（模式识别与智能系统专业论文）基于j2ee的实验室信息管理系统的设计与实现.pdf

摘要弋岛罗 ? ”昏埤，引二随着计算机技术和通讯技术的发展，特别是因特网( i n t e r n e t ) 的迅猛发展，实验室管理的手段有了质的飞跃，原有的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应，使用计算机完成数据的收集、分析和处理的管理手段应运而生，因此形成了专门的针对实验室管理而发展起来的l i m s 系统。本文先介绍了本课题的研究背景、目标以及研究意义，再对l i m s 系统的现状进行了探讨，并对l i m s 系统进行了原理和技术上的讨论，介绍了开发的b l l i m s 的基本设计思路，以计划管理子系统为例进行详细的设计分析，最后对b l l i m s 系统的实施进行了介绍。其要点如下：1 _ b l l i m s 系统采用动态w 曲数据库应用系统的三层结构，即由浏览器、w e b 服务器、数据库服务器组成的b s 三层结构模式数据及应用可通过不同平台、不同网络存取，与平台无关，伸缩性大，并且具有易用性好、易于维护、信息共享度高、扩展性好、安全性好等优点。2 为符合巴陵公司的要求及适合目前和将来业务发展的需要，在对业务进行分析的基础上，系统选用w i n d o w s2 0 0 0a d v a n c es e r v e r 作为服务器网络操作系统，选用o r a c l e8 i 作为关系数据库管理系统，并且采用t o m c a t4 o 和w e b l 0 9 i c作为w e b 服务器。3 b l l i m s 系统基于巴陵公司技术开发中心工作的业务需求。系统开发首先保证安全性、可靠性、准确性、美观性，并在提供更多更好的功能的同时提高性能。4 计划管理子系统的设计与开发基于对业务流程的分析，实现合同、物资、经费、设备、科研等的业务处理，并提供美观直观、简单方便的友好人机界面。系统已经在巴陵公司的技术开发中心实施并投入试运行，即将投入实际使用。关键词：l i m s ，b s 模式，j 2 e e ，e j b ，0 r a c l e 数据库，计划a b s t r a c tw i mm ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n dc o m m u n i c a t i o n ，e s p e c i a l l yt 1 1 em p i dd e v e l o d m e n to fi n t e m e t ，m a l l a g e m e n to f1 a b o m t o r yh a si m p r o v e d t h eo l dm a n a g e m e n ti so u to fd a t e p e o p l eu s ec o m p u t e r t oc o l l e c t ，a 1 1 a l y z ea 1 1 dh a n d l ed a t a ，a 1 1 dl a b o r a t o r yi n f o r m a t i o nm a j l a g e m e ms y s t e m ( l i m s ) h a sc o m ei n t ob e i n g f i r s t l v t h i st h e s i si n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n d 、o b j e c ta n dm e a n i n go f t h ep r o j e c t s e c o n d l v ，i td i s c u s s e st h ea c t u a l i t yo fl i l 订sa n di n v o l v e st h e o r e t i ca n dt e c h n i c a ld i s c u s s i o n so fr e s e a r c h i nt h i sp a p e r ，i tg i v e sad e s i g na n da n a l y s i si nd e t a i lf b rt h es u b s y s t e mp l a j lm a l l a g e m e n to fb l l i m s f i n a l l y ，i ti n t r o d u c e st h er e a l i z a t i o no fb l l i m s t h em a i np o i n t sa r ea sf o l l o w i n g s ：1 b l l i m sa d o p ta3 一t i e ra r c h i t e c t u r eo fd y n a m i cw e ba p p l i c a t i o ns y s t e m ，w h i c hh a su s e dd a t a b a s e i t sab r o w e “w e bs e r v e r d a t a b a s es e r v e r b a s e do n3 - t i e rb r o w e r s e r v e ra r c h i t e 咖e d a t ac a ns t o r ei nd i f f e r e n to p e r a t i o ns y s t e m t h i ss y s t e mh a sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha ss e c u r i t y r e l i a b i l i t y e x p a n s i b i l i t y ，e a s i n e s sf o ru s ea n