直方实验室信息化管理系统综合解决方案

直方实验室信息化管理系统综合解决方案
【摘要】为了进一步推动高校实验教学改革及高校数字化校园建设，大力提高高校实验室管理部门的工作效率，实现高效科学的管理，文章主要介绍利用Java开发语言，借助JavaEE技术实现高校实验室信息化系统综合解决方案，本文详细展示解决方案需求分析、设计及实现的关键技术及此系统的主要功能，对于开发其他信息化系统有很好的借鉴和示范作用。

关键词：实验教学，数字化校园，JavaEE，高校实验室信息化系统综合解决方案
【Abstract】In order to further promote the reform of experimental teaching and the Digital Campus, vigorously improve the university laboratory management sector efficiency, to achieve the scientific management of university, the article introduces the use of Java development language, with JavaEE technology university laboratory information system integrated solutions, the paper display solutions needs analysis, design and key technologies for the development of other information systems is a good reference and role model.
Keywords: Teaching, digital campus, JavaEE, Laboratory information systems
【正文】
高校是以高质高效培养应用型人才为目标的，而高校实验室是培养应用型人才实践环节的重要手段。

长期以来众多高校实验教学和实验室管理都是沿用老的模式进行，虽然采取了一系列措施，但由于缺乏相关信息化平台支撑，无法实现实验室信息化管理。

对实验室的运行状态、年终实验统计等事务缺乏科学、有效的管理方式，各种表格琳琅满目且采集的数据不全面也不够准确，这些都与构建现代数字化校园相违背。

因此拥有一个高效的实验室综合管理信息化平台已势在必行，在实现资源共享的同时，能够实现实验室管理和教学过程的信息化管理，以提高工作效率及实践性教学质量、管理水平和服务水平，为整个实践教学体系和实验室管理提供原始资料和详实数据、为学校宏观管理和科学决策提供依据，促进学校的跨越式发展。

高校实验室信息化系统综合解决方案是基于B/S 结构的信息化平台，主要实现高校实验教学及各实验室管理的信息化，对高校实验室管理提供信息化平台，实现信息化的实验教学及实验室各项管理，是一套信息高度共享、简易方便，功能强大的高校实验室信息化系统综合解决方案，为高校实验室管理提供高效的信息化平台。

1.开发平台及工具
远程互联网用户
图1 高校实验室信息化管理系统物理结构图
软件要求
该解决方案基于JavaEE技术，Internet Explorer 5.0 以上版本浏览使用，采用JDB1.5.0._18，JAVA 作为开发语言，数据库使用PostgreSQL版本9.0.3-1，系统选择JAVA EE，是因为SSH+IBITITS使用事件驱动与数据绑定开发方式，将程序代码界面彻底分开，同时JavaEE平台提供快速取（CACHE）的能力，有效的缩短服务器的应答时间，具有更高的伸缩性、安全性和可靠性。

2.高校实验室信息化系统综合解决方案设计描述
高校实验室信息化系统管理的主要流程为管理员通过创建角色和用户，赋予角色相应的权限，可以使用相应的功能。

图2 高校实验室信息化管理系统技术框架层次
图3 高校实验室信息化管理系统整体设计
图4 高校实验室信息化系统功能结构
3.高校实验室信息化管理系统设计关键技术
JSP(Java Server Pages)是由Sun Microsystems公司倡导、许多公司参与一起建
立的一种动态页面技术标准。

JSP技术使用Java编程语言编写类XML的tags和scriptlets，用来封装产生动态网页的处理逻辑。

网页还能通过tags和scriptlets访问存在于服务端的资源的应用逻辑。

JSP将网页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使基于Web的应用程序的开发变得迅速和容易。

Struts 2是一种MVC模式的优秀web框架，主要用于处理页面请求，控制页面跳转。

Struts 2是在WebWork基础上发展起来的web框架。

它是WebWork的升级，而不是一个全新的框架，因此稳定性、性能等各方面都有很好的保证，并吸收了Struts 1和WebWork两者的优势。

Spring是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。

其主要优势之一就是分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为J2EE应用程序一套提供集成的框架。

Spring
支持与若干Web框架和ORM框架的集成，在此，我们将其集成了Struts 2、Hibernate和iBATIS 框架，作为整个开发框架的管理中心。

Hibernate是一个开源的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java 程序员可以随心所欲的使用对象编程思想来操纵数据库。

