实验室管理系统详细设计.docx
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实验室管理系统详细设计
实验室管理系统
第一章：
引言
1.1课题背景
计算机技术的进步,促使现代工业技术在快速发展,随着科研和生产技术的不断发展,原来的人工管理模式已显得不太适应,而对于高校实验室,无论其规模的大小,每时每刻都会产生例如实验设备信息、实验数据、设备维修等等这样大量的信息,这些数据、信息不仅是一些测量、分析的数据,还有许多维持实验室运行的管理型数据。
在以往的手工管理、纸袋储存数据的方式下,这些海量般的数据、信息,使得实验室的管理人员以及使用人员为维护这些数据浪费了大量的物力和时间,效率低下,并且经常出错,更谈不上数据的快速科学分析。
在这一背景下,实验室信息管理系统（LIMS）开始出现,并在实际应用中得到了快速发展,成为一项崭新的实验室管理与应用技术。
在当今这样一个网络信息时代,除了提高实验室自身专业水准,提高实验室的管理水准已经是唯一的选择。
实验室信息管理系统（LIMS）无疑会把实验室的管理水平提升到信息时代的高水平。
1.2研究目的与意义
高校实验室信息管理系统是一个以实验室信息管理和实验信息管理为主的先进的网络系统，能够为用户提供充足的实验室信息和实验信息的查询手段。
传统的人工管理实验室这种古老的方式来进行，已完全不能满足学校对实验室规划的需要，实验室信息管理系统能够极大地提高实验室管理的效率，也是使学校的科学化、正规化管理的重要条件。
随着科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。
现代企业的竞争逐渐整合为工作效率的竞争，在信息爆炸的时代，传统教学实验管理面临着诸多挑战。
基于WEB的高校实验室信息管理系统就是要将手工管理变为计算机管理，把实验管理放在网上进行，达到高效、准确、便捷的目的。
供学生查阅相关信息，限定学生在一定时间内统一在网上预约实验，由于把实验管理放到了网上，学生用自己的学号就可以网上预约，提高了实验室实验的效率，实验完成后，由实验指导教师在网上为自己的学生评分，上传到网络后学生查看成绩。
本文从高效管理计算机实验室出发，结合我院计算机机房的具体情况，针对如何合理安排机房的课程实验，实习以及如何调节设备的冲突，实现资源的高效组合和利用，提出了一系列解决方案。
已往的教学实验室是处于理论课辅助的地位，而实验室的建设发展均从属于教研室的发展规划。
实验课课程无独立性，跟着理论走，实验课程的设置实际上是理论课程的延续，实验手段仅仅是简单的验证理论和演示重复书本。
而现在，教学实验室不但要承担多门学科、多门课程，还要在同一个时间面对不同年级、不同水平、不同层次的学生，如大一到大四的普通本科生、研究生等，甚至可能要服务于社会，实验室工作内涵发生了改变，工作量成倍增加。
现在实验室实验教学准备的复杂程度和工作强度都几倍于已往的实验室。
在这种现实情况下，实验室的管理就显得更加举足轻重了，只有加强实验室规范管理，进行优化组合，理顺内、外部关系，有效利用实验室资源，优化实验室教学仪器的运行环境，构建一种全新的整合优势，将实验室管理员、教师、学生三者有机结合，以保证教学实验有序、顺利、合理的完成，提高实验课的效率，从而保障实验教学质量，提高实验室综合能力和效率，提高实验室的投资效益。
1.3参考文献
[1]王珊，萨师煊．数据库系统概论[M]．北京：
高等教育出版社，2006
[2]张跃平．JAVA实用教程[M]．北京：
清华大学出版社，2001
[3]马晓梅．SQLserver实验指导[M]．北京：
清华大学出版社，2009
第二章:
可行性分析
2.2经济可行性
由于系统并不十分复杂，且操作起来也非常简单，所以开发费用比较低。
另外，考虑到现在已经有的硬件设备需增加、调整的硬件投入亦很低。
2.3社会可行性
由于已往的实验室管理完全或大部分都靠人力亲为，浪费人力、物力、财力，而实验室教学质量的体现，师资队伍是关键，管理是保证。
同时，按照“教育要面向现代化，面向世界，面向未来”的要求，实验室教学和管理也要和时代同步，与时俱进。