dm a i n t e n a n c e 2 a c c o r d i n gw i t hr e g u l a t i o n sc o n s t i t u t e db yt h eb a l i n gc o m p a n y ，t a k i n gp r e s e n ta n df u t u r ed e m a n d si n t oa c c o u n t ，b a s e do nb u s i n e s sa n a l y z e ，t h es y s t e mu s e sw i n d o w s2 0 0 0a d v a n c es e r v e rf o rn e t w o r ko p e r a i i o ns y s t e m ，o r a c l e8 if o rr e l a t i o n a ld a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，t o m c a t4 oa n dw e b l o g i cf o rw c bs e r v e l3 b l l i m si sb a s e do no p e r a l i o nd e m a n d so ft h ec e n t e ro ft e c h n 0 1 0 9 ya 1 1 dd e v e l o p m e n ti nb a l i n gc o m p a n y t h ed e v e l o p m e n ti sa p p l i e df o rs e c u r i t y ，r e l i a b i l i t y a c c u r a c y ，h a n d s o m e n e s s ，a n dh i 曲e rp e r f o r m a n c e 谢t hm o r ea n df i n e rf u n c t i o n s 4 t h es u b * s y s t e mo fp l a nm a l l a g e m e n tb u s i n e s si sd e v e l o p e db a s e do na n a l y s i so fo p e r a t i o nn ow ，w h i c hr e a l i z e dc o m p u t e r i z e dt r a l l s a c t i o no fc o n t r a c t ，m a t e r i a l ，f e e ，d e v i c e ，s c i e n c er e s e a r c h ，e t c t h eu s e i r i e n d l yi n t e r f a c ei sg o o d l o o k i n g ，i n t u i t i o n i s t i c ，s i m p l ea n dc o n v e n i e n c ef b ro p e r a t i o n b l l i m sh a sb e e nt a k e ni m ot h ee x p e 血n e m a lo p e r a t i o ni nt h ec e n t e ro ft e c h n 0 1 0 9 ya n dd e v e l o p m e n ti nb a l i n gc o m p a n y ，a n dw i l ls o o nb eu s e di nt h ed r o c i u c t i o n k e yw o r d s ：l a b o r a t o r yi n f o n l l a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，b s ，j 2 e e ，e 1 1 t e r p r i s ej a v a b e a n ，o m c l ed 砒a b a s e ，p l a n中南人学坝_ 学位论文苎主兰旦旦塾查盟薹墅兰堕星篁型墨竺盟堂燮墨1 1引言第1 章绪论在现代实验室中，高度自动化的仪器设备和快速完善的分析方法的大量出现，使实验室的功能不断加强，数据量和信息量迅速增大，这些都对现代实验室的管理和i f 常运作提出了极高的要求。同时，作为一种信息资源，实验室的分析数据应该有规范的贮存和再加工能力，这就对现有实验室的管理提出了更高的要求。传统上基于人工管理的实验室管理模式受到了极大的挑战，而基于网络平台的实验室信息管理系统( l i m s ) 自然成了首选的方案。我国l i m s 系统的建立及应用始于9 0 年代中期，目前己取得了一定经验，并且初步体会到了l i m s 正常运作后对实验室管理的促进作用。例如可以提供便捷的查询过程，使实验室的质量控制落实到每一种样品：可以协调一个样品的多种测量环节池可以为实验室的论证工作奠定良好的基础等。但是，l i m s 作为一种新的综合性应用技术，迄今为止国内实验室对它的认识还是很不够的。随着实验室认证的逐步推广，w t o 的加入，对实验室的整体运行水平、管理水平，特别是管理工具提出了更高的要求。在当今这样一个信息时代，如果一个实验室的管理停留在手工管理和纸袋储存数据的层次上，这是不可想象的，也必将面临被淘汰的危险。因此可见，l i m s 实验室信息管理系统的引入无疑会把实验室的管理水平提升到信息时代的最高水平。1 2 课题的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，企业的检验技术也从手工分析发展到仪器分析，检验项目大量增加，对数据的准确性和报出时间的要求越来越严格，数据处理量急速增加原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应，使用计算机完成数据的收集、分析和处理的管理手段应运而生。