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摘要：

针对放型实验室管理中存在的问题，提出一套规范实验室管理、提高工作效率的解决方案。并在充分分其需求基础上，设计并实现了采用B/S、C/S混合架构的开放型实验室智能管理系统，实现自主预约、智能化管理，从而降低管理难度，提高实验室资源利用率。

关键词：

管理信息系统；RFID；实验室管理；系统分析；系统设计

开放型实验室，即指在完成正常教学前提下，面向学生开放使用现有仪器设备、环境条件等资源的实验室。开放型实验室有助于吸引学生利用课余时间到进行实验、发明、创造活动，提高学生的动手能力和创新实践能力，促进学生“文理双修”。但开放型实验室管理中，实验人员、时间的不确定，实验内容的不统一，实验仪器的安全难保证，给实验教学和资产安全管理增加了很大负担，在某种程度上制约了开放实验室的建设与发展。因而，我们迫切需要一套与上述现代教学管理相适应的实验室管理系统，保证实验室开放工作能规范有序地进行。

1需求分析

1.1可行性分析

开放性实验室管理系统，能使得管理员实现对实验室自动化管理，教师、学生自由进行实验，从而提高实验室及仪器设备的利用率、增加学生自主实验的机会，同时管理信息系统的利用，也将减轻了实验员、教师的工作负担，提高工作效率。本系统采用C/S、B/S模式相结合的方法，既方便不同用户的信息共享，有能落实到课、实验情况；选取WPF、和EntityFramework等成熟技术开发，相关平台功能完善，可扩展性佳。综上所述，本系统目标明确，系统设计实用性强，且条件技术成熟，因而切实可行。

1.2开放型实验室的要求分析

开放型实验室是针对于传统实验室实验时间集中、协调困难，面向课内实验、资源利用率低等问题提出的，具体“开放型”即意味着：（1）实验时间自由：实验室对学生及老师全天（8：00~21:00）开放；（2）实验活动自由：对于常规实验课的安排，老师只用提交实验内容、器材等相关安排，并提供相关操作指导说明，学生们以预约方式可自由实验；（3）实验内容自由：学生、教师均可参与到实验内容的定制中来，鼓励开展跨学科、跨专业的创新型、研究型、综合型实验项目；（4）器材（耗材）使用自由：对部分器材（耗材），学生和教师可自主借还。

1.3系统功能分析

为保证实验室的开放性，主要管理流程设计如图1-1所示:对于课内实验，任课教师须先根据自己的时间安排和教学进度向实验中心提出申请，申请内容包括实验内容和所需器材、起止时限、学生；申请通过后，相关学生即自主安排试验时间，凭卡进入到指定实验室、使用实验台。同时，为了辅助实验教学管理，系统可通过整理学生的刷卡记录获得实验的出勤情况和分组情况，包括实验时间、实验内容、同组人员等，并提供实验报告提交和批改功能，即学生在实验操作完成后可以提交实验报告，教师可以下载或在线批改该报告，给出实验成绩。而扩展类实验或学生自主实验，先由实验室管理员公布开放的实验项目信息（实验内容、所用器材、相关操作等）；学生通过系统提交申请，说明实验的内容、方法、所需资源，以便管理员进行监督和指导；后续处理基本同上。实验过程中，管理员应能随时监控实验室的动态，保证能及时给予学生指导和帮助。同时，为方便学生的时间安排，系统提供预约服务——即学生可预先指定自己的实验时间，防止所需实验资源被占用。此外，系统还应具有设备管理功能，将实验室的设备器材分门别类，实施不同的管理措施，保证学校设备安全。同时对部分方便移动、维护简单的设备器材，可实行出借管理制度，如图2-2所示，实验室管理系统主要分三个子系统服务于管理过程的不同阶段。实验室信息管理系统负责实验项目、申请和实验室及设备基本信息管理。实验台管理系统负责申请处理(服务台分配)、实验记录、实验报告的提交和评分。门禁系统用于验证进出人员的身份，实现预约。数据库及同步服务除了存储各种数据，为其他三个子系统提供数据支持，负责处理各种数据同步请求和数据转换。

2数据库设计

根据系统的功能设计，系统数据库设计中定义了用户(包括学生、老师和实验员)、实验楼、实验室、实验台、课程、实验项目、设备七个实体，管理员开放实验室、用户参加实验组、用户预约实验台、用户使用实验室、用户刷卡记录五种关系。本节仅以实验项目相关内容作设计说明。学生和教师均可提出实验项目申请，其中，申请信息包括项目信息，人员信息，设备信息等，表结构设计如表3-1、3-2、3-3所示。（见下页）

3系统实现

3.1技术路线

综合考虑系统的开发周期、适用范围等因素，确定了系统开发的总体路线——选择开发周期较短的VisualStudio2010为开发平台，数据库管理系统则选用具有高实用性、可伸缩性、可靠性与安全性的SQLServer2008；主要应用WPF和EntityFramework框架。(1)WPF是微软推出的基于WindowsVista的用户界面框架，属于.NETFramework3.0的一部分。它具有业务逻辑与UI彻底分离、展示效果绚丽、“属性驱动”触发更加灵活和支持自定绘制等优点。(2)EntityFramework是微软以为基础所发展出来的对象关系对应(O/RMapping)解决方案，其设计保留了高扩展性的同时映射定义灵活，且无须开发人员手工写入映射代码，开发人员对数据库直接操作将大大减少。

3.2系统体系结构

鉴于本系统的功能要求，系统采用基于B/S、C/S混合模式：借助Internet的开放性，教师、学生可随时随地进行申请、预约（取消预约）；管理员可及时查看、编辑、删除实验室配置信息，并公布开放实验项目信息，同时能处理用户请求，维护设备信息、配置实验台、记录出借情况。而利用客户端的安装限制，通过和门禁系统、实验台供电系统的对接，实现预约处理(实验台分配)、出勤记录、报告提交等功能。

4结语

针对开放型实验室管理的业务流程，采用B/S和C/S混合模式，开发了开放型实验室智能管理系统。该系统以实验室管理为核心，联合门禁系统、实验台控制系统，为学校实验课改革提供了全方位的解决方案。系统具有实用性强、开放型与安全性兼顾、用户界面良好等特点。

引用:

[1]袁礼.实验室信息管理系统的设计与实现[D],成都：电子科技大学，2014

[2]陈立君，杨丽艳.高校实验室开放保障和激励机制的研究与探索[J].天津：实验室科学,2008年5期,135—136

[3]周晓光，王晓华．射频识别(RFID)技术原理与应用实例．北京：人民邮电出版社，2006

作者:陈琴 单位:江汉大学文理学院