计算机系实验室信息管理系统的设计与实现开题报告

一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景现代计算机科学技术的发展迅速，科研和生产技术也不断的进步，高校实验室原来的功能管理模式已愈发的不能适应现时代发展的规模。实验室每时每刻都会产生一些流动量大的信息，比如：比如学生选课、实验仪器设备信息、实验易耗品损耗情况、仪器设备维修、实验相关数据等等，而这些数据信息其中包括不少能维持实验室运行的管理型数据。单靠简单的纸质记录和存储这海量般的数据信息，还浪费了实验室的管理员大量的人力物力和时间。这样的管理方式不仅效率底下、数据容易出错，而且也很难做到实验室的快捷查询、科学分析。结合本校计算机系实验室的实际情况来看：学生不能根据自己的时间自由在线选择实验；老师无法安装成绩比例在系统里自动算法录入学生成绩；仪器设备借用不能在线申请；易耗品损耗情况不能随机录入，永久保存等，所以本校迫切需要开发一款这样的实验室信息管理系统。在这一背景下，LIMS开始浮出水面。现在的网络信息迅速发展，我们唯一能做的就是提高自身实验室的管理水平，这样才能赶上信息时代高水平的步伐。2、研究意义实验室作为实践教学中的重要手段，在学校的教学中扮演着重要的角色。在学校实验室的设备管理工作中，设备的编排是一项十分复杂、棘手的工作。在编排过程中，由于数量多容易出错。利用计算机辅助进行设备编排工作，既提高了编排的科学性，又可大大减轻管理人员的工作强度，提高工作效率，从而教学设备管理现代化迈上了一个新台阶。又因为学校实验设备众多但自动管理水平相比过低，设备的变迁或损坏没有实时更新，即不能体现设备的即时状态。而有些即使有设备，就算是能把设备的即时信息体现在设备档案上，但设备的缺陷处理及设备缺陷等功能没有实施，设备检修的备品备件情况和检修成本核算没有实现。因此将管理任务分成小块，落实到个人并能随时查询设备当前情况和历史情况，对设备的可靠性分析有直接作用，使管理人员从手工计算、统计工作中解脱出来。传统的人工统计方法，当信息进行变更时，无法实时更新信息。另外，每学期实验室人员和设备流动量比较大，工作量大、繁琐。给实验室管理人员造成很大麻烦。实时对人员和设备的信息进行追踪，可以较大化减轻工作量。3、文献综述本次毕业设计要实现的是实验室管理系统，该系统主要是实现对实验室的科学管理，不仅为教师提供了查看个人信息，修改密码，实验室预约，实验项目管理，仪器借用等功能，而且方便管理员进行易耗品管理，实验室信息管理，预约信息管理，设备管理。同时，为了后台管理员对整个的系统进行快捷，安全，直观的管理，本系统主要使用了MySQL数据库作为数据的存储。针对本次计算机系实验室信息管理系统的设计与实现的毕业设计，主要参考了以下文献：在曲娜和盛桂珍等人编著的《基于物联网技术的智慧开放实验室管理系统设计》[1]中，对国内外的现状进行了分析。目前，国内已经拥有的一些比较成熟的实验室信息管理系统商业软件，如英普思软件有限责任公司研发的InproLIMS，北京中科科仪计算技术有限责任公司研发的SIScLIMS，北京汇博精瑞科技有限责任公司研发的LabBuilderLIMS等.[1]这些管理系统软件主要是面向公司应用的，适合在分析型实验室中应用；这些软件的功能模块一般是服务于操作流程的。在该文献的研究中发现有些LIMS商业软件看似内容丰富，在实际应用中却存在许多不合理或不便于使用的缺陷，有些产品只有“增”、“删”、“改”、“查”等基本功能，缺少统计和实验设备状态信息查询功能，不能充分满足高校实验室的教学和管理要求。因此，本次课题在这些基本的功能上面要实现这些缺少的功能，再加上易耗品等管理。高磊编著的《基于B/S模式的高校计算机实验室管理系统的构建研究》[2]中，完整阐述了要实现计算机实验室管理系统的系统架构。高磊通过B/S架构模式使得系统维护管理更为方便,有效降低了资金成本。计算机实验室管理系统的整体框架由三层逻辑结构的体系架构显示,用户管理以图形界面的方式显示应用程序的具体功能，三层逻辑结构的体系架构能够实现数据信息交换。