基于Java Web的高校实验室智能管理系统的设计与实现

杨远新　崔忠伟　刘卓　陈静　杨成

摘要：在传统实验室人工管理模式下，针对管理的速度慢、效率低和数据冗余量大等问题，提出了基于JAVA Web的B/S结构的高校实验室智能管理系统设计方案。在设计过程中，通过采用JSP技术、数据库技术、网络架构等多领域知识，实现了实验室管理的信息化建设、智能化管理和快速维修功能。

关键词：JAVA；Web；B/S；MYSQL；实验室智能管理系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）31-0074-02

1 概述

随着高校建设的不断发展和壮大，高校实验室管理显得尤为重要。高校日常管理工作中，实验室管理具有数量大、持续时间长的特点。目前，高校建设和管理工作的逐步改革，随之而来的实验室的管理也发生了巨大的变化，传统的实验室管理模式的弊端逐渐暴露无遗，传统的实验室人工管理模式已经不能适应高等教育对于培养实践创新型人才的需要。然而，如何使实验室管理达到一个新的水平，提高实验室管理水平和设备资源可以得到有效利用，以减轻实验室管理人员的工作量，是当前实验室信息化建设遇到的一个亟待解决的问题之一。

针对以上问题，我们将计算机硬件技术、计算机软件技术、计算机网络技术、数据库技术等与相应的高校管理体系相结合，预开发一套涵盖了实验室的资源管理功能、数据管理功能、实验室预约管理功能和基本的查询统计功能的高校实验室智能管理系统。极大地提高了实验资源的利用率和实验教学效果，节约了实验室管理维护成本，实现了实验室综合管理的跨越式发展。

2 系統功能需求分析

系统采用现代软件技术，以便更科学、规范的实现实验室信息化、现代化、智能化管理，提高各高校数字化建设水平，以其改变过去学生进行实验和实验室管理的方式，提高学习资源的利用率。同时，本系统最终要实现在机房正常运转前提下，对课内上机考勤自动化，快速有效化管理，课外上机科学计费化管理，设备更新明确合理化管理。另外在本系统中需要对用户组的身份进行管理，包括学生、教师、管理员用户3种用户角色。其中，学生用户可以进行实验预约，查看他们的成绩，并修改个人信息和设备维修；教师用户可以对学生的实验成绩进行管理，包括给出结果、修改成绩、删除成绩、检查学生在线考试成绩等，同时，教师还可以修改个人信息、预约实验室、安排实验任务和设备维修。管理员可以对学生的信息进行增删查改等操作，也可以对教师信息进行增加、删除、修改和查询等管理，还可以对报修情况作出及时处理和信息的及时反馈等。

3 系统设计

3.1 系统功能模块设计

经过长时间对系统功能需求的缜密分析，高校实验室智能化管理系统从功能划的角度出发可分为以下几个主要模块：个人信息管理模块、信息管理模块、设备管理模块、实验室教学管理模块、实验室维护模块。在将系统分为以上几个主要模块之后，我们可以通过对每一个模块及其子模块的具体功能进行分析，以实现对整个系统的需求分析。各个模块共同访问同一个数据库，其中访问的数据表不同，并且与数据库之间联系紧密，访问数据库需要对数据表进行增删查改。通过对各个子模块之间的联系和所要完成的任务的进一步了解，完成主模块的功能，最终实现整个系统的功能需求。系统功能模块的设计如图1所示。

3.2 数据库设计

数据库作为信息系统的核心枢纽，它具有处理数据、提供存储、维护和检索数据的功能，使系统获取信息更便捷、更准确、更及时。本系统采用MYSQL作为后台数据库，依据系统功能需求分析和系统模块设计，实现数据库的概念模型和物理模型的设计。

3.2.1 数据库概念模型设计

在系统数据库实际设计的过程中，实体关系图（E-R图）是用来描述系统中实体之间的关系。实体关系图主要由三个基本要素组成：实体、属性和关系，本系统中描述的相关实体主要有：用户实体、实验实体、实验室实体、信息实体、学生成绩实体、设备实体等。

