高校实验设备管理平台的设计与实现

1、PAGE PAGE 27导言目前国内学校实验设备自动化管理水平不是很高，而高校实验设备数量大，种类多，管理难，这给实验设备管理人员带来了极大地负担。为了便于管理人员对实验设备进行有效的管理，详细掌握实验设备的情况、辅助老师决策和解决一些问题，更好的为教学科研服务，开发自己学校的实验设备管理系统必不可少。11 现状分析一个现代化的实验室设备系统在正常运行中总是面对大量的使用者。人工管理既浪费人力物力财力，又容易导致各种错误的发生。为了方便实验室管理，需要开发一个更好更高效的软件来管理。实验室是所有高校、研究机构必不可少的基本构成单位。就某些高校情况看来，目前实验设备管理还处于较原始的手工阶段，缺

2、少一套实用可靠的管理系统软件。随着电气化教学和无纸化办公的一步步完善，利用计算机管理系统管理我校的实验室设备势在必行。因此，本项目拟开发一个实验设备管理系统。本系统将建立一个实验设备管理平台，记录实验室所有的实验设备，并及时反应设备的运转状况，使用情况，以供本科生和研究生及其他试验人员合理的安排实验，达到工作效率的最优。12 可行性分析对系统从技术、经济、操作等方面进行可行性分析是十分必要的一个环节，这对于保证资源的合理使用，避免浪费是十分必要的，也是项目一旦开始以后能顺利进行的必要保证。121 技术可行性本系统前台采用ASP.NET开发技术。ASP.NET完全基于模块与组件，具有很好的可扩展

3、性与可定制性，使用编译型语言(Visual Basic.NET/C#)，从而使得系统性能更高，同时也提供给WEB开发人员更好的灵活性，有效缩短了WEB应用程序的开发周期。数据库系统使用SQL Server 2005。SQL Server 2005是微软公司推出的大型数据库管理系统，建立在成熟而强大的关系模型基础之上，可以很好地支持B/S网络模式。同时还具有功能强大，安全可靠等特点。使用C#作为开发语言。在.NET运行库的支持下，.NET框架的各种优点在C#中表现得淋漓尽致。所以本系统的实现使用ASP.NET技术，采用SQL Server 2005作为数据库系统，使用C#作为开发语言在技术上是可

4、行的。122 操作可行性随着计算机应用的不断深入，越来越多的高校可以借助强有力的资源，自己开发一个系统。本网站的用户主要是学生和老师，对于一般的操作都很熟悉。123 经济可行性 此次开发的实验设备管理平台主要面向校内的学生、老师及管理人员，系统涉及的业务流程相对简单，因此初期的调研投入并不大。而开发这套系统所需的软件工具也是现在较为流行的Visual Studio 2010，工具的获取方式较多。对于系统使用的最终用户学校来说，这种基于Browser/Server模式的应用只需在客户端装有通用的浏览器即可，维护和升级工作都在服务器端进行，不需对客户端进行任何改变，故而大大降低了开发和维护的成本。

5、加之该系统较小，易于维护、可靠性高，该系统在发布使用后不需要大量的人力，物力和财力来维护、扩展及升级。所以这套系统在经济上的开发是可行的。2 需求分析根据实验设备信息管理的基本要求和对高校实验设备网站的了解，得出系统的设计需求如下：实验设备管理网站，要求实现设备信息的自动化更新。管理员添加设备时输入详细信息，老师和学生可以通过注册成为用户，查询设备的信息和预约借用设备等。管理员可以通过系统管理模块，管理整个网站。21 系统综合要求一个系统的设计与实现主要是为了方便管理员的管理和用户的使用方便，从设计到功能的实施到最后的运行都有相应的要求。系统的综合要求包括：系统目标、系统的功能要求、系统运行需