表示层中,根据用户的实际需求设计统一美观的图形界面；业务逻辑层中,包括实验室管理员、教师、学生等等，各司其职、分工明确；数据访问层主要用于实现数据录入和数据显示。高校计算机实验室管理系统的总体架构设计如下图所示[2]：图1同样，在周嵩的基于B/S结构的实验室信息管理系统的设计与实现【6】中，同样也是这样的三层逻辑结构。这种架构模式思路清晰，值得借鉴，本次设计也将采用这种模式的架构。在郑金明和佟施的基于HTML5的校园网高校管理系统的设计与实现【12】和袁健的基于B/S模式的实验室设备借用管理web系统的设计与开发[15]中，前端系统管理界面基本是采用HTML5来实现的，这两篇文献都对前端系统界面的实现进行了阐述，对本次课题有极大的帮助。所以本次计算机系实验室信息管理系统的设计与实现的前端系统管理界面也将在基于WEB的模式下用HTML5来实现。在实现系统方案上，张微微在《浅谈计算机实验室的管理与建设》[4]中由浅入深的做了阐述。该方案具有的优点如下：系统不仅完整实现各不同实验室管理的流程，包括对各实验室设备资源有效的管理、记录和统计，还要对实验室的实验预约、人员等进行动态化适应性的管理。同时系统还要充分考虑整个实验室资源计划的接口特性，可与其他系统进行连结。实验室信息化还要注意可扩展性，规划要细致、全面、合理指导实验室信息化，适应实验室管理模式与业务模式的不断变化。与此同时，我们也要进行WEB模式的计算机管理模式内容的深化，以不断满足实验室的发展需要，确保其日常工作细节的稳定运行。通过对系统管理环节的应用，确保整个实验室资产的有效管理，能查看所有实验室的基本情况、使用情况等，并能分配实验室的仪器设备。相关实验室管理人员要履行自己的职责，确保其实验室的软件、器材、设备环节等的有效维护，实现其实验室内部管理系统的健全。系统进一步的完善重点要放在对数据的处理和统计上，根据实验室的业务组成和信息化管理的特点，可以将实验室管理系统分为四个部分，分别为系统管理、基础数据库、流程管理、数据分析。四部分相互之间有机结合，实验室可以根据各自特点和实际情况有选择有步骤地开发和实施。针对作者的分析，本次课题在其实验室的实验预约、人员等进行动态化适应性管理的基础上增加易耗品的管理，全面系统的完善计算机系实验室信息管理系统。在孔欣、李向东编著的《基于LINQtoSQL技术的实验室管理系统设计》[3]中，系统全面的介绍了实现该系统的研究技术，这对本次的课题的实现具有很大的帮助。LINQtoSQL是.NET3.5中内置的对象关系映射，它允许使用.NET对象模型对关系数据库进行建模。使用LINQ可以对数据库进行查询，并能更新、插入和删除数据。LINQtoSQL完全支持事务、视图和存储过程。LINQtoSQL是LINQ(.NET语言集成查询)的一部分，全称是基于关系数据的.NET语言集成查询，用于以对象形式管理关系数据，它提供了丰富的查询功能。LINQ的主要优点体现在它是一种标准，不但可以用于在关系数据库中的查询，而且可以用于在文本文件、XML文件以及使用同一语法的数据源中查询数据。LINQtoSQL并不直接与数据库沟通，而是通过对象模型统筹与数据库的沟通、查询、异动与交易。映射到数据库表或视图的LINQtoSQL类称为实体类，该实体类的属性映射到所选表或视图中的列。使用VisualStudio2008通过对象关系设计器(O/R设计器)，可以创建基于这些表或视图的实体类。[3]楚书来和张鹏伟编著的《探析SQLServer中的数据完整性》[5]中，从基本概念出发，由浅入深详细讲述了数据库完整性概念,数据库完整性具体如何实现及SOLserver提供的约束类型。对本次实验室信息管理系统的设计数据库的管理、各种数据库对象的管理，以及索引技术、数据操纵技术、数据完整性技术、数据复制技术、数据互操作性技术、并发性技术设计中有很大的帮助。