加强实验室规范管理，既能保证完成实验教学任务，满足科学研究的需要，又可以节省人力、物力、财力。
在实验室管理中有时会产生这样的矛盾：
学生来实验室上实验课，实验室管理员和教师都认为应该由对方管理，这就不利于实验教学的正常、有序进行。
因此，实验室管理不只是管理员或教师的行为，而应是双方共同的责任。
管理员应积极主动地配合，与任课教师共同管理，这种管理不只是单纯的课前、课间、课后的管理，而应贯穿整个实验教学的始终。
本实验室管理系统正可以解决这样的矛盾。
第三章：
需求分析
3.1系统总体的功能需求
高校实验室是从事实验教学、科学研究、技术开发和学术交流的重要场所，是培养人才创新思维和创新能力的重要基地。
开放性实验室就是为实验教学、实验技术研究、科学研究提供必要条件，包括实验时间、实验仪器设备、实验场地、实验资料、实验指导人员等，部分或全部向实验者（包括本科生、研究生、教师、技术人员等）有目的地开放，从而为实验者完成某个实验项目提供服务。
学生在开放性实验室这个创新活动基地内，能够充分挥他们的想象力与创造力，对培养学生的创新意识、创新精神和开拓能力具有重要作用。
高校开放性实验室可为各类科研和企事业单位培养和培训高素质专业技术人才，满足社会发展对专业技术人才的需求。
因此，对高校实验室开放与管理的研究具有重要意义。
在本系统中，要实现的设计目标有：
⑴系统提供用户管理功能
⑵系统提供实验室的管理功能
⑶系统提供实验的管理功能
⑷系统提供公告管理
⑸系统提供教师信息信息修改功能
⑹系统提供教师评分的功能
⑺系统提供教师查询学生成绩的功能
⑻系统提供学生网上预约实验功能
⑼系统提供学生查询成绩的功能
⑽系统提供学生个人信息修改的功能
通过对该设计目标的分析，得到本系统的系统用例图，如图2.1所示。
图2.1基于WEB的高校实验室信息管理系统用例图
3.2系统结构设计
本系统分为用户管理模块、实验室管理模块、实验管理模块、公告管理模块、个人信息管理模块、实验预约管理模块、实验分数查看管理模块、实验评分管理模块。
用户管理模块实现的是用户的添加、修改、删除等功能。
实验室管理模块实现的是实验室的添加、修改、删除等功能。
实验管理模块实现的是实验的添加、修改、删除等功能。
公告管理模块实现的是公告的添加、修改、删除和查看等功能。
个人信息管理模块实现的是对姓名、密码修改等功能。
实验预约管理模块实现的是预约实验、查看已预约的实验等功能。
实验分数查看管理模块实现的是实验评分、查看已评分的实验等功能。
实验评分管理模块实现的是查看已评分的实验等功能。
总体结构设计如图3.6所示。
图3.6总体结构图
3.3系统详细设计
3.3.1系统登录管理模块
功能：
输入用户名和密码，判断用户是否存在，如果是管理员，就进管理员界面，否则判断是否是教师，如果是教师，就进教师界面，否则进学生界面。
算法流程，如图3.1所示。
图3.1系统登录流程图
3.2用户管理功能模块
功能：
添加一个新用户时，输入用户名，密码，确认密码，选择是学生，教师，还是管理员，学生/教师的编号，然后提交，提示成功后，系统提示添加成功，否则提示添加失败。
4.3实验室管理功能模块
功能：
单击添加实验室，添加实验室名称，实验室地点提交，系统提示添加成功，如果已有实验室，系统就提示该实验室已存在。
算法流程，如图3.2所示。
图3.2实验室流程图
3.3实验管理功能模块
功能：
单击添加实验，添加实验编号、实验名称、实验地点、实验开始时间、实验结束时间和实验内容，然后提交，系统会提示添加成功。
如果添加一个系统已经有的实验名，系统就提示该实验已存在，并返回到本页继续添加实验。
算法流程，如图3.3所示。
图3.3实验流程图
3.4公告管理功能模块
功能：
进入添加公告界面后，添加公告的标题和内容并提交，系统会提示添加成功。
否则提示错误。
算法流程，如图3.4所示。
图3.4公告流程图
3.5教师登录界面
功能：
输入的教师的用户名和密码正确时，就可进入教师的界面。
否则当输入教师的用户名和密码错误时，系统则提示用户名或密码错误，请重新输入，并返回系统的主界面重新输入。
算法流程，如图3.5所示。
图3.5教师登录流程图
