毕业设计系统说明书.docx
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毕业设计系统说明书
毕业设计说明书
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完成日期:
答辩日期:
青海大学电工电子实验中心实验室管理系统设计
摘要
电工电子实验中心实验室管理信息系统主要应用于电工电子实验中心实验教学及管理，完成对日常的学生实验信息的管理。
通过对青海大学电子电工实验中心实验室的实地考查及对教职工和学生的调查了解，对实验室系统进行需求分析、概要设计、详细设计、代码实现和系统测试等，开发出青海大学电工电子实验中心实验室管理信息系统，其主要功能模块有:
实验角色管理模块、实验报告管理模块、实验预约管理模块、实验室设备管理模块和实验室信息管理模块等模块。
系统在开发过程中，注意使其符合操作的业务流程，并力求系统的全面性、通用性，使得本系统具有易操作性和易管理性。
系统是利用ASP.NET技术并基于B/S模式的三层架构体系结构开发的web应用系统，采用VisualStudio2010平台作为开发工具，使用C#语言进行源代码编写，应用SQLServer2008作为后台数据库管理系统，同时，这些工具都是开源软件，可免费获取。
青海大学电工电子实验中心实验室管理系统能够系统科学地对教务、教学上的各项服务和信息进行管理，减轻了学院实验室教职员工的工作压力，同时，加快了查询速度、加强管理，使各项管理更加规范化、时效化。
关键词:
实验室管理,信息系统,B/S,三层架构
THEDESIGNOFLABORATORYMANAGEMENTSYSTEMFORELECTRICALANDELECTRONICEXPERIMENTALCENTEROFQINGHAIUNIVERSITY
ABSTRACT
LaboratoryInformationManagementSystemforelectricalandelectronicexperimentalCenterofQinghaiUniversityismainlyusedinexperimentalteachingandmanagement,andinformationonthedailymanagementofstudentexperiments.ThroughthefieldsurveyandtheinvestigationofstudentsandteachersonQinghaiUniversityelectronicandelectronicexperimentalCenter,theQinghaiUniversityelectricandelectronicexperimentCenterisdevelopedwiththerequirementanalysis,theoutlinedesign,thedetaileddesign,implementationofthecode,systemtestingonlaboratorysystem.Itsmainfeaturesmoduleshave:
experimentrolemanagementmodule,experimentreportmanagementmodule,experimentappointmentmanagementmodule,laboratoryequipmentmanagementmoduleandlaboratoryinformationmanagementmodule.
Thesysteminthedevelopingprocessattendstomeettheoperationalbusinessprocessesanddevelpacomprehensiveanduniversalsystemmakingthesystemeaseandmanageable.SystemisusingASP.NETtechnologyandbasedonb/smodeofthree-tierWebapplicationsystemarchitecture.ASP.NETusesthelatestfeaturesoftheC#programminglanguageforefficientdevelopment.ForASP.NETapplications,systemdevelopmenttoolusesVisualStudio2010，backgrounddatabaseusesSQLServer2008,thesetoolsareopensourcesoftware,freelyavailable.
ElectricalandelectronicexperimentalcenterofQinghaiUniversitylaboratorymanagementsystemcandealwiththevariousservicesandinformationforteachingandmanagementsystemlyandscientficly,thesystemcanreducetheworkingpressureofthestaff,andatthesametime,italsoraisesthequeryingspeedandstrengthenthestandardandagingmanagement.