MySQL具有独立于硬件平台、对称的多处理器结构、抢占式多任务管理、完善的安全系统和容错功能、丰富的编程接口工具、图形化用户界面，系统管理工具更加直观简单，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地，并具有易于维护的特点。因此，基于高校实验室使用的管理信息系统还有很大的研究、探索的空间。此次毕设就结合现状和本校计算机系实验室信息管理的实际需要，统筹学校资源，把人员信息管理功能、实验项目和实验设备管理、易耗品管理功能等结合起来，开发出一套适合本校管理需求的计算机系实验室信息管理系统。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题作为计算机应用的一部分,使用计算机对实验室设备信息进行管理,有着人工管理所无法比拟的优点.例如:检索迅速、查找方便、可靠性高、维护性能强、寿命长、学生使用便捷等。这些优点能够极大地提高教学质量与教学效率,也是学校规模化管理、正规化管理,提高学生实验效率的重要条件。采用时下流行的B/S结构，在该平台上，可以将用户界面、应用逻辑与数据管理分开，使得系统可以灵活多变地应变，通过分布式对象允许用户直接与相关服务器联系，开销小，且避免了Web服务器所形成的瓶颈，可动态平衡负载，并可在信道上实现数据安全服务，极大地减轻网络的压力，较好地实现系统的发到有。根据系统需求需要实现登录、登记实验室器材、查询实验设备、易耗品管理、仪器借用等功能。三、研究步骤、方法实验室管理系统采用的是流行的B/S结构，基于Windows平台下，采用Web前端技术和MySQL数据库完成的设计，实现对实验室信息的在线查询、修改、添加、删除、等功能操作。系统的整体框架由三层逻辑结构的体系架构显示：分别是表示层、业务逻辑层、数据访问层。表示层中,根据用户的实际需求设计统一美观的图形界面；业务逻辑层中,包括实验室管理员、教师、学生等等，各司其职、分工明确；数据访问层主要用于实现数据录入和数据显示。界面的实现采用的是HTML+CSS和JavaScript来实现的。数据库采用的MySQL，MySQL速度和灵活性很高，语言简洁，易学易用，与开发语言PHP是很好的搭档。四、研究工作进度周次起止日期工作内容具体要求152016.12.52016.12.9熟悉题目；文献调研按要求查阅文献162016.12.122016.12.16文献分析；172016.12.192016.12.23分析归纳各种文献资料，写出开题报告初稿写开题报告初稿182016.12.262016.12.30开题报告汇报；查阅外文文献汇报开题报告192017.1.22017.1.6启动岗位实习课程任务；毕业设计开题修改和外文翻译；系统分析；在企业开展6周的岗位实习。联系企业；修改开题报告202017.1.92017.1.13岗位实习；外文文献翻译12017.2.202017.2.24岗位实习；开题报告答辩22017.2.272017.3.3岗位实习系统需求分析32017.3.62017.3.10岗位实习；系统需求分析42017.3.132017.3.17岗位实习系统需求分析52017.3.202017.3.24完成系统分析岗位实习总结，上交岗位实习装订材料；完成系统分析62017.3.272017.3.31系统设计72017.4.32017.4.7系统设计82017.4.102017.4.14系统设计92017.4.172017.4.21系统实现实现功能模块102017.4.242017.4.28系统实现实现功能模块112017.5.12017.5.5系统实现实现功能模块122017.5.82017.5.12系统实现实现功能模块132017.5.152017.5.19系统实现实现功能模块142017.5.222017.5.26系统测试和完善；撰写毕业论文系统初验；撰写毕业论文152017.5.292017.6.2撰写毕业论文系统验收和答辩；提交毕业论文162017.6.52017.6.9论文答辩准备论文答辩材料172017.6.122017.6.16论文答辩答辩后完善论文；整理毕业设计资料182017.6.192017.6.23资料