3.6个人信息管理功能模块
功能：
教师可以通过个人信息管理，只可以修改自己的密码和教师性别，提示修改成功。
对教师编号、教师部门进行修改，系统不提示，返回到本页面。
3.7实验评分管理功能模块
功能：
根据学生的的实验的开始和结束时间、实验内容，对学生进行评分。
学生评分以后提交，系统提示成功，否则提示错误。
3.8学生功能模块
功能：
输入的学生的用户名和密码正确时，进入学生的界面。
否则当输入学生的用户名和密码错误时，系统则提示用户名或密码错误，请重新输入。
并返回系统的主界面重新输入。
算法流程，如图3.6所示。
图3.6学生登录界面
3.9实验预约功能模块
功能：
学生通过实验编号、实验名称、实验的开始和实验的结束时间、实验的教师、实验的内容，正确的预约实验，预约实验以后系统提示预约成功。
如果已经预约了该实验，系统提示该实验已经预约。
3.10实验操作功能模块
功能：
预约时间以后，就可以单击开始实验，如果这时再次单击开始，系统提示该实验已经开始。
实验实验结束后，单击结束实验，系统提示该实验已结束。
第四章系统UML建模
4.1系统用例图
系统管理员用例图如下所示：
老师用例图如下所示：
学生用例图如下所示：
4.2系统时序图
学生成绩查询时序图如下图所示：
第五章系统运行环境
5.1开发环境
5.1.1JSP技术
JSP是由Sun公司于1999年6月推出的一项技术，是基于JavaServlet以及整个Java体系的Web开发技术，利用这一技术可以建立先进、安全和跨平台的动态网站。
JSP技术在多个方面加速了动态Web页面的开发[8]。
它主要有如下几个方面的特点：
1、将内容的生成和显示进行分离
使用JSP技术，Web页面开发人员可以使用HTML或者XML标识来设计和格式化最终页面。
使用JSP标识或者脚本来生成页面上的动态内容（内容是根据请求来变化的，例如请求帐号信息或者一本书的价格）。
生成内容的代码被封装在Servlet和JavaBean组件中，并且结合在脚本中，所有的脚本在服务器端运行。
2、JSP引擎解释JSP标识和脚本程序，生成所请求的内容（例如，通过访问JavaBean组件，使用JDBC技术访问数据库，或者包含文件），并且将结果以HTML（或者XML）页面的形式发送回浏览器。
这有助于作者保护自己的代码，而又保证任何基于HTML的Web浏览器的完全可用性。
3、强调组件的重用
绝大多数JSP页面依赖于可重用的、跨平台的组件（JavaBean或者EnterpriseJavaBean组件）来执行应用程序所要求的更为复杂的处理。
开发人员能够共享和交换执行组件，或者使得这些组件为更多的使用者或者客户团体所使用。
此方法加速了总体开发进程。
4、采用标识简化页面开发
Web页面人开发人员不都是熟悉脚本语言的编程人员。
JSP技术封装了许多功能：
访问和实例化JavaBean组件、设置和检索组件的属性、下载Applet以及执行用其他方法更难于编码和耗时的功能。
JSP技术可以通过开发定制的标识库进行扩展。
第三方开发人员和其他人员可以为常用功能创建自己的标识库。
这使得Web页面开发人员能够使用熟悉的工具和如同标识一样执行特定功能的组件来工作。
当与Java2平台、J2EE和EnterpriseJavaBean（EJB）技术整合时，JSP页面将提供企业级的扩展性和性能，这对于在企业中部署基于Web的应用是必需的。
5.1.2JDBC技术
JDBC是Java的开发者——Sun的JavaSoft公司制定的Java数据库连接JavaDataBaseConnectivity技术的简称，是为各种常用数据库提供无缝联接的技术[10]。
JDBC在Web和Internet应用程序中的作用和ODBC在Windows系列平台应用程序中的作用类似。
JDBC有一个非常独特的动态连接结构，它使得系统模块化。
使用JDBC来完成对数据库的访问包括以下四个主要组件：
Java的应用程序、JDBC驱动器管理器、驱动器和数据源。
简单地说，JDBC能完成下列三件事：
（1）同一个数据库建立连接；
（2）向数据库发送SQL语句；
（3）处理数据库返回的结果。
