基于小程序·云开发的实验室设备管理系统的设计与实现

董傲通，文俊浩

基于小程序·云开发的实验室设备管理系统的设计与实现

董傲通1，文俊浩2

（1.重庆大学新闻学院，重庆 401331；2. 重庆大学 大数据与软件学院，重庆 401331）

该文设计并开发了一套基于小程序·云开发的实验室设备管理系统，在介绍小程序·云开发的基础上给出了系统总体设计方案及技术路线，并展示了系统的运行效果。实践表明，该系统使实验室设备的管理更加科学化和制度化，提高了设备的利用率，降低了管理人员的劳动强度，具有成本低、易维护、开发门槛低、开发周期短等优点，具有一定的推广价值。

实验室设备；管理系统；微信小程序；云开发

为了提高实验室设备资源利用率，很多高校开发了实验室设备管理系统，实现了实验室设备的信息化管理[1-5]。当前高校实验室设备管理系统大多基于传统Web网站或微信公众号进行开发[6-8]，搭建此类管理系统需要购置服务器、注册及备案域名[9-11]，给高校实验室造成了一定的经济负担。系统开发时，开发人员不仅需要开发业务功能模块，还需要关注数据库、文件服务、缓存服务等，开发周期长，开发难度大；系统上线后，实验室管理员经常被频繁的服务器硬件故障和繁琐的软件系统安全问题牵扯大量时间精力。

鉴于此，本文设计并开发了一套基于小程序·云开发实验室设备管理系统。该系统不需购置任何硬件设备，也无须注册域名；系统开发人员只需熟悉JavaScript、CSS等前端开发技术即可完成该系统的开发；实验室设备管理员可仅专注于实验室设备管理的核心业务，不用担心繁琐的软硬件系统安全问题；系统的运行依托于微信平台，依靠微信的社交网络可以在师生用户中迅速推广。该系统具有成本低、开发周期短、开发门槛低、易维护、易推广等优点。

1 小程序·云开发

小程序·云开发是微信与腾讯云联合开发的一种原生serverless云服务，终端客户不需要部署、配置或管理服务器服务，代码运行所需要的服务器服务皆由云端平台来提供。小程序·云开发可以让开发者只专注于业务逻辑的实现，而无须理会服务器搭建、域名注册、后端数据接口实现等繁缛末节，开发门槛更低，效率更高[12]。

小程序·云开发提供了云数据库、云存储及云函数3大基础能力支持[12]。云数据库是一种文档型数据库，包含多个近似于JSON数组的集合，数组中的对象格式为JSON文档；云存储为云端提供文件存储空间，并且提供基于用户身份的安全控制；云函数为一套操作接口，小程序端通过云函数可以方便地操作数据和文件资源。小程序·云开发的架构原理见图1。

图1 小程序·云开发的架构原理

云存储、云数据库及云函数等基础资源的使用是免费的，但有额度限制。小程序·云开发免费提供了2 GB的数据库存储空间和5 GB的文件存储空间，基本能够满足用户仅为本校学生的实验室管理系统的需求。如果基础资源的初始额度不能满足应用的需要，用户可以免费申请额度调整。

2 实验室设备管理系统设计

2.1 实验室设备管理系统整体架构

实验室设备管理系统主要依托微信小程序运行，用户通过微信小程序体验系统功能。系统功能主要分为用户管理、设备管理、预约管理和消息管理4个模块。实验室设备管理系统功能结构如图2所示。

图2 实验室设备管理系统功能结构图

2.2 实验室设备管理系统功能设计

实验室设备管理系统的用户包含师生和管理员两类用户群体，两类用户群体的交互组成了系统的4大功能模块的具体内容。

（1）用户管理。师生用户通过小程序注册用户信息，管理员可根据师生提交的注册信息在线审核；同时，管理员还可以对班级信息进行管理，并对师生用户账户执行角色变更、锁定、删除和密码重置等操作；师生用户及管理员可对个人姓名、专业、手机号等个人信息进行维护。

（2）设备管理。管理员用户可通过系统进行设备添加、删除和更新操作，也可以对设备存放地点进行管理。师生用户通过小程序查询设备状态。

（3）预约管理。师生根据需求对空闲状态下的设备申请预约，设备管理员根据预约申请准备设备。设备准备完毕，管理员以模板消息的形式通知师生领取设备。设备使用完毕，师生以模板消息形式通知管理员归还设备，系统根据预约队列智能排序向下一位预约者发送通知。

（4）消息管理。系统使用微信开放平台提供的模板消息作为管理员与师生用户之间信息交流的载体。管理员审核师生注册信息后，可将审核结果以模板消息的形式通知师生。在设备预约流程中，师生和管理员之间也以模板消息形式发送通知进行交互。