KeyWords:
LaboratoryManagement,InformationSystem,B/S,3-tiersArchitecture
1绪论
1.1系统开发背景
随着科研和信息技术的不断发展,人们对实验分析测试的要求无论在样品数量、分析周期、分析项目和数据准确性等方面都提出了更高的标准,而原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应。
为此,国际上相关实验室均已开始朝网络化管理的方向发展。
实验室信息管理系统（LIMS）就是在这一背景下产生的集现代化管理思想与计算机技术为一体的用于各行业实验室管理和控制的一项崭新的应用技术。
同时，高校教学实验室建设与管理水平的高低直接影响到高等学校培养人才的质量。
如何对实验室相关信息进行综合分析与管理,不仅是实验室管理本身的需要,也是提高教学质量和办学效益的需要。
随着计算机以及高校办公自动化技术的发展,为使实验室建设与管理工作更加规范化、科学化,建设一个实验室信息管理系统已显得非常重要。
据调查，当前青海大学电工电子实验室管理的现状与存在问题主要有：
（1）实验室对信息化管理重视不够。
电工电子实验室至今仍无管理系统软件，信息化水平完全满足不了高校实验教学的需求，教学工作及管理工作还处在人工手动阶段。
实验室管理缺乏制度性、高效性、科学性。
（2）实验教学过程传统单一。
实验室按课程设置依附于课堂教学，缺乏创新性。
学生被束缚在教师制定的框架中，只能按照设计好的模式步骤去实验，缺少一个自主预约实验课程，自主选择感兴趣的研究性实验的信息化平台。
（3）实验室信息化管理的经费投入较少。
实验室的投入主要是构建实验室的场所、仪器、设备，集中对与电工电子实验相关的仪器设备的购置，对实验室信息化管理投入相当少。
实验室拥有的计算机设备较少，而且没有建立起完备的计算网络，缺乏计算机硬件资源、软件资源及数据资源等。
（4）仪器维护低效率。
由于实验室管理缺乏制度化、信息化、科学化和经费困难等原因，实验室管理人员人手有限，管理方法机械而落后低效。
同时，随着学生数量的增多，使得实验室的仪器、设备、材料往往因此而不能得到及时的维护，损耗快，造成了一定的资源浪费。
所以，为了解决以上问题，改善目前电工电子实验室管理混乱、效率低下的现状，研究开发一个电工电子实验室管理系统就显得尤为迫切和重要。
1.2系统开发的目标与意义
1.2.1系统开发目标
系统将现代化的计算机技术和传统的实验教学、教务工作相结合，按照实验室管理的工作流程设计完成的。
为了使系统在实验室的管理中发挥更大的作用，实现工作过程的自动化，提高工作效率和工作质量，现提出如下的系统开发目标：
（1）系统应具有易操作性、可靠性和可管理性，同时注意到先进性。
（2）对数据库进行动态管理，防止混乱。
（3）能够按照用户选择的不同的条件进行简单查询和复合查询。
（4）注意数据的安全性，对数据可进行手工备份。
（5）简易的用户界面，使用户熟悉操作时间短。
1.2.2系统开发意义
随着青海大学办学规模的扩大，对实验室教学管理工作提出新的挑战。
当前，青海大学电工电子实验中心尚缺乏完善的管理信息系统软件，实验室的教学工作仍处于传统模式，教学成果不显著，效率低，时间、经费耗费大，利用实验室管理系统可以有效解决工作时效性差、实验信息不完善的问题，方便广大师生进行开放性实验，对学生的创新能力和自主学习的能力提供良好的条件。
目前，青海大学电工电子实验中心仍需要管理员亲自到实验室进行设备、实验课程管理、人员信息管理等手动式工作，管理效率低下，准确性低，利用实验室管理系统不仅可以降低管理人员的工作强度，提高实验室管理工作的效率，而且可以有效的提高管理工作的准确度和精确性，从而加强了学校的管理能力。
另外，开发完备的管理信息系统软件，可以有效的提高设备的利用率，对实验室管理情况进行准确分析。
1.3系统开发技术与工具
1.3.1系统开发技术
1.3.1.1Web应用程序的三层设计模型
Web应用程序是一种分布式的应用程序，要由服务器端的Web服务器和客户端的浏览器相互配合来完成功能，所以其结构又被称为（Browser/Server）结构。
与传统的C/S（Client/Server）结构不同，B/S结构中的大部分功能都在服务器端实现。
服务器根据用户浏览器发送的请求，在进行相应的运算和处理后向用户浏览器发送Web页面，页面由标准的HTML文本和Javascript客户端脚本构成。