Hibernate ORM实现了POJO与数据库表之间的映射，以及SQL的自动化生成和执行。

Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。

Hibernate是新一代数据库技术，通过JDBC访问数据库，可以方便的连接数据库，该技术将数据源的数据与实体映射，通过对实体的操作来读取数据库中的数据或操作数据库。

这为B/S系统带来了极大的方便。

实现数据库连接的关键配置文件如下：
<property name="hibernate.dialect">
org.hibernate.dialect.Oracle10gDialect
</property>
<property name="hibernate.connection.driver_class">
oracle.jdbc.OracleDriver
</property>
<property name="hibernate.connection.url">
jdbc:oracle:thin:@113.105.65.202:1521:devdb
</property>
<property name="ername">lms</property>
<property name="hibernate.connection.password">
******
</property>
iBATIS是一个基于Java的持久层框架，包括SQL Maps和Data Access Objects。

相对Hibernate提供全面的数据库封装机制，iBATIS的着力点在于POJO与SQL之间的映射关系，不会为程序员在运行期自动生成SQL执行，具体的SQL需要程序员编写，然后通过映射配置文件，将SQL 所需的参数，以及返回的结果字段映射到指定的POJO。

iBATIS以SQL开发的工作量和数据库移植性上的让步，为系统设计提供了更大的自由空间。

作为“全自动”ORM实现的一种有益补充，iBATIS的
出现显得别具意义。

乱码的处理
JSP网页默认是不能正常显示中文的，如果要正确显示中文可以有多种方式，本系统采用一个公用的JSP文件，将字符集设置成UTF-8，然后在每个页面进行引用。

页面局部刷新
在网页中某些部分需要动态刷新，但又不能影响其他HTML控件，这时就需要AJAX，本系统采用DWR框架的AJAX。

DWR关键配置文件如下
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE dwr PUBLIC "-//GetAhead Limited//DTD Direct Web Remoting 2.0//EN" "/dwr//dwr20.dtd">
<dwr>
<allow>
<create creator="spring" javascript="sysAjaxFunc">
<param name="beanName" value="sysAjaxFunc" />
<include method="getUserNameList" />
</ create >
</allow>
<dwr>
4.高校实验室信息化管理系统设计成果
全方位的管理功能，减轻工作人员压力，实现了无纸化办公
衡量一个信息化系统好坏的标准就是能否在最大程度上减轻工作人员的压力。

高校中各个学科实验、仪器等种类繁多，如何做好管理及设备资源的调度工作则是保证实验教学顺利开展的基础，而这些工作很多都繁杂而琐碎。

此系统可对实验室、实验教学、实验室队伍、仪器设备、大型仪器共享、开放性实验项目等进行全方位的管理，使实验室管理人员实时掌握仪器设备的状态和实验室的运行情况，这些工作都是在网上进行，实现了无纸化办公，保障了教学顺利进行的同时减轻了工作人员的压力，此系统的整体功能如下图所示：
图5 高校实验室信息化管理系统整体功能图
为大型仪器设备的共享提供了一个良好的平台
针对目前困扰各大高校的关于大型仪器共享力度差、仪器使用效率与效益低下、管理力量薄弱的问题。

本系统中的“大型仪器共享管理”子系统提供的功能使以上问题得以彻底解决，针对校外人员有专门的外网部分可供设备的查询、预约。

校内实验室管理人员，通过该系统可对大型仪器设备进行设置共享、预约查询统计、费用管理、审批受理预约申请等，并且系统还会对仪器的使用情况有详细的记录。

从仪器的预约使用到归还等这些工作全部在网上进行，大型仪器的申请共享使用流程如下图所示：
图6 大型仪器共享使用流程
图7 设置仪器共享
图8 实验室信息查询
“实验室开放管理”子系统为开放性实验室的长期运行提供了保障
为了适应实验教学的要求，培养学生的动手能力、实践能力和创新能力。

“实验室开放管理”子系统为开放性实验室的长期良好运行提供了有力保障。

使学生在课余时间，根据自己的兴趣预约使用闲置的实验室及设备资源等。

老师利用此系统可对开放的实验室和项目进行管理控制。

通过这个子系统既可推动了学生学习的积极性，又充分发挥这些资源的优势，此子系统的功能模块图如下所示：
图9 实验室开放管理功能展示图
图10 查看开放实验项目申请
快捷方便的“数据一键上报”功能
每年向教育部报送数据是实验室工作者一项必不可少的工作，繁杂的数据统计工作耗时耗力且容易出错，而借助于本系统，这些工作都可由系统来做。

