高校开放实验室管理系统的分析与设计

关键词：开放式实验教学；实验室管理系统；系统分析与设计

摘要：开放式实验教学是高校实验教学改革的方向。利用网络技术建立的网络化开放的实验教学与实验室管理信息平台，可以使实验室开放管理更加信息化、科学化。针对目前高校实验室普遍存在的问题，结合实际需求，从系统架构、功能模块、数据库和安全性等方面进行了全面设计。该设计方案有助于提高高校实验室的管理水平。

1. 介绍

实验室是高校的重要组成部分，是办好高校的基本条件之一。目前，开放实验室建设已成为高校实验室工作的热点，给实验教学管理者带来了更大的挑战。[1] 因此，在开放的网络环境下，迫切需要开发一个能够满足开放实验室管理要求的系统。

实验室管理系统中的常见问题

随着实验设施的不断扩建和实验课程的不断增加，对实验室信息系统的管理提出了更高的要求。目前实验室管理系统普遍存在的问题：

（1） 缺乏对实验室管理人员、技术、环境和实验设备使用的综合管理，缺乏对实验建设投资效益的评价机制；

（2） 在实验室的信息管理中，Excel表格主要作为添加、更新、存储、查询和统计数据的工具。数据操作容易出错，给以后的管理、查询和统计带来困难[2]。

（3） 信息不能通过网络共享。教师和学生不了解实验室和实验设备的使用情况，不了解各实验室的实验要求和操作规程；

（4） 实验室管理者之间、管理者与师生之间、实验室与各级部门之间缺乏沟通；

（5） 不能根据各种查询条件生成各种统计和报表。

要解决这些问题，必须对现有的系统和管理方法进行分析、整合和改造，开发出更加灵活、满足各种需求的开放式实验室管理信息系统。

版权所有copy;2018，作者。亚特兰蒂斯出版社出版。

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3. 开放式实验室管理系统需求分析

3.1公告信息

发布实验教学信息，让用户了解与实验教学相关的最新消息和使用情况。发布的功能仅对管理员可用，管理员可以修改和删除邮件。一般用户都能读到消息[3]。

3.2系统用户登录

用户只能在登录后使用系统功能。系统有三类用户：学生用户、实验室用户和系统管理员用户。学生用户的权限是预约实验、查询所选实验、查看实验项目信息、查询当前课程安排和选课分布、查询成绩、给老师留言、修改个人信息。实验室人员的权限是查询打印预约单、查询具体选课内容、输入学生实验结果、查询学生信息、给学生留言、修改个人信息；系统管理员负责系统管理和维护。

3.3实验项目信息管理

学生可以保留的实验必须是实验室人员已经进行了开放设置的实验项目。开放实验项目的设置包括实验项目、开放时间、课程信息、教师信息等3.4实验预约

学生预约实验是该系统的核心功能。学生选择保留的实验项目信息包括实验室名称、实验项目名称、日期、时间段、实验室位置等

3.5查询预留实验

学生可以随时查询他预定的实验资料。您可以查询实验项目的各个项目，也可以查询所有保留内容。

4. 开放式实验室管理系统的设计

4.1系统架构

第一层：前端客户端浏览器。浏览器使用HTTP协议向WEB服务器发送应用程序，WEB服务器处理客户端的请求并将结果以HTML格式返回给客户端浏览器。[五]

第2层：中间件Web服务器。学校网络服务器由Windows 2010、iis7.0和.net操作平台及管理系统组成，选择实际运行。Web服务器应用ASP。NET技术在服务器端实现动态数据调用，形成动态交互页面，并利用Javascript和.NET控件在客户端实现动态应用页面，起到信息传输中继的作用。

第三层：后台数据库服务器。选用SQL Server 2010，系统采用B/S三层结构，采用ADO。由ASP提供的NET对象。NET访问数据库。

4.2功能模块设计

它由客户端和管理端两大部分组成。客户端由学生用户模块和教师用户模块组成。学生用户模块为学生提供各种在线选课功能。[6] 在实验教学过程中，教师用户模块为学生提供了教学管理的全部功能。