6、求。211 系统目标21世纪以来，人类经济高速发展，人们发生了日新月异的变化，特别是计算机的应用及普及到经济和社会生活的各个领域。使原本旧的管理方法越来越不适应现在社会的发展，学校实验设备管理平台将为学校实验设备的管理和使用带来极大的方便。实验设备管理平台是针对各个独立院系、操作简单、实用的信息管理系统。它的主要任务是实现对实验设备所有日常信息进行管理。涵盖了实验设备信息管理，设备借用记录管理，实验室管理，预约记录管理，个人资料管理等管理功能，实现了用户登录、用户后台管理、数据查询、报表打印、数据备份等功能。本系统结合实验设备具体工作，在设计上具有实用性和延展性。212 系统的功能要求管理员可

7、以根据本人用户名和密码登录系统，可以对实验设备信息进行查询及相关实验设备的使用情况查看。本系统采用了SQL数据库,包括预定设备表、借用设备表、设备信息表、用户表。系统首先必须维护实验室中详细资料的数据表，程序能对该表进行写入和读出数据的操作。系统还有管理员信息表，记录管理员的资料，设置管理员的权限等。(1) 功能需求: 设备预定：实现用户在系统平台上查询库内实验设备的状态及在某一时段的使用状况，若无损坏且未被预定使用，则用户可预定使用。 设备管理：实现现在实验室中的每样设备信息的登记和更改，以及现在的状态是否可用。 设备的借出：按照用户所需设备而给予借出，并在数据库中更改这些设备的使用状态。

8、设备的发布：按照学校新进设备进行如库登记，并在设备信息中显示出来。213 系统运行需求系统运行在支持.NET的WEB服务器环境下，必须满足以下配置：硬件要求：(1) CPU: Intel Pentium III -class 300 MHz以上 (最好Intel Pentium IV-class 2.0GHz) ；(2) 内存: 128 MB以上 (最好512 MB)；(3) 磁盘剩余空间: 50MB以上；软件要求：(1) Microsoft Windows XP 操作系统；(2) SQL Server 2005数据库；(3) Microsoft Visual Studio 2010；(4)

9、IIS5.0以上，安装.NET Framework 2.0；客户机配置要求：Microsoft Internet Explorer 6以上或Firefox浏览器并支持Cookies。22 数据流程分析数据是信息的表达形式，它能被计算机直接输入、处理、存储和输出。一个正确的数据流程是今后新系统用以实现用户需求的保证。现有的数据流程分析一般是通过分层的数据流程图（Data Flow Diagram, DFD）来实现的。数据流图通常由如表1所示的4种基本符号组成，表示数据流、处理、数据存储和数据流的源点/终点。表1数据流图四种成分图表图形符号名称符号说明DNS实体处理数据存储数据流记述系统之外的数据

10、提供或数据获得组织机构或个人，框内为实体名称。记述某种业务的手工或计算机处理。其中，PM区记述处理标号C区记述处理名称记述与处理有关的数据存储，DN区记述存储的标号，S区记述存储数据的名称记述数据流的流动方向，FM记述数据流的名称本网站的数据流图如图1：借用记录表F2待审核登记审核后借用用户D1发布信息D3借用设备D2借用登记F1管理员设备信息表设备信息管理员借用设备图1 网站数据流图23 数据字典 数据字典是对数据流图的说明，主要有以下四类条目：数据流、数据项、数据存储、处理逻辑。(1) 数据项条目数据项是不可再分的数据单位。对数据项的描述通常包括以下内容：数据项目，简述、取值定义。如表2所

11、示：表2数据项目表序号数据项名简述类型1234BianhaoMingchengLeixingbeizhu设备编号设备名称设备类型是否可用nvarcharnvarcharnvarcharnvarchar(2) 数据流条目数据流是数据结构在系统内传输的路径。在数据词典中对数据流的定义要包括：数据流的来源、数据流的去向、数据流的组成等。如表3所示：表3数据流条目表序号数据流名来源去向123设备信息借用登记实验设备借用发布设备信息处理借用设备审核处理实验设备借用处理用户管理员用户(3) 文件条目文件条目是数据保存或保留的地方，也是数据流的来源和去向之一，一般是计算机文档。应包括以下内容：文件名，简述，