进行准确、快捷的统计上报数据，并最终将结果以完全符合教育部要求的数据项及.txt的格式导出，实现了“数据一键上报”，彻底解放了人力物力。

下图为部分导出报表：
图11 实验室基本情况表
图12 实验室综合信息表
完善的权限管理控制功能，为系统管理提供了极大的便利与灵活性
本系统的权限设置分为三级（校级、院级、实验室），最小可以细化到可对一个实验室工作人员来设置管理权限。

此系统中，各学校可根据自己实际的组织机构设置情况与相应职责灵活分配权限，更方便管理。

权限模块如下图所示：
图13 系统权限设置功能展示图
图14 分配权限
操作简单，方便易用
本系统所有的操作项，相关页面以简洁易用为设计原则，左边以树形目录结构来展示功能项，右边是相应的显示页面。

最为符合人们的浏览使用习惯，给用户提供最大的便利。

流程化工作，提高效率
一个合理的工作流程是保证工作有序开展、高效实施的基础。

此系统能够辅助管理者确定合理的工作流，脱离管理的混乱状态。

使工作人员级别分明、职责明确、各司其职、各负其责，从真正意义上提高了工作效率，保证了教学质量。

强调保管人的参与，完善管理部门的服务职能，将“管理”变为“服务”
设备管理部门职能不能只是管理，还应该做好相关服务工作。

高校实验室信息化系统调动每个设备保管人员的积极性，为他们提供良好的在线服务。

高校实验室信息化系统鼓励并支持每一个设备领用人在线处理自己与仪器设备相关的业务，在网上为他们提供设备领用、建账入库、设备维修、变更、报废等方便服务，将以往繁琐的填表，签字和审核工作变成轻点鼠标即可。

完备的日志体系
由于设备涉及到国有资产的管理，为了避免人为原因导致设备资产的流失，高校实验室信息化系统提供了完备的日志体系，所有涉及到设备信息的添加、变更、删除系统都会留下详细的日志信息。

强大的数据平台的优势
高校实验室信息化系统的数据支持来自各个子系统的数据库,这种架构就决定了所有信息可以方便的与其他子系统共享，避免了很多类似软件的封闭管理的缺陷。

而且由于这种信息共享带来了“资源
－教学工作－教师工作”的整合，加强了数据验证，拓展了信息管理的领域。

5.结束语
拥有一个高效的实验室综合管理信息平台已势在必行，在实现资源共享的同时，能够实现实验室管理和教学过程的信息化管理，以提高工作效率及实践性教学质量、管理水平和服务水平，为整个实践教学体系和实验室管理提供原始资料和详实数据、为学校宏观管理和科学决策提供依据，有助于学校培养高素质、应用型的高素质人才，促进学校的跨越式发展。

6.直方实验室信息化管理系统参考文献（References）
[1] 作者：(美)John Hunt Chris Loftus出版社：清华大学出版社第一版ISBN：730208596 《精通J2EE(Java 企业级应用)》
[2] 作者：王福强著出版社：人民邮电出版社第一版ISBN：711520942 《Spring揭秘》
[3] 作者：耿祥义，张跃平编著出版社：清华大学出版社第一版ISBN：730222483 《Java程序设计精编教程》
[4] 作者：(美)斯蒂尔|译者:陈秋萍//罗邓//袁国忠/ChristopherSteel (美)RameshNagappan (美)RayLai/(美)斯蒂尔陈出版社：机械工业出版社
第二版ISBN：711119503 《安全模式:J2EE、Web服务和身份管理最佳实践和策略》
[5] 作者：任钢出版社：电子工业出版社第二版ISBN：712110872 《iBATIS框架源码剖析》
[6] 作者：齐治昌主编；董威，文艳军，陈振邦编著出版社：高等教育出版社第二版ISBN：704028408 《软件设计与体系结构》
[7] 作者：(美)福勒/(美)MartinFowler 出版社：人民邮电出版社第一版ISBN：711516804 重构改善既有代码的设计:英文注释版
[8] 作者：杨树林，胡洁萍编著出版社：机械工业出版社第一版ISBN：711132468 JavaEE企业级架构开发技术与案例教程
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