实验室IC卡管理系统的设计与研究

汪 兰

浙江传媒学院 浙江杭州 310018

实验室IC卡管理系统的设计与研究

汪 兰

浙江传媒学院 浙江杭州 310018

就如何在以计算机为主要设备的实验室开展IC卡智能化管理，进行了设计与初探，以期达到实验室管理的规范化、自动化和无人化，加大实验室开放力度，减轻了机房管理人员的工作负担。

计算机房；管理系统；IC卡

我院作为一所影视艺术类的专门院校，非常重视培养学生的后期编辑和制作能力，近年来随着招生规模的扩大，投入了大量资金建立了多个影视后期制作、特技动画实验室，以满足学生实践的需要。这些实验室以计算机为主要实验设备，每天除了承担正常教学任务外，还需要对不同层次的学生长时间开放，以满足学生创作个人作品的需要。但目前，我院现对实验室机房的管理模式仍为传统的人工管理模式，管理人员采用人工管理手段通过手工记录和机房巡视来监察学生上机情况、逐一检查和维护设备；而涉及收费管理，则多是手工计时且以学校发的上机票作为计费及交易支付手段，缺乏准确性与可追溯性。因此，随着教学要求的不断提高，对外开放力度的逐步加大，这种原有的人工管理模式遇到了严峻的挑战，显现出越来越多的问题。正是基于以上原因，提出了对实验室进行IC卡智能化管理的方案，以提高办公效率，加强管理，为学院的发展创造条件。

一、实验室IC卡管理系统的设计

1.实验室管理系统的功能设计

利用计算机软件管理技术全面解决计算机的运行和管理问题，使以计算机为主要设备的实验室能真正实现管理的网络化、自动化。计算机开放实验室使用的软件管理系统应该具备以下功能，如图1所示：

图1 管理系统功能模块

(1)用户管理

用户管理主要包括个人管理和班级管理两个部分。

①个人管理主要包括当前使用者的身份信息、密码信息、上机时间、使用实验室和设备的权限等。

②班级管理主要包括班级的基本信息，按课表规定的使用实验室的时间设置，使用实验室的权限，使用实验室的性质(课内教学、课外开放)，上网权限等。

(2)设备管理

设备管理主要包括设备设置和设备检测两个部分。

①设备设置是指管理人员可以对实验室的机器进行详细的设置、查询，指定发送信息，修改收费系数、集体下机、解禁/禁止使用USB端口等。

②设备检测是指通过对机房中各个硬件设备发送信号，分析反馈信号，以确定该设备是否正常使用，使管理员能快速地维修机器，保证正常的上机环境。

(3)门禁管理

门禁管理包括了客户端登录/注销模块、刷卡程序和管理系统中相应的管理功能。该模块是实现实验室管理自动化的关键部分，整个过程在门禁系统监控下由用户自主进行，不需要管理人员的参与，用户严格按照“刷IC卡—登录—验证成功进入操作系统—关机—刷卡退出”的步骤实施，不会出现绕过门禁系统非法上机的情况。

(4)记录查询

记录查询主要包括用户信息，操作信息和设备信息。

①用户信息：主要包含当前使用该设备的用户身份信息、上机时间、使用的计算机的位置和设备使用权限等。

②操作信息：可以查询上机记录明细、管理员操作日志、机器状态、刷卡上机统计等。

③设备信息：主要记录了设备的型号、位置和损坏度等。

(5)管理员设置

管理员设置主要包括了密码设置，一般管理员的使用权限设置，用户信息和使用权限设置，设备信息和使用设置等。

2.数据库设计

(1)概念结构设计

将用户需求抽象为信息结构进行概念结构设计。从数据流图和数据字典分析得出实体及其属性，进一步分析各实体之间的联系，设计E-R图(如图2所示)。

图2 各实体间的E-R图

(2)逻辑结构设计

系统采用了SQL Server关系型数据库系统，因此先把E—R模型转化为关系数据模型。再对数据模型进行优化，并设计出用户子模式，以保证安全性和简化用户使用。在得出数据库的关系模式后，根据数据字典的数据项描述给出数据库各表的结构。

(3)数据库物理设计

①创建数据库与基本表：使用SQL Server的T-SQL语言和数据定义语言(DDL)创建数据库及其表结构。

②创建视图：如创建视图“D u t y Q u e r y”和“AdmOuery”的DDL如下：

Create View DutyQuery ／*一般值班人员使用，查询用户基本信息*／

AS

SELECT username，CardID，name，C1ass，balance，status

FROM users

Create View AdmQuery ／*超级管理员使用，查询用户详细信息*／

AS

SELECT

username，CardID，name，class，balance，status，PSW，rate，op—id，op_time

FROM users

③创建索引：“用户信息表”是被频繁查询的一个表，其中属性“用户名”是主码，同时用户信息一旦输入后很少更改，所以使用了聚簇来提高查询速度。用户信息表和课程信息表的聚簇索引建立如下：

Create Clustered Index UserNameIndex on users

(username，CardID)

Create Clustered

(Username，CourseName)

④确定存储结构：为了提高系统安全性，防止系统因介质损坏而导致数据丢失，实现RAID 5级磁盘阵列。

为了提高系统对磁盘数据的读写效率，把数据库文件的主数据文件、次数据文件和日志文件分别存放在多个不同的磁盘分区中。

二、系统安全性的考虑

实验室管理系统实现了对大量计算机的自动化管理和对设备使用者的监控，保证教学工作的顺利进行。为此，必须保证管理系统有一个安全的运行环境，硬件的故障是不能完全避免的，软件方面，主要是操作系统的漏洞、网络病毒、黑客工具的不断出现，只要连接网络，就不可避免地面临网络安全和网络病毒的威胁。因此，为了有效保护系统的安全运行，应做到如下几点。

1.系统数据库服务器必须与Internet隔离，也要与局域网内的客户端隔离；

2.对重要信息进行加密存储和传输；

3.对丢失或盗来的卡片有防诈骗技术措施；

4.对使用者皆有身份验证，鉴别操作实体的部门、级别及权限属性；

5.有强度合适的访问控制策略，阻止越权对资源的访问与操作，对越权者进行审计跟踪；

6.阻止非法用户访问和进入系统；

7.阻止合法用户进行未授权的访问和操作；

8.及时对操作系统进行升级及打补丁；

9.安装防毒软件，以防病毒入侵；

10.对重要的数据进行备份。

而故障一旦发生，对于数据库信息将是灾难性的损失。但无论采取哪些技术措施，只能保证系统的相对安全。

三、结束语

开放式机房的出现，凸显了传统的人工管理的弊端: 票据收发统计量大、过程繁琐、容易伪造、效率低下等。IC卡自动化管理系统使用网络通信、C/S模式、B/S模式、数据库等方面有关技术，具有使用方便、安全可靠、适应面广等特点，使得以计算机为主要实训设备的实验室能彻底解放专人值守的工作方式，学生上机、用机、下机过程自动进行，管理系统自动对学生上机、用机、下机时间、费用、机号进行登记，实现上机过程的自动化，更能适合开放式机房的要求。

[1]李瑜波.公用计算机机房智能化管理系统的研究[J].广东工业大学学报，2006，1

[2]陈美莲.计算机机房自动化管理系统的设计[J].教育信息化，2006，5

[3]张龙祥.UML与系统分析设计[M].北京：人民邮电出版社，2001

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2010-03-22

汪兰，硕士，助理实验师。