12、编号，组成。如表4所示：表4文件条目表序号文件名编号简述组成12设备信息表借用记录表F1F2由管理员发布可借用设备信息提交后的借用登记经管理员的审核后，方可供用户使用设备编号、名称、类型设备编号、名称、类型、是否可用(4) 处理条目在数据字典中，主要是描述处理过程的说明性信息，通常包括以下内容：处理过程名，简述，输入数据流，输出数据流，处理逻辑。如表5所示：表5处理项目表序号处理名编号简述输入数据流输出数据流处理逻辑123设备信息发布借用登记借用设备D1D2D3由管理员发布可借用设备信息用户选择借用的设备用户可以借用设备设备信息借用登记设备借用处理管理员用户管理员设备编号、名称类别等设备编号、

13、名称类别等设备编号、名称类别等3 软件设计这部分主要完成设计软件系统结构和各组成部分之间的相互关系的任务。主要包括总体设计和详细设计两部分。总体设计根据需求分析、用户的要求以及为完善系统而添加的一些功能，可以得到系统的功能模块图。高校实验设备管理平台普通用户实验室预约管理设备借用管理个人信息管理管理员系统管理员管理实验室管理注册用户管理设备信息管理借用记录管理预约记录管理数据备份退出管理预约登记预约查询借用登记借用记录查询管理员用户添加管理员用户查询实验室添加实验室查询设备类别查询设备类别添加设备信息添加设备信息查询图2 功能结构模块图该系统分成管理员和普通用户两大系统模块。整个系统分为实验室

14、预约管理、设备借用管理、个人信息管理、系统管理员管理、实验室管理、注册用户管理、设备信息管理、借用记录管理、预约记录管理、数据库备份、管理员退出管理，共11个模块。(1) 实验室预约管理功能模块主要用于普通用户进行预约实验室的登记和查询。(2) 设备借用管理功能模块主要是用户对可以使用的设备进行借用登记和查询。(3) 个人信息管理功能模块主要是用户对自己信息的查询和修改。(4) 系统管理员管理模块主要用于添加、删除管理员用户和查询管理员信息。(5) 实验室管理模块主要用于实验室的添加和查询。(6) 注册用户管理模块主要用于管理员查看和录入用户信息。 (7) 设备信息管理模块主要用于设备类别和相

15、关信息的查询和添加。(8) 借用记录管理模块主要用于借用记录的查询。(9) 预约记录管理模块主要用于预约记录的查询和修改。(10) 数据备份模块主要用于相关数据的保存以防丢失。(11) 退出管理模块是管理员退出管理系统，到登录界面。32 详细设计详细设计阶段的根本目标是确定应该怎样实现所要求的系统，给出软件模块结构中各个模块的内部过程描述。主要包括代码设计、输出设计、输入设计、处理过程设计、数据库设计、页面设计和安全控制设计。321 代码设计常用的编码类型有数字码和连续码。其中数字码全部代码均用数字09组成，使用方便，简单易记。连续码中的项目按数字顺序编号，优点是简单明了，易于追加，但代码无分

16、类功能。本系统选用较为常用的数字码进行编码。例如，设备的编号(shebeixinxi_bianhao)由六位数字组成，其中前三位为设备所属实验室编号，后三位为设备类别的编号，每个设备的编号都是唯一的。322 输出设计本系统采用ADO组件与后台数据库连接进行数据的传输。本系统主要用到的输出设备为显示器。管理者可以通过查询方式来查看各种信息，如：用户信息，设备信息等，这些信息就作为输出结果显示出来。而最终输出则是通过终端设备（如显示器屏幕、打印机等）向管理者或用户输出的信息。如管理员可以选择将设备信息打印输出。输出的相关信息如下表所示：表6设备信息输出信息列表序号输出内容简述123456设备编号设