3 实验室设备管理系统实现

3.1 系统架构和技术路线

基于小程序·云开发的实验室设备管理系统使用小程序·云开发框架进行开发。小程序·云开发框架包含小程序自己定义的WXML和WXSS语言、微信小程序原生接口、云函数及云端SDK。WXML语言类似于传统Web前端开发语言HTML，主要负责搭建小程序界面组件结构；WXSS语言类似于CSS语言，主要负责定义界面组件的样式；小程序原生接口、云函数及云端SDK均使用JavaScript语言编写，主要用于实现小程序的业务功能。

系统使用了3层架构设计思想，3层架构分别为表现层、业务逻辑层和持久层，系统结构设计如图3所示。

（1）表现层。表现层主要包含了小程序界面，由WXML和WXSS实现；WXML负责编写界面结构组件，WXSS则负责定义结构组件的样式。

（2）业务逻辑层。业务逻辑层是系统的核心，包含系统的业务功能模块，使用小程序原生接口实现。根据系统功能设计，系统用户主要包含师生用户和管理员用户。在系统中，师生用户可注册账户、管理自己的个人信息、查询设备状态及预约设备；管理员用户可管理师生用户以及自己的个人信息、管理设备及对师生用户的预约操作进行管理。师生和管理员以模板消息的方式进行交互。

图3 系统结构设计图

（3）持久层。持久层包含了系统数据及文件资源的存储功能；文件资源存储功能是指系统的图片及文件资源持久化至云存储，主要使用了云端SDK实现；系统数据存储功能则需由小程序原生接口、云函数及云端SDK三者配合实现。小程序原生接口不支持数据的批量写和批量删除，批量写和批量删除需通过原生接口调用云函数，云函数再调用云端SDK实现。

3.2 系统运行效果

（1）系统主界面。根据角色的不同，用户登录 系统之后显示的界面也不相同，系统主界面如图4 所示。

图4 系统主界面

（2）用户管理。管理员根据在校学生的年级、专业、班级情况管理班级信息。师生用户在系统上注册之后，管理员用户可以对师生用户的账户进行角色变更、删除、锁定及密码重置等操作。

（3）设备管理。在添加设备数据之前，管理员需根据设备存放地点添加地点数据。设备管理模块使用了条形码技术，为每台设备都生成了一个唯一的条形码。通过扫描设备上粘贴的条形码，设备管理员可以进行设备信息编辑和设备删除等操作。

（4）预约管理。师生用户根据自己的需求，查询设备状态信息，对空闲的设备进行预约，实验室管理员可以对师生的预约申请进行审批。审批通过之后，系统以模板消息的形式通知预约申请发起者，通知其前来领取设备。系统还实现了“扫码借出”和“扫码归还”功能。管理员点击“扫码”按钮扫描设备上粘贴的条形码，系统会根据预约流程的节点智能执行借出和归还操作。

（5）消息管理。在账户注册审批流程中，管理员对账户注册信息进行审批之后，系统将审批结果以模板消息的形式发送至师生用户。在设备预约流程中，师生预约申请发出后，系统向设备管理员发送模板消息以通知管理员进行审批；管理员审批之后，系统会将审批结果以模板消息的形式发送给师生用户。模板消息会显示在微信的服务通知中。

4 结语

实验室设备管理系统投入运营后，实验室设备的管理更加科学化和制度化，降低了管理人员的劳动强度，方便了师生预约设备，提高了设备的利用率。该系统具有投资少、易维护、开发周期短、易推广等优点。经过测试和运行，收到了良好的效果，达到了预期的目标。

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[12] 腾讯众创空间（厦门）.“小程序·云开发”重磅上线，让小程序开发更高效[EB/OL]. (2018-09-25). https://mp.weixin.qq. com/s/NuUL_-jnjLPKmzd7j03hsg.

Design and realization of laboratory equipment management system based on mini-program and cloud development

DONG Aotong1, WEN Junhao2

(1. School of Journalism, Chongqing University, Chongqing 401331, China; 2. School of Big Data and Software Engineering, Chongqing University, Chongqing 401331, China)

This paper designs and develops a laboratory equipment management system based on small program and cloud development. On the basis of introducing the mini-program and cloud development, the overall design scheme and technical route of the system are presented, and the operation effect of the system is shown. Practice shows that the system makes the management of laboratory equipment more scientific and institutionalized, improves the utilization rate of equipment, reduces the labor intensity of managers, and has the advantages of low cost, easy maintenance, low development threshold and short development cycle, which has certain popularization value.

laboratory equipment; management system; Wechat mini-program; cloud development

F251；G482

A

1002-4956(2019)10-0282-03

10.16791/j.cnki.sjg.2019.10.069

2019-03-04

重庆市重点高等教育教学改革研究项目（162004）

董傲通（1985—），男，山东单县，硕士，工程师，研究方向为实验室管理与相关软件开发。E-mail: dongaotong@qq.com