实验室管理系统设计与实现.docx

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实验室管理系统设计与实现

实验室管理系统的设计与实现

摘要

实验室是所有高校必不可少的基本构成单位。

目前，将信息化技术引入实验室管理是学校信息化管理的要求，可以为实验室的管理和建设提供有效的依据。

因此，目前急需研制一套科学的实验室管理系统，用来帮助高校提高实验室管理效率，为师生提供各种服务。

本文通过对当前实验室管理系统的情况进行调查研究，分析搭建高校实验室管理系统的重要意义。

对目前网络系统常用的架构技术进行了介绍，分析JSP的技术特点和基于Web技术的实验室管理系统研制的教学原理，介绍了本系统研制平台所需要的软硬件运行区域。

本文介绍了需求分析的一般原则，详细地阐述了本系统的可行性、功能需求和性能需求，重点从总体设计和分模块设计等几个方面介绍了本系统的设计。

本文介绍了数据库的设计原则，针对本系统对数据库进行了选择，并进行了详细的数据库框架设计；在系统设计中主要研究了个性化页面的背景及SQLServer2008+tomcat+jsp系统的一般原理。

阐述整个个性化页面生成系统的系统结构及工作原理，分析了系统实现中的特殊性、难点和重点。

设计实现系统用户管理、用户信息管理、日程安排管理、工作日志管理、数据备份功能等。

分析并解决实现中的若干技术问题，建立完整的教师课表，进行测试并分析结果。

关键字：

实验室管理；JSP；数据库

DesignandImplementationofLaboratoryManagement

InformationSystem

Abstract

Laboratoriesisessentialtoalluniversitiesbasicunit.Currently,themanagementofinformationtechnologyintotheschoollaboratoryinformationmanagementrequirements,itcanprovideaneffectivebasisforlaboratorymanagementandconstruction.Therefore,itisanurgentneedtodevelopascientificlaboratorymanagementsystemtohelpuniversitiesimprovelaboratorymanagementefficiency,providingavarietyofservicesforteachersandstudents.

Throughinvestigationandstudyonthecurrentlaboratorymanagementsystem,analyzetheimportanceofbuildingtheuniversitylaboratorymanagementsystem.Thecurrentcommonnetworkinformationsystemarchitecturetechnologywereintroduced,theanalysisofthetechnicalcharacteristicsandJSP-basedWebtechnologylaboratorymanagementsystemdevelopedteachingprinciples,introducestheinformationsystemdevelopmentplatform,softwareandhardwareneededtorunthearea.

Thisarticledescribesthegeneralprinciplesofneedsanalysis,elaboratesthefeasibilityoftheinformationsystem,functionalrequirementsandperformanceneeds,prioritiesandoveralldesigninseveralwaysbymoduledesigndescribesthedesignofthesystem.Thispaperdescribesthedesignprincipleofthedatabase,thedatabaseforthesystemselection,andcarriedoutadetailedframeworkforthedesigndatabase.InthesystemdesignofthemainstudyofthegeneralprinciplesofpersonalizedpageofbackgroundandSQLServer2008+tomcat+jspsystem.Elaboratesystemstructureandworkingprincipleofthewholepersonalizedpagegenerationsystem,analyzethesystemrealizationparticularity,thedifficultyandfocus.DesignandImplementationofasystemusermanagement,userinformationmanagement,schedulemanagement,worklogmanagement,databackupfunctions.Analyzeandsolvetechnicalproblemsinimplementationoftheestablishmentofacompletescheduleofteachers,testandanalyzetheresults.