17、备名称设备类别设备图片设备进价设备添加时间设备信息的唯一标识设备信息的名称设备的类型设备的外形设备价格设备使用时间323 输入设计输入的作用是提供系统的原始数据，在软件开发过程中输入设计所占的比重较大，一个好的输入设计能提高工作人员的效率从而提高整体业务体系的效率。例如：实验室的添加。表7实验室信息添加输入列表序号名称简述12实验室编号实验室类别使用键盘输入院系的编号，为实验室的唯一标识使用键盘输入实验室类别324 处理过程设计根据本系统具体要求，本系统设计了两种用户，分别为系统管理员和普通用户(学生和老师)。总体流程如下：第一步：管理员录入实验设备的有关信息。 第二步：普通用户通过注册完善个

18、人信息，并预约实验室设备的使用。包括使用时间，实验设备的类别和编号等。 第三步：管理员审核信息并授权用户使用实验设备。第四步：用户使用实验设备。业务处理流程如图所示：管理员登陆用户登录用户登录用户登记借用实验设备管理员录入实验设备信息管理员审核使用实验设备图3 业务流程处理图325 数据库设计建立数据库及其应用系统，是为了有效地收集、存储、操作和管理数据，数据库设计主要包括概念设计和逻辑设计。(1) 概念设计得到以上数据项和数据结构以后，就可以设计出实际的数据库实体，以及他们之间的关系，为后边的数据库逻辑结构设计打基础。这些实体包括各种具体信息，通过相互之间的作用形成数据的流动。各信息实体属性

19、及其E-R图如下：1交选题1交选题m交选题n交选题n交选题n交选题实验设备用户用户借用管理管理员借用登记图4 实验室设备管理平台综合E-R图管理员 用户名 密码图5 管理员用户信息E-R图普通用户电 话邮 箱电话 密码用户名图6 普通用户信息E-R图设备类别信息产品名称设备编号图7设备类别信息E-R图设备名称设备信息设备编号设备类型设备状态设备图片图8 设备信息E-R图实验室信息实验室编号实验室类别图9 实验室信息E-R图(2) 逻辑设计在设计数据库时本网站选用的是Microsoft SQL Server 2005数据库，主要原因是该数据库支持的数据类型丰富，完全可以满足本网站设计的数据类型要

20、求。本系统的数据库名为netsyssbshfw。主要包括如下几个表：表8管理员信息表（allUsers）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注12345IDusernamepwdcxaddtimeIntVarCharVarCharVarCharDatetime45050508自增编号是是是是1022522522523为主键借用记录信息表，用于记录借用设备的类别、编号、名称、借用人等相关信息。如表9所示：表9借用记录表（jieyongjilu）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1234567891011IDBianhaomingchengleibieyujieshichangbe

21、izhujieyongrenisshaddtimeisghghtimeIntVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarChar4503005050500502828自增编号是是是是是是是是是是102252252252252252252252322523为主键设备信息类别表，用于记录不同设备种类及实验室添加时间。如表10所示：表10设备类别表（shebieleebie）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注123IDleibieaddtimeIntVarCharDatetime4508自增编号是是10

22、22523为主键设备的信息表，用于记录设备的编号、类别、价格、图片、是否可用等相关信息。如表11所示：表11设备信息表（shebeixinxi）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注123456789IDBianhaomingchengleibieJinjiaTupianzhuangtaibeizhuaddtimeIntVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharDateTime450300505050505008自增编号是是是是是是是是1022522522522522522522523为主键实验室信息表，用于记录实验室的编号、类别等