1） 用户实体

用户实体描述了用户标号ID、姓名、性别、登录帐号、登录密码、身份信息、用户组角色、添加日期、联系信息等信息。其中用户组角色包括实验室管理员、教师、学生。

2） 实验实体

实验实体描述了实验标号ID、课程名、实验名、开始时间、课时等信息。

3） 实验室实体

实验室实体描述了实验室标号ID、室号、管理员、地理位置、开放状态、开放时长等信息。

4） 信息实体

信息实体描述了信息标号ID、标题、发布人、发布内容、发布时间等信息。

5） 成绩实体

成绩实体描成绩述了成绩标号ID、学生标识ID、学生姓名、实验名称、教师姓名、所获分数等信息。

6） 设备实体

设备实体描述了设备标号ID、名称、类型、价格、编号、采购时间等信息。

3.2.2 数据表物理模型设计

根据实验室智能管理系统的总体要求和上述实体，进行数据表概念模型设计，设计主要数据表如下：

1） 用户信息表

表格名称：user_t，用户信息表由用户标号ID、姓名、性别、登录帐号、登录密码、身份信息、用户组角色、添加日期、联系信息等字段组成。

2） 实验管理表

表格名称：exp_t，实验管理表由实验标号ID、课程名、实验名、开始时间、课时等字段组成。

3） 实验室信息表

表格名称：laboratory_t，实验室信息表，包括字段为实验室标号ID、实验室名称、实验室管理员、实验室的位置、开放状态、开放时间等。

4） 信息表

表格名称：message_t，信息表由信息标号ID、标题、作者、内容、发布时间等字段组成。

5） 学生成绩表

表格名称：score_t，学生成绩实体由成绩标号ID、学生标号ID、学生姓名、实验名、教师姓名、得分等字段组成。

6） 设备信息表

表格名称：equipment_t，设备信息表由设备标号ID、名称、类型、价格、编号、采购时间等字段组成。

7） 预约信息表

表格名称：order_t，预约信息表由设备标号ID、名称、类型、价格、编号、采购时间等字段组成。

8） 权限信息表

表格名称：Jurisdiction_t，用户组权限信息表包括字段为角色标号、角色名称和角色描述等。

4 系统具体实现

高校实验室智能管理系统是高校实验管理的支撑系统，是为了满足高校实验室管理中智能化、信息化和自动化的需求。在管理高校日常工作时，为了最大限度地确保体系的相关性能，对系统的各功能模块进行分解并实现。首先登录界面采用JAVA Web技术来实现，后台连接到数据库来验证是否登录成功。

登录成功，进入主界面之后，主界面会根据用户组的角色权限不同展示不同的功能。首先，在个人信息管理模块中，用户个人可以视实际情况对用户自己的基本信息和密码进行修改，并在修改之后加以保存。然后是信息管理模块的实现，这一模块中，教师和学生可以点击相应的标题进行查看，及时地了解实验室管理部门的最新通知，而管理员可以对信息进行发布、修改、删除和查询等操作。在实验室教学管理模块中，学生可以进行实验预约、查看预约情况、查看实验成绩和设备报修等；教师可以进行实验室预约、安排实验任务、给出实验成绩和设备报修等。在实验室维护管理模块中，管理员可以查找已有的实验室和实验课程，并能够根据实际需要，添加新的实验室和实验课程；管理员还可以视具体情况，对用户进行管理。

在整个系统的具体实现过程中，最频繁的操作是数据库的访问和显示，而数据库的连接和访问会消耗大量的资源。因此，在设计时可以考虑利用连接池作为一个中转站，以达到资源利用最大化。

5 结论

本系统的设计与实现是为高校实验室管理提供一个统一、便捷的平台，以便高效、智能、簡单的实现高校实验室日常管理工作，使教师和学生进行有效的协同工作，改变过去复杂、低效的人工管理模式，实现快速全面的信息采集、信息处理，具有提高实验室管理效率的重要意义。

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