根据Web应用程序和ASP.NET技术的特点，通过在实际工程中的不断摸索得到了一种基于ASP.NET技术的三层Web应用程序开发设计模型。
这种模型把Web应用程序划分为三个基本的层次：
用户界面层、业务逻辑层和数据访问层。
如下图1-1所示：
图1-1B/S三层架构
（1）用户界面层
用户界面层用来实现在客户浏览器中显示的用户界面。
该层要以适当的形式显示由业务逻辑层动态传送的数据信息，这个功能要通过使用相应的HTML标记和CSS模式来实现。
同时，这一层还要负责获得用户录入的数据，完成对录入数据的校验，并将录入数据传送给业务逻辑层。
（2）业务逻辑层
业务逻辑层是整个分层模型的中间层，也是整个分层模型中最为重要的一层。
这一层为用户界面层提供功能调用，同时它又调用数据访问层所提供的功能来访问数据库。
该层要根据整个系统的设计，构造工程中关键的几个对象，从而实现工程中的大部分逻辑控制功能。
（3）数据访问层
数据访问层是整个分层体系的最底层。
它主要用来实现与数据库的交互，即完成查询、插入、删除和修改数据库中数据的功能。
数据访问层为业务逻辑层提供服务，根据业务逻辑层的要求从数据库中提取数据或者修改数据库中的数据。
由于访问数据库是系统中频繁发生而且最消耗资源的操作，所以在这一层要对数据库访问进行优化，提高系统的性能和可靠性。
采用这种三层模型来设计和开发Web应用程序具有以下优点：
1）结构简单，易于实现。
2）各层的功能明确，与实际问题有明显的对应关系，从而简化了工程的设计工作。
3）各层的功能相对独立，有利于整个工程的并行开发，提高开发效率。
4）各层的内聚性好，非常有利于采用面向对象的开发方法，从而提高代码的可重用性和整个程序的鲁棒性。
5）有效的实现了显示代码与逻辑代码的分离，有利于工程的维护。
1.3.1.2ASP.NET技术
ASP.NET不仅仅是下一版本的ActiveServerPage（ASP），而且还是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台Web服务器来建立强大的Web应用程序。
ASP.NET提供许多比现在的Web开发模式强大的的优势。
它是统一的Web开发平台，用来提供开发人员快速生成企业级Web应用程序所需的服务。
ASP.NET是一个已编译的、基于.NET的环境，把基于通用语言的程序在服务器上运行。
程序在服务器端首次运行时进行编译，比ASP即时解释程序速度上要快很多，而且是可以用任何与.NET兼容的语言（包括VisualBasic.NET、C#和JScript.NET）创作应用程序。
另外，任何ASP.NET应用程序都可以使用整个.NETFramework。
开发人员可以方便地获得这些技术的优点，其中包括托管的公共语言运行库环境、类型安全、继承等等。
1.3.2系统开发工具
电子电工实验室中心实验室管理系统在开发过程中，选择了微软公司的ASP.NET的web开发技术，VisualStudio2010作为开发工具，后台数据库采用SQLServer2008，这些工具都是开源软件，可免费获取。
1.3.2.1VisualStudio2010开发环境
对于ASP.NET应用程序而言，微软开发了VisualStudio开发环境提供给开发人员进行高效的开发，开发人员还能够使用现有的ASP.NET控件进行高效的应用程序开发，这些控件包括日历控件、分页控件、数据源控件和数据绑定控件。
开发人员能够在VisualStudio开发环境中拖动相应的控件到页面中实现复杂的应用程序编写。
VisualStudio开发环境在人机交互的设计理念上更加完善，使用VisualStudio开发环境进行应用程序开发能够极大的提高开发效率，实现复杂的编程应用。
使用VisualStudio开发环境进行ASP.NET应用程序开发还能够直接编译和运行ASP.NET应用程序。
在使用Dreamweaver、FrontPage等工具进行页面开发时需要安装IIS进行ASP.NET应用程序运行，而VisualStudio提供了虚拟的服务器环境，用户可以像C/C++应用程序编写一样在开发环境中进行应用程序的编译和运行。
1.3.2.2SQLServer2008概述
SQLServer2008是一个关系数据库管理系统，是微软的最新一代数据管理和分析解决方案，它给企业级应用数据和分析程序带来更好的安全性、稳定性和可靠性，使得数据库更易于创建、部署和管理。