23、。如表12所示：表12实验室信息表（shiyanshi）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注12345IDBianhaoleibiebeizhuaddtimeIntVarCharVarCharVarCharDateTime450505008自增编号是是是是1022522525523为主键用户信息表，用于记录系统全部用户的信息。如表13所示：表13用户信息表（yonghuzhuce）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1234567891011121314IDyonghumingmimaxingmingdianhuayouxiangQQtouxiangjiguandizhixin

24、gbiebeizhuaddtimeisshIntVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharDateTime4505050505050505050505082自增编号是是是是是是是是是是是是是1022522522522522522522522522522522523225为主键预约记录信息表，用于记录预约设备的编号、预约时间等。如表14所示：表14预约记录信息表（yuyuejilu）序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注12345678IDBianhaoyuyues

25、hijianyuyueshichanbeizhuyuyuerenAddtimeisshIntVarCharVarCharVarCharVarCharVarCharDateTime VarChar450300505005082自增编号是是是是是是是1022522522522522523225为主键326 页面设计本系统，使用ASP.NET语言进行开发，采用了基于浏览器形式的WEB方式，这样做可以使所有的功能组件只安装在服务器上，免去了日后升级修改的麻烦。系统登录模块负责对使用本系统的用户进行身份验证，登录者根据自己所属的用户类型选择管理员或用户。只有通过验证的用户才可以使用本系统。登录界面对应的

26、磁盘文件为login.aspx，登录模块的页面设计如图10所示：图10 用户登录页面本系统的用户分为管理员和普通用户，用户登录时如果具有管理员管理的权限，则进入到管理员管理页面。对应的磁盘文件为main.aspx，管理员管理页面如图11所示：图11 管理员管理页面普通用户登录则进入普通用户界面。对应的磁盘文件为main.aspx，普通用户操作界面如图12所示： 图12 普通用户操作页面管理员管理设置由添加和查询管理员用户两部分组成，具体的页面如图13所示：图13管理员管理页面点击管理员用户查询，可以了解管理员的相关信息，也可以删去管理员用户（只有超级管理员才有权利）。具体的页面如图14所示：图

27、14管理员信息页面设备相关信息包括设备信息添加，查询、设备类别添加，查询信息三大类，由于这三者都与设备信息有着很大的关联性，且其操作流程较为相似，故将其集中起来进行统一说明。以设备信息管理为例，其可分为两个操作界面，一为添加页面，二为管理页面。在添加页面，系统要求操作人员输入经系统设计人员精减至极的为数不多的信息属性，而后系统自动将这些信息读入数据库内的设备信息表中。而管理页面则是反过程，其作用是将数据库中的设备信息表中的数据读取出来，并以列表的形式进行管理操作，在此页面中，还可以进行信息查询操作，可根据拟定的关键字进行系统内部模糊查询。由于信息量较大，故在设计列表时考虑到了翻页查询的功能实现

28、。详细页面信息如图15所示：图15 设备信息管理页面在操作用户信息时，可以根据用户名和姓名搜索指定的用户，单击“修改”超链接进入修改页面如图17所示，可以对相关信息进行修改；删除超链接进行删除用户信息。注册用户管理如图16所示：图16 注册用户管理页面图17 用户修改信息页面可以根据设备编号、名称、类别等进行借用信息查找，也可点击“修改”超链接对信息进行修改，删除则删除这条借用信息记录。借用记录管理如图18所示：图18 借用记录信息页面由于其他信息的操作与此相仿，故不一一累述，以示秉承系统设计时的“界面清晰化、操作简便化、信息精减化、管理方便化”的宗旨。327 安全控制设计本系统设计为了提高系

29、统的安全性，主要的使用了ASP.NET的Form(窗体)身份验证。ASP.NET Form(窗体)身份验证方式使用客户端复位向功能，将未通过身份验证的用户转发到特定的登录窗体，要求用户输入其凭据信息（通常是用户名和密码）。这些凭据信息被验证后，系统生成一个身份验证并将其返回客户端。并可在用户的会话期间维护用户的身份标识信息。具体实现方法是在要进行访问控制的目录下添加web.config配置页并配置相关选项。本系统中系统管理目录，用户控制面板目录须进行访问控制，前者要求只有指定的系统管理员用户才可以访问，否则跳回登录页面(login.aspx)，后者要求只有登录用户才可以访问，否则跳回登录页面(