管理端具有实验项目、学生名单、实验课程安排、学生选课记录等查询、添加、删除、修改功能，由教务管理、教学管理、实验预约、绩效管理、系统五个功能模块组成管理层。它还具有三级管理权限，不同级别的管理员具有不同的功能。系统功能框架如图1所示。

图1系统功能图

4.3系统数据库设计

在本系统的数据库设计中，根据系统需求和数据库设计理论，共设计了7个表。主要表和表项如下：

（1） 管理者信息表：主要包括用户名、密码和授权。

（2） 学生信息表：主要包括学生号、班级、姓名、登录密码、选课、电子邮件、电话、备注。

（3） 课程信息表：主要包括课程名称、起始科室编号、课程说明和备注。

（4） 实验楼信息表：主要包括实验楼名称、门牌号、人数。

（5） 实验教室信息表：主要包括实验室名称、门牌号、可容纳人数。

（6） 实验教师信息表：主要包括实验教师的姓名、学号和所教课程。

（7） 学生选课信息表：主要包括选课时间、教师号、课程号、实验号、实验项目号、学生号。

4.4数据库连接和访问

由于系统的每个模块都使用数据库，因此必须处理对数据库的连接和访问。[7] 系统采用多层架构模型，因此需要在调用业务逻辑层的Web服务层和数据访问层之间传递数据库连接字符串。此字符串的连接可以更改，并且不能在系统中的任何级别上进行修复，否则稍后服务器更改时必须更改代码。因此，首先需要在web.config文件中配置这些字符串参数，稍后更改web服务时，维护将非常方便。因此，数据库连接的思想是在web.config中定义以下字符串：

＜add key=“str DBServer”value=”/ ＞

＜add key=“str DBUser”value=“sa”／＞

＜add key=“str DBPwd”value=“123！@ #' /＞

4.5安全设计

（1） 对用户密码进行加密并存储在数据库中，强制用户密码使用强密码，以确保用户提供的密码满足一定的复杂度要求。

（2） 对于用户输入，请在客户端验证输入的类型、长度、格式和范围，以检查数据是否正确。此外，在服务器端验证用户输入，以防止对系统的恶意设计攻击。

（3） 为了防止黑客控制数据，它属于SQL Server存储过程，不使用“内联查询”。这可以大大减少将其他SQL命令插入输入流的尝试次数。每个存储过程还可以分别设置存储权限以提高安全性。

（4） 采用基于窗口的验证和基于角色的验证。[8] 网站是分区的，需要认证的公共访问部分和限制部分，被认证用户的角色不同，可用资源也不同，比如一些教师可以访问的页面学生无法访问。

5. 摘要

计算机技术和信息技术的发展为开放实验室管理提供了一种新的模式：基于网络环境的开放实验室管理模式。同时，校园网的建设为实现这一模式提供了有力的支持。在网络环境下建立的开放式实验室管理系统，完全取代了传统的人工管理模式，有效提高了实验教学的管理水平，体现了实验教学在素质教育中的突出地位，符合现代教学管理的要求。