SQLServer2008在Microsoft的数据平台上发布，可以随时随地管理任何数据。
它可以将结构化、半结构化和非结构化文档的数据（例如图像和音乐）直接存储到数据库中。
SQLServer2008提供一系列丰富的集成服务，可以对数据进行查询、搜索、同步、报告和分析之类的操作。
数据可以存储在各种设备上，从数据中心最大的服务器一直到桌面计算机和移动设备。
2系统分析
2.1需求分析
2.1.1系统功能需求
根据对青海大学电工电子实验中心实验室教学管理流程的了解与调查，目前实验室尚缺乏实验室教学管理系统这样的管理软件，所有工作还处于人工管理阶段。
电工电子实验中心实验室管理系统，是一个基于Web的以提供信息服务为目的的管理系统。
它的核心是信息服务，它面向的对象是学院学生、教师用户。
因此，在系统架构前，就应针对用户对本系统的具体需求做出系统需求分析，即系统需要做些什么。
通过实际调研与具体分析，用户的需求如下：
（1）不同角色的用户登陆、注销。
（2）用户管理功能：
主要包括教师用户、学生用户的添加、删除以及信息修改操作。
其中，在学生添加的功能中，要实现对当前系统中班级的调用，从而建立起学生与当前班级的相互关联。
（3）设备管理功能：
主要包括实验所需设备的添加、删除以及信息修改操作。
（4）实验管理功能：
主要包括实验的添加、删除以及信息修改操作。
其中，在实验信息的详细查看功能中，要实现对当前课程及设备的查询调用操作，从而建立起实验与课程和实验设备的相互关联。
（5）实验预约管理功能：
主要包括实验预约及撤销预约。
（6）实验报告管理功能：
主要包括实验报告的提交、浏览、批阅。
（7）信息查询功能：
主要包括对整个系统中各项信息（用户、设备、实验、成绩）的查询，并显示查询结果。
（8）个人信息管理功能：
主要完成当前用户的密码修改功能。
2.1.2系统性能需求
所谓性能需求，是指软件产品为满足用户业务需求而必须具有且除功能需求以外的特性。
软件产品的性能需求是常常被忽视的一个重要方面。
软件产品性能需求不仅决定产品的质量，而且还会影响到软件产品的功能需求的实现。
软件产品的性能需求包括系统的及时性、可靠性、可维护性、可扩展性和对技术和对业务的适应性等。
作为一个教学应用系统，应具有以下的几个方面：
2.1.2.1系统的及时性
系统的及时性是软件质量优劣的一个重要指标。
软件系统性能是指软件系统或构件对于其及时性要求的符合程度。
及时性用响应时间或吞吐量来衡量。
响应时间是对请求做出响应所需要的时间，系统吞吐量是指特定时间内能够处理的请求数量。
电工电子实验中心实验室管理系统的性能要求可以支持至少一位教师和学生的正常使用，可支持人数大于50人同时在线。
响应时间较短，必须能够在用户期望的响应时间内为用户提供其需要的访问信息。
在线系统要求在用户按下回车键后的2秒内产生结果。
系统处理的准确性和及时性是系统的必要性能。
在系统设计和开发过程中，要充分考虑系统当前和将来可能承受的工作量，使系统的处理能力和响应时间能够满足用户对信息的处理。
由于系统的查询功能对于整个系统的功能和性能完成很重要。
从系统的多个数据来源来看，学生信息查询、实验信息查询、预约结果查询、实验成绩查询及预约实验、撤消预约，其准确性很大程度上决定了系统的成败。
因此，在系统开发过程中，系统采用优化的SQL语句及安全扩展存储过程来保证系统的准确性和及时性。
2.1.2.2系统的可扩展性
系统的可扩展性指系统对技术和业务需求变化的支持能力，能保证可持续增长以满足用户需求和业务复杂性要求。
对于教学系统来说，可扩展性是非常重要的。
这种扩展性就是，设计的教学系统，应该可以通过适当的调整而适应不同课程的教学需要，并且为以后的系统升级留有空间。
以便于在未来教学发展需要的时候，可以比较方便地进行再次开发、扩充升级以改善或增加系统的功能。
系统在开发过程中，应该充分考虑以后的可扩充性。
例如实验信息属性添加、修改，用户查询的需求及管理工作的分级管理等模块也会不断的更新和完善。
所有这些，都要求系统提供足够的手段进行功能的调整和扩充。
而要实现这一点，应通过系统的开放性来完成，既系统应是一个开放系统，只要符合一定的规范，可以简单的加入和减少系统的模块，配置系统的硬件。
通过软件的修补、替换完成系统的升级和更新换代。
2.1.2.3系统的可靠性和安全性