Keywords：

LaboratoryManagement;JSP;conjunctiondatabaseonthenet

插图清单

表格清单

表4-1alluser表........................................................................................................................14

表4-2banjixinxi表..................................................................................................................14

表4-3jiaoshixinxi表................................................................................................................14

表4-4Kechengxinxi表............................................................................................................15

表4-5paikexinxi表..................................................................................................................15

表4-6suoyoujiaoshi表............................................................................................................16

表4-7xueshengxinxi表...........................................................................................................16

引言

Internet是目前世界上最大的计算机互联网络，它遍布世界各地，将世界各地各种规模的网络连接成一个整体。

作为Internet上一种先进的，易于被人们所接受的信息检索手段，WorldWideWeb（简称WWW）发展十分迅速，成为目前世界上最大的信息资源宝库。

据估计，目前Internet上已有上百万个Web站点，其内容范围跨越了教育科研、文化事业、金融、商业、新闻出版、娱乐、体育等各大领域，其用户群十分庞大，因此，建设一个好的Web站点对于一个机构的发展十分重要。

近年来，随着网络用户要求的不断提高及计算机科学的迅速发展，特别是数据库技术在Internet中的广泛应用，Web站点向用户提供的服务将越来越丰富，越来越人性化。

本设计中数据库服务器端采用了SQL2008数据库作为ODBC（OpenDataBaseConnectivity）数据源，并以先进的ADO（ActiveXDataObjects）技术进行数据库存取等操作，使Web与数据库紧密联系起来。

随着我国因特网的高速发展，它的影响已经不仅体现在人们的工作与学习方面，而且越来越多地融入生活的每一个角落。

同时Internet网络更加成为学校的沟通工具，通过网络，学校可以管理课程信息，对教师课程进行排课，可以登录网站，管理上课信息以及上课时间。

由Internet所引发的学校部门展示平台的开发，让教师更加的容易的查询信息，教师更加容易了解学院的发展状态。

网站的开发与形成将会对教师的生活、工作的各方面带来巨大的影响。

由于长久以来的习惯或是经验，多年来各个学校的教务管理对于教师课表基本上都是靠手工进行，手工编写，既浪费时间又容易出错，也不易进行修改。

随着学校招生量增大，教师队伍的扩充与改编，旧的需手抄的教师课表信息已经严重的阻碍了教师的工作效率，手工管理效率低、易出错、检索信息慢、耗费大量人力。

随着信息技术的高速发展，现在大学的学科设置越来越科学，课程不光包括平时的必修课，还包括部分选修课，并且伴随着学科范围的不断扩大，各个院系的学科科目也越来越多，实验课显得越来越重要，庞大的课时、教师、教室信息令人眼花缭乱，无法迅速、高效的检索出自己所需的课表信息，不便于学校管理。

综上所述，作为知识技术均较先进的高校，更应该并且有必要开发出一个实验室管理系统，既提高教师的办公效率也减少教务麻烦，避免了不必要的错误。

第1章绪论

1.1国内外研究现状

实验室管理系统（LIMS）的概念大约形成于上个世纪八十年代,在国外经过了30多年的发展,已经逐步趋向成熟,目前国外很多软件研制公司针对不同的学校设计出了最新的LIMS产品,这些产品灵活性强,框架清晰合理,功能也比较完善,能应用在很多专业的实验室中。

比较著名的LIMS软件厂商有:

美国的STARLIMS公司以及动态数据库公司,加上英国的实验室系统公司和LabWare公司。

但是由于国内外语言文化的差异,许多国外著名的产品在国内却很难发挥出很好的效果,首先遇到的难题就是语言不通。

举个例子,比如在中国的石油化工行业的实验室里,工作和实验人员基本上全是中国人,外文的操作窗口和使用区域在很大程度上为外文基础不高的普通实验人员带来了极大的障碍。

另外,中国公司的学生和研究所的科研人员与国外公司的学生以及科研人员在文化上也存在着区别,管理技术上也存在很多差异,这些区别在LIMS软件上体现的就非常明显,针对这种状况,很多优秀国外软件公司的LIMS软件经过一番改造,试图能适应中国的市场,但是效果不明显,并不能完美地融入到中国的企业管理文化中来,且这些软件的商业目的非常明确,价格也比较昂贵。