JDBC是一种可用于执行SQL语句的JavaAPI（应用程序设计接口）。
它由一些Java语言写的类、界面组成。
JDBC给数据库应用开发人员、数据库前台工具开发人员提供了一种标准的应用程序设计接口，使开发人员可以用纯Java语言编写完整的数据库应用程序。
通过使用JDBC，开发人员可以很方便地将SQL语句传送给几乎任何一种数据库。
也就是说，开发人员可以不必写一个程序访问Sybase，写另一个程序访问Oracle，再写一个程序访问Microsoft的SQLServer。
用JDBC写的程序能够自动地将SQL语句传送给相应的数据库管理系统（DBMS）。
不但如此，使用Java编写的应用程序可以在任何支持Java的平台上运行，不必在不同的平台上编写不同的应用。
Java和JDBC的结合可以让开发人员在开发数据库应用时真正实现“WriteOnce，RunEverywhere！
”
Java具有健壮、安全、易用等特性，而且支持自动网上下载，是一种很好的与数据库线连接而使用的编程语言。
它所需要的是Java应用如何同各种各样的数据库连接，JDBC正是实现这种连接的关键。
JDBC扩展了Java的能力，如使用Java和JDBCAPI就可以公布一个Web页，页中带有能访问远端数据库的Applet。
或者企业可以通过JDBC让全部的职工（他们可以使用不同的操作系统，如Windows，Machintosh或UNIX）在Intranet上连接到几个全球数据库上，而这几个全球数据库可以是不相同的。
5.1.3用JDBC访问数据库
所有的数据库的对象和方法都在java.sql.*里面，所以首先要importjava.sql.*,要想连接数据库，首先要将驱动程序调入。
Class.forName（"com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver"）；这是驱动程序。
要想连接一个指定的数据库，必须创建Connection类的一个实例。
conn=DriverManager.getConnection（"jdbc:
microsoft:
sqlserver:
//localhost:
1433;databasename=xzgl","sa","123"）;
若要使用纯JDBC驱动程序，必须安装第三方软件提供的驱动程序，一般在数据库的官方网站上可以找到这里不做讨论。
本系统采用JDBC-ODBC的驱动程序连接数据库，并使用JavaBean组件[11]。
有效的避免了代码的重复，具体过程如下：
5.1.4SQLServer数据库
SQL是英文Structured Query Language的缩写，意思为结构化查询语言。
SQL语言的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。
按照ANSI（美国国家标准协会）的规定，SQL被作为关系型数据库管理系统的标准语言。
SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据，从数据库中提取数据等[12]。
目前，绝大多数流行的关系型数据库管理系统，如Oracle、Sybase、Microsoft SQL Server、Access等都采用了SQL语言标准[13]。
虽然很多数据库都对SQL语句进行了再开发和扩展，但是包括Select、Insert,、Update、Delete、Create以及Drop在内的标准的SQL命令仍然可以被用来完成几乎所有的数据库操作。
5.2运行环境
5.2.1软件平台
运行环境：
jdk1.6数据库：
SQLServer2005
服务器:
tomcat6.0以上附加数据库：
shiyanshiguanli.MDF
采用jdbc连接方式，数据库sa用户密码：
love3206775
将"运行文件"文件夹下的目录放在tomcat下的webapps文件夹下
启动数据库，启动tomcat服务器。
5.2.2硬件平台
CPU：
P42.3GHz以上；内存：
1GB以上。
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