30、login.aspx)，这样就能很好的限制用户的操作范围。4 系统实施系统实施是将系统设计阶段的结果在计算机上实现，将原来直面上的、类似于设计图式的新系统方案转换成可执行的应用软件。主要包括程序设计、软硬件设计、系统测试。41 程序设计(1) 程序设计的方法本系统采用面向对象的方法进行开发。面向对象方法是以认识论为基础，用对象来理解和分析问题空间，并设计和开发出由对象构成的软件系统的方法。 由于问题空间和解空间都是由对象组成的，这样可以消除由于问题空间和求解空间结构上的不一致带来的问题。采用面向对象方法进行系统的开发，符合人们通常的思维方式，从分析到设计再到编码采用一致的模型表示具有高度连续性

31、，软件重用性较好。(2) 程序设计语言的选择操作系统：Windows XP DBMS：SQL Server 2005WEB服务器：IIS 5.0开发环境：Microsoft Visual Studio 2010体系结构：B/S42 软硬件实现本系统以Windows XP操作系统为服务平台，使用Visual Studio 2010创建网站，使用Microsoft Dreamweaver 8创建WEB站点及程序、页面设计；SQL Server 2005开发版为数据库提供支持。使用Adobe Photoshop CS4制作网站的各种标题。43 系统测试系统测试不是为了表明程序是正确的，因为如果是这样

32、，就会设计一些不易暴露错误的测试方案，也不会主动去检测、排除程序中可能存在的一些隐患。对于测试目的，有以下的目的：(1) 测试是为了发现程序中的错误而执行程序的过程。(2) 好的测试方案是极可能发现迄今为止尚未发现的错误的测试方案。(3) 成功的测试是发现了至今为止尚未发现的错误的测试。设计测试用例时，给出测试的预期结果。一个测试用例由两部分组成：测试用的输入数据和该输入数据所期望的程序运行结果。这样测试时才能有一个判断标准，利用输入数据得出测试数据并和预测数据进行比较，看它们是否一致。具体内容如表15所示：表15系统测试表测试内容测试方案测试结果管理员登录普通用户登录设备信息修改输入正确的用

33、户名、密码输入错误的用户名、密码输入正确的用户名、密码输入错误的用户名、密码管理员、普通用户修改能正常登录不能登录能正常登录不能登录管理员可以修改普通用户不可以5 结论短暂的毕业设计结束了，本人在这次设计过程中实现了对过去所学知识的回顾、总结和应用。采用ASP.NET技术开发的高校实验室设备管理平台，实现了设备信息的网络管理，操作简洁，功能完善，提高了高校实验设备管理的工作效率。本系统的主要功能有：系统管理员设置，注册用户管理，设备信息管理，借用记录管理，实验室管理，预约记录管理，个人资料管理，系统信息，数据备份等。基本完成了实验设备管理平台的设计与实现，达到了预期要求目的。经过三个多月的艰辛

34、付出，独立完成了该系统开发的各项任务。在实际的设计过程中，也遇到了许多难解的问题，所有这些通过老师同学的帮助和自己潜心研究和网上查找资料，都得到了完美的解决。参考文献1 马瑞新. ASP.NET 2.0程序设计案例教程M. 北京:清华大学出版社,2009:355-360. 2 石玉强, 闫大顺. 数据库原理及应用M. 北京:中国水利水电出版社,2009:127-140. 3 陈语林. ASP.NET 2.0程序设计M. 北京:中国水利水电出版社,2008:255-260. 4 钱雪忠等. 数据库原理及技术M. 北京:清华大学出版社,2011: 181-183.5 Richard Leineck

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