于是很多在国外已经很成熟产品,因不适应中国情况而退出了中国市场。

随着国内电脑水平的提高,软件行业也飞速发展,国内软件公司的LIMS产品慢慢崛起。

开始在中国LIMS市场中占有一定市场份额,可是因为起步晚和技术水平有限,仅做一些具有行业针对性极低的LIMS产品。

这些软件产品的功能并不强大,但是由于国内软件商能够熟悉中国人的习惯和中国的管理文化,能全面体会中国市场的需求,在实际操作上也具有比较丰富的经验,这样将有限的技术和资金有目的性的进行投入,其结果还是非常明显的,国产软件在价格上和友善度上和国外软件相比占有优势,同样行业的LIMS产品价格要便宜许多。

目前,高校实验室管理系统软件也有多种出现,不少大型院校如清华大学、厦门大学等也都研制了自己的LIMS。

据统计，我国目前计算机的普及率已经达到了一定规模，各行各业都以计算机的应用为主。

实验室管理系统是任何一个高校不可缺少的部分，它的内容对于学校的管理者和教师来说都至关重要，所以实验室管理系统应该能够为用户提供充足的信息和快捷的查询手段。

但一直以来人们使用传统人工的方式管理实验课程信息，这种管理方式存在着许多缺点，如：

效率低、准确性差。

随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，作为计算机应用的一部分，使用计算机对课表信息进行管理,具有手工管理所无法比拟的优点。

例如：

检索迅速、查找方便、存储量大、准确性高、成本低等。

这些优点能够极大地提高教师办公的效率，也是高校的科学化、正规化管理与世界接轨的重要条件。

因此，开发这样一套实验室管理系统很有必要。

1.2研究的目的与意义

实验室是所有高等院校和研究机构必不可少的基本构成单元。

特别是高褚其实验室的设备管理和学员实验课程安排都需要一套稳定，高效的管理办法。

目前，大部分学校的实验室普遍存在管理封闭、利用率低下、仪器设备开放程度不够、共享性差的状况。

实验室管理是授课单位都要面对的问题，将信息技术引入实验室管理不仅是学校信息化管理的要求，其根本目的是，方便了对实验室的相关内容进行查找、分类、统计、打印，为实验室管理和建设提供有效了行之有效依据。

因此，学校利用信息技术来进行实验室管理可以说是肯定的。

利用信息技术不仅公开、透明，还可以避免人工统计的繁琐及错误。

与过去纯人工的管理相比，避免了各种人为原因出现的失误，也非常有效地降低了教学者的劳动强度，把出错机率降为最低。

利用研制出来的实验室管理系统，操作简单实用，更为重要的是能够满足学校实验室目前的实际情况和具体要求，并且管理系统具有扩展性，可以继续进行研制，以满足后续的需求。

实验室管理还处于较为原始的手工阶段，缺少一套实用可靠的管理系统软件。

随着信息化授课和无纸化办公的进一步完善，利用电脑管理系统管理授课实验室势在必行。

因此，本项目拟从这个角度来研制一个实验室管理系统。

拟建立的这个实验室管理系统，可以记录实验室所有的实验设备，并实时反映设备的运转状态、使用情况，以供实验人员合理地安排实验，达到教学效率的最优。

现在我院的各个院系的实验室都没有使用电脑统一管理。

仍然是手工管理，所以鱼需这类软件。

该论文的主要内容是分析实验室管理系统的研制可行性，包括研制背景和编写目的。

为该工程的决策人员分析该项目的实施价值和可行性作判断的依据。

使用该系统之后，实验室管理技术将发生一次改革。

大大减少管理上的教学量，也使实验室管理更加明朗。

使用者可以方便快捷的寻找每一样在库存设备的情况，也可以快速统计设备的使用和损坏情况，甚至于登记实验记录、在线提交课程设计成果和机上作业。

1.3论文框架

本文论文的框架分为六章，主要安排如下:

第一章绪论。

查找实验室管理系统方面的研究资料，对国内实验室管理系统的现状进行研究，阐述本系统研制的意义。

第二章系统相关技术。

介绍B/S技术，分析LIMS系统的体系框架、介绍网络应用系统研制技术JSP,阐述系统的软硬件运行区域，介绍了工具SQL2008和myeclipse。

第三章需求分析。

首先对需求分析的原则进行介绍，完成了该系统的功能需求和性能需求，业务流程分析。

第四章系统整体设计。

根据规定的原则，对实验室管理系统进行全面设计。

数据库设计。

介绍了数据库的设计原则，依据本系统的特点对数据库进行选型，并完成数据库的逻辑框架设计和物理框架设计。

第五章系统实现。

介绍了实验室管理系统各功能模块的详细设计和实现过程，并针对安全隐患，完成了该系统的安全设计，并对整个代码进行了试验。

第六章系统测试。

系统完成后，对系统各功能模块的测试，以及详细的测试流程介绍。

本系统在一定的环境下对系统的重要模块进行了模拟测试，证实了系统的可用性、可靠性。

第2章系统相关技术

2.1系统相关技术

2.1.1浏览器/服务器（b/s）模型

本系统采用的是B/S结构。

其模型的运作方式是这样的：

（1）远端的用户机上启动一个客户应用程序，为访问所须需的信息建立必要的网络连接。

（2）户请求客户应用程序执行某个功能。

（3）户程序分析用户的请求，并计算出对存放在服务器上的数据发出何种请求。

（4）客户程序规范化该请求，并发送给服务器。

（5）服务器接收到请求后，进行相应的处理，将用户请求的数据通过网络发回给客户。

客户机/服务器模型基本思想之一就是充分利用服务器强大的处理能力，将应用的大部分功能放在服务器端实现；而客户机相对来说功能简单，以实现数据的集中、统一管理。

浏览器/服务器（B/S）模型则对客户机/服务器模型中的客户端进一步进行了简化。

其工作过程如图所示：

图2-1B/S工作过程图

2.1.2JSP简介

JSP技术是用JAVA语言作为脚本语言的，JSP网页为整个服务器端的JAVA库单元提供了一个接口来服务于HTTP的应用程序。

JSP（JavaServerPages）是由SunMicrosystems公司倡导、许多公司参与一起建立的一种动态网页技术标准。

在传统的网页HTML文件（*.htm,*.html）中加入Java程序片段（Scriptlet）和JSP标记（tag），就构成了JSP网页（*.jsp）。

Web服务器在遇到访问JSP网页下载的是JDK1.2.2-001-win.exe，所以这里就以JDK1.2.2-001-wi的请求时，首先执行其中的程序片段，然后将执行结果以HTML格式返回给客户。

程序片段可以操作数据库、重新定向网页以及发送email等等，这就是建立动态网站所需要的功能。

所有程序操作都在服务器端执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏览器的要求最低，可以实现无Plugin，无ActiveX，无JavaApplet，甚至无Frame。

JavaServerPages（JSP）技术提供了一种简单快速的方法来创建显示动态生成内容的Web页面。

由业界处于领先地位的Sun公司制定了相关的JSP技术规范，该规范定义了如何在服务器和JSP页面间进行交互，还描述了页面的格式和语法。

JSP页面使用XML标签和scriptlet（一种使用Java语言编写的脚本代码），封装了生成页面内容的逻辑。

它将各种格式的标签（HTML或者XML）直接传递回响应页面。

通过这种方式，JSP页面实现了页面逻辑与其设计和显示的分离。

JSP技术是Java系列技术的一部分。

JSP页面被编译成servlets，并可能调用JavaBeans组件（beans）或EnterpriseJavaBeans组件（企业beans），以便在服务器端处理。