系统可靠性是软件质量的关键因素之一，直接关系到教学的正常进行，因此从设计之初就要考虑到这一点。
系统在教学使用过程中，要求运行稳定，并具有一定的容错功能，局部功能出现故障时候，不会影响其他功能，对用户的操作，不管是成功或失败，都要有适当的提示。
安全性是指系统能够通过信息的机密性，完整性和可靠性提供充分的保护来预防风险，保障系统安全，是系统成功的基本要素。
对于本系统的安全性要求主要是能够阻止无论来自Internet还是校园局域网内部的非授权用户，保护系统中的数据或基础结构避免受恶意攻击或者盗用。
因此，系统应提供身份认证、重要数据（如用户的密码）加密保护、存取控制等有效的安全机制。
2.1.2.4系统易用性和系统响应速度
系统是直接面对使用人员的，而有些使用人员往往对计算机并不是非常熟悉。
这就要求系统能够提供良好的用户接口，易用的人机交互界面。
要实现这一点，就要求系统应该尽量使用用户熟悉的术语和中文信息的界面；针对用户可能出现的使用问题，要提供足够的在线帮助，缩短用户对系统熟悉的过程。
系统设计中摒弃大量数据冗余，提出了优化数据库的解决方案，大量使用存储过程，大大提高系统响应时间和速度。
系统在日常处理中的响应速度为秒级，达到实时要求，以及时反馈信息。
严格保证操作人员不会因为速度问题而影响工作效率。
2.2可行性分析
可行性的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决，系统方案在经济上、技术上和操作上是否可以接受。
因此，可行性研究实质上是要进行一次大大压缩简化了的系统分析和设计的过程，也就是在较高层次上以较抽象的方式进行系统分析和设计的过程。
2.2.1技术可行性
系统采用B/S架构，前台运用VisualStudio2010开发工具，后台数据库采用SQLServer2008，系统开发语言采用C#、ASP.NET等，以上软件均为开源软件，可免费获取。
ASP.NET开发Web程序的效率非常高，环境也提供了自动代码生成机制，可以有效的减少代码编写量。
基于Web的应用程序，对于程序的发布也是十分的容易，因此，开发本系统在技术上完全可行。
2.2.2经济可行性
传统笔记式管理浪费了大量的人力、时间和纸张资源，而且由于人为的疏忽造成的信息错误，因此，需要将实验室管理与信息管理系统MIS的开发结合起来，以求得在速度、质量、效率和性能等方面的特性得到巨大提高，其经济效益是很可观的，不仅节约了大量的人力、物力和时间，还使得以前较为复杂的管理操作方式变得简单、方便。
该系统在我校信息化管理中心已架设好的WEB服务器上使用，因此系统成本主要集中在软件的开发上。
而软件开发采用的工具均为免费软件，成本几乎为零。
当系统投入使用后可以为学院的实验室管理部门节约大量的人力、物力。
同时该系统也实现了开放性实验室管理的现代化管理模式，达到充分利用和共享网络信息与管理资源，进行科学和规范化的管理，提高了管理人员的管理质量和工作效率。
它所带来的效益远远大于系统软件的开发成本，在经济上完全可行。
2.2.3操作可行性
本次开发的管理系统，将本着用户使用简单、方便、容错性好、及时、准确的目的，界面风格使用Web网页形式呈现，只需普通网页浏览器即可使用。
用户无需掌握专业的计算机知识，无需进行任何额外软件的安装，便可在很短的时间内能够掌握其使用方法和技能。
因此，在操作上是可行的。
综上所述，开发实验室教学管理系统在技术上、经济上、操作上都是可行的。
2.3业务流程分析
经过对学校电工电子实验中心业务流程进行调查了解，熟悉学校实验室具体教学过程及管理流程，根据系统用户角色分析系统具体业务流程有：
（1）学生系统业务流程：
学生经过系统注册后登录系统，浏览实验信息，编辑个人信息，查看实验记录，然后预约实验，提交预约实验申请，经过审核后在确定时间和地点进行实验，并提交实验报告，最后查看实验报告成绩。
（2）教师系统业务流程：
教师登陆系统浏览自己的实验课程信息，查看实验报告并批录成绩，修改个人信息。
（3）管理员系统业务流程：
用户信息管理、实验信息管理、设备仪器管理等。
据此绘制的业务流程图如下图2-1所示：
图2-1业务流程图
2.4数据流程分析
学生、教师、管理员三种身份的用户登录实验室管理系统，进行功能操作，产生相
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