致谢

这项工作得到了哈尔滨商业大学实践教学改革与研究项目（SJXM2017B003）和国家大学生创新创业培训计划（201710240071）的资助。

工具书类

[1] 浙江河津，徐静。高校实验室资源共享机制的探索与研究[J]。实验室科学，2015，13（6）：132-135。

[2] 吴梅。京津冀地区教育资源共享机制构建初探[J]。天津经济，2014198（11）：14-18。

[3] 高铁刚、张家、马健。教育信息教学资源共享模式基础研究[J]。教育，2012（6）：70-74。

[4] 辛春红。SQL Server数据库安全性研究[J]。信息技术，2009（5）：174-176。

[5] 李春宝，赵炳秀，张牧，数据库系统开发教程——基于SQLServer2005 VB[M]。北京：清华大学出版社，2008年。

[6] 唐成华。高校教学管理信息系统安全性研究[J]。科技创新指南，2009（26）：4-4。

[7] 刘淑云。高校仪器设备管理信息系统的设计与实现[J]。实验室研究与探索，2011，30（1）：174-177。

[8] 肖鹏波，卢延庆。高校开放实验室管理系统的设计与实现[J]。实验科学与技术，2011，9（5）：57-59。

第五届国际制造科学与测量技术前沿会议（FMSMT 2017）

实验室信息管理的设计与实现

化学分析系统

李庆华1，a

¹南昌科技学院，南昌330108，中国aliqinghua@126.com

关键词：实验室信息管理系统；化学分析实验室；B/S架构；PHP；Zend框架；Oracle数据库

抽象的。

随着科学研究领域的发展和深化，以及实验室管理越来越全面和规范，实验室的业务数据和管理数据正以几何级数递增。如何有效地记录、管理和利用这些数据资源已成为一个亟待解决的重要问题。如果仅仅通过人工的分类、整理、分析等手段，显然是不科学、不现实的。在信息技术发展日益成熟的今天，建立实验室信息管理系统，实现各种实验室质量数据的共享采集、处理、快速传输和存储，对实验室的发展具有重要意义。

1. 简介1.1实验室信息管理系统的概念

随着我国国民经济的持续快速发展和人民生活水平的不断提高，公众对产品质量、食品安全、卫生检疫等方面的关注达到了前所未有的高度。在我国，各种检测实验室如雨后春笋般涌现，如：进出口商品质量监督检验、疾病预防控制、环境监测等，农产品检验等大型工业企业和其他专业实验室在国民经济的重要单位都设有大型分析检测实验室，作为检测数据的提供者将起到至关重要的作用。[1] 随着科学研究和生产技术的不断发展，原有的手工管理模式已不适应人们的要求，无论是在分析测试样本数还是周期分析，都对项目和数据的权威性、可靠性提出了更高的要求，实验室信息管理系统（LIMS）就是在这样的背景下产生的。

LIMS特别适用于检测实验室分析各种信息，特别是信息网络管理系统样本的分析。它可以为实验室高效科学的运行和信息的保存、通信和处理平台的定量质量控制以及实验室工作的各个方面；它是计算机技术管理科学和技术分析的结合。它集现代管理理论和计算机技术分析为一体，为技术的新应用

版权所有copy;2017，作者。亚特兰蒂斯出版社出版。

这是CC BY-NC许可下的一篇开放访问文章（http://creativecommons.org/licenses/BY-NC/4.0/）。

对实验室的管理和控制，可以大大提高实验室的管理水平和管理效率。目前，LIMS已经在发达国家得到了广泛的应用，而我国还处于开发应用的初级阶段。

1.2市场需求预测

在我国，LIMS系统应用广泛，适用于制药、石油化工、环保、供水、医疗、矿山、冶金、检疫、海关、烟草、酒类、饮料、食品、商检、电力、教育、科研等单位的分析检测实验室以及其他行业。

据科技部统计，目前我国正在开展社会公正的检测机制，提供共2万多个查获产品类别的数据，覆盖我国产品类别总数的98.8%，包括质检院各级质量监督机构；分别设立出入境检验检疫机构各级检验机构；行业部质检中心（含国家中心、部级中心）、质检站；授权在企业质量检验实验室工作。由于我国社会检测机制的主体是质检部门依法设立的一部分，并经质检部门授权设立各级各类质检机构，共有员工5000余人，约1100万人，净固定资产近百亿元，拥有约33万套设备。[2] 截至2006年1月31日，全国认可实验室已达2431个，其中检测实验室2123个。如何规范实验室人员、设备和业务流程的操作，更好地满足实验室的认证要求，赢得公众的信任，提高实验室的知名度，这是实验室必须考虑的问题。

2。实验室信息管理系统的相关技术

2.1 UML概要

使用UML语言对软件进行描述，可视化过程，构建和构建软件系统的文档。它记录了对所构建系统的决策和理解，可用于理解、设计、配置、维护和控制信息。

随着编程语言的发展，面向对象的编程思想越来越受到人们的认可，成为程序设计方法的主流。同时面向对象分析与设计（OOA/OOD）方法也在逐步深化。研究成果千差万别，出现了各种分析对象系统的思路和方法，也带来了一些问题：各种方法对表面对象的概念、定义和描述有很多相似之处，但又不尽相同，不同方法在理解上的误差，尤其是在符号方面。[3]这种情况给技术交流带来了困难，也不利于新用户选择稳定的建模工具来帮助系统分析和设计。

因此，

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