因此，JSP技术在构建可升级的基于web的应用程序时扮演了重要角色。

JSP页面并不局限于任何特定的平台或web服务器上。

JSP规范在业界有着广泛的适应性。

2.1.3web概述

WorldWideWeb（万维网，简称Web）提供了一个可以轻松驾御的图形化用户界面，以查阅Internet上的文档，这些文档以及它们之间的连接一起构成了一个庞大的信息网。

Web允许通过超链接从一个网页跳到其他网页。

网页可以包含文字、图象、动画、声音、3D世界以及其它任何信息，而且能存放在全球任何地方的计算机内。

一旦与Web连接，您就可以使用相同的方式访问全球任何地方的信息。

Web正在逐步改变人们的通信方式。

这种新的大众传媒比以往的任何一种通信媒体都要快，因而受到人们的普遍欢迎。

在过去的几年中，Web飞速增长，容入了大量的信息，从商品报价到就业机会；从学术交流到娱乐新闻……。

人们常常谈论Web“冲浪”，“冲浪”意味着在Web上沿超链接转到那些您从未到过的网页和专题。

对Internet新用户来说，Internet似乎就是Web。

实际上，Web和Internet还是有区别的。

Web只是Internet提供的服务之一，其它服务如Ftp、News、Gopher都出现的比Web早而且现在一直存在。

但Web第一次把图像、动画、声音、视频等多媒体信息引入Internet，使用户不用整天面对枯燥的文本，从而把普通大众吸引到Internet上来，使得Internet不再是计算机专家的天下。

您可以把Web视为Internet上的一个大型图书馆，Web站点就像图书馆中的一本本书，而Web页则是书中的某一页。

很多个Web页合在一起便组成了一个Web节点。

可以从一个特定的Web站点开始您的环球之旅。

传统的网络应用的体系结构被称为C/S结构（也称为两层结构），这种结构应用系统完全在客户机上，而数据库在另一处的服务器上，虽然这种方法可以使我们共享整个企业的数据，但它却存在许多缺点[4]。

在两层结构应用中，处理的负载全部由客户机承担，而功能相对较强的服务器却只作为应用和数据库之间的通信控制器。

其结果是，不仅应用的性能由于客户机的资源而受到影响，而且网络的流量也大为增加。

当整个应用对放在客户机上处理时，应用在向用户展示任何结果之前，都不得不多次提出数据请求。

这些对数据库的多次请求可能大大地加重网络的通信负担。

另一个问题是维护问题。

即使对应用只做稍微的修改，也会涉及用户库的整个转出。

经几次转出之后，用户库可能变得很难管理，搞不清哪些版本在什么地方。

有些用户可能还没有准备好全部转出，所以当别人坚持立即进行修改时他们只好先不进行修改，结果造成会有多个不同版本的软件需要同时维护。

为了解决这些问题，软件界提出了三层体系结构的概念。

把应用分解为三个不同的逻辑层次，各有一套定义好的接口。

第一层是表示层，典型情况下由某种图形用户接口组成。

中间层由应用逻辑组成。

第三层是应用所需的数据。

中间层（应用逻辑层）基本上是由用户通过表示层调用的代码，目的是用来检索所要的数据。

当表示层接收到这些数据后，便将其进行格式化，显示出来。

把应用逻辑与用户接口分开，大大地提高了设计应用的灵活性。

这样无需个性应用逻辑便可以建立和使用多种应用接口，只要应用逻辑层给表示层提供定义明晰的接口就行。

第三层是应用所需要的数据。

这些数据可以由任何信息源组成。

应用所需的数据不限于仅仅是关系数据库，也可以许多不同的企业级数据源。

WEB应用在典型情况下遵循三层结构。

第一层即表示层，在WEB应用中它不仅包括WEB浏览器，而包括WEB服务器。

其责任是把数据组装成可表示的格式。

第二层是应用层。

它通常由某种程序或一些组件组成。

第三层向第二层提供所要的数据。

典型的WEB应用是首由集用户提供的数据（第一层），然后把数据发送给WEB服务器，运行所要的服务程序（第二、三层），