巴陵分公司信息中心所管辖的实验室，每天都会产生大量的信息。这些信息主要是一些测量、分析的数据，还有许多维持实验室运行的管理型数据。这些数据的复杂和海量使得每一个实验室为维护这些数据和管理、查询数据需要花费大量的人力和物力，并且效率十分的低下，经常出错，更谈不上数据的快速科学分析。另外，大规模的实验室在管理上也同样存在着头绪繁多，管理混乱的现象。这一切都是因为缺乏一种有效、快捷、使用方便的管理工具所致。在这一背景下，巴陵公司委托我们开发b l l i m s 系统以解决这些问中南大学坝上学位论文基于j 2 e e 技术的实验室信息管理系统的设计与实现题。本文就是在课题的研究过程中完成。b l - l i m s 给用户提供一个开放性的系统平台，它是以i s o i e c 导则2 5 ( 校准和检测实验室资格的通用要求) 的实验室认可准则作为指导思想，采用模块化的设计方式，适用于不同类型分析、检测和校准实验室的综合管理。课题研究过程始终贯穿了以下指导原则：先进性、实用性和可靠性，以先进性紧跟国际先进水平；以实用性迎合微机水平较低的实验室管理手段；以可靠性适合国内实验室工作人员和基础设施现状。1 3 课题的研究目标本课题的研究目标是：1 提高工作效率：仪器数据的自动采集可以减少手工输入的错误，加快数据传输的速度：统一的样品登记和调度系统可以优化实验室工作程序，减少样品的周转时间，提高样品完成量。同时可杜绝重复分析样品，防止造成混乱。2 监督实验室管理章程的具体实施：审核与跟踪系统可以保障数据的真实、可靠，对样品分析全过程的动态跟踪，可以监督实验室管理章程的具体实施。3 降低实验室费用：系统所提供的规范管理程序能减少和避免重复分析样品，减少了人力和物力的消耗，保证仪器能更有效地发挥作用，提高仪器的使用率，最大限度地降低实验室费用。4 使各级管理人员从日常的杂务工作中解放出来：系统所提供的规范管理程序能使实验室按照规定的质量保证体系自动运行并自律，使各级管理人员摆脱繁杂的事务，做更有意义的工作。5 界面友好，操作简便，使用w 曲数据库技术和统一的浏览器界面。6 符合i s o i e c 导则2 5 的规范要求，符合实验室管理特点。1 4 课题的意义b l - l i m s 技术的应用，将会大大提高巴陵公司技术开发中心实验室的管理能力和检测、校准水平，提高工作效率。当前，人类社会正处于一个伟大的转折时期，社会信息化的程度已被看作是一个国家现代化水平和综合国力的重要标志。在实验室中使用l i m s 技术，是企业检验实验室的必然发展趋势，将会给实验室管理和工作质量控制产生较大的效益，是遵循国际标准质量管理方式的实验室必备的管理系统集成产品。希望l i m s技术能够引起我国的实验室管理人员的重视，跟上现代工业技术的发展步伐。中南大学硕士学位论文基于j 2 b e 技术的实验室信息管理系统的设计与实现第2 章l i m s 系统研究现状2 1l | m s 概述2 1 _ 1l i m s 概念实验室信息管理系统( l a b o r a t o r yi n f o m l a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ) 英文缩写为l i m s ，就是利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术来对实验室进行全方位管理的计算机软、硬件系统【2 j 。通过它，实验室可以达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用。l i m s 技术应用比较广泛，适用于各行业的分析测试实验室，作为成熟的产品在许多发达国家已经得到了广泛的推广与应用。专业单位设计、功能全面的l i m s 软件在国内部分比较大的石化行业和地质行业的检测实验室已经有实际应用，而根据自己的实际特点自行开发设计的、具备简单数据管理功能的小型l i m s软件，也早已在各单位的实验室得到了大量应用。2 1 2l i m s 分类l i m s 一股司以分为两大类：1 纯粹数据管理型这类的l i m s 软件主要功能一般包括：数据采集、传输、存贮、处理、数理统计分析、数据合格与否的自动判定、输出与发布、报表管理、网络管理等模块。这些功能满足了实验室检验工作的基本需要，功能比较单一因而计算机网络结构一般比较简单，但比较容易实现，投资比较少，设计好后，一般可以在较长的时间里不需要对网络软硬件进行改变。实验室可以不配备或是配备比较少的计算机网络与数据库维护人员。2 实验室全面管理型除了第一类的功能外，这类l i m s 软件与网络一般还可以增加：样品管理、资源( 材料、设备、备品备件、固定资产管理等) 管理、事务( 如工作量统计与工资奖金管理、文件资料和档案管理) 管理等模块，组成一套完整的实验室综合管理体系和检验工作质量监控体系，除了能够实现对检验数据严格管理和控制外，还能够满足实验室的日常管理要求，功能比较全面，网络结构相应要复杂一些，实现起来要困难一些，投资比较大，而且，往往需要专业单位与实验室合作开发设计。另外，由于实验室的机构设置、职责、管理思路和其他特点可能会随着时间的改变而发生变化，可能需要经常对网络软硬件进行改变。因此，实验室塑查兰塑兰兰堡垦苎兰王! ! ! ! 垫查塑壅壁塞堕星笪翌墨堑塑堡生兰! ! ! ! 一一般需要配备专业的维护与再开发技术力量。如果所用软件与网络结构是其他单位帮助设计，则可能需要支出较多的资金。目前，国际上和国内都有此类商业软件销售。相对而言，国内软件开发商在软件的设计上与国外技术相比还有些差距。2 1 3l l m s 管理内容l i m s 的管理内容包括：仪器管理、样品管理、数据管理、通讯管理和质量管理。仪器管理集中存储了实验室所用仪器的名称、部门、操作者等信息资料。样品管理通过样品的登记、调度和审核系统，组织并规范了实验室的工作程序，确保实验室以最优化的方式运行，并提供各类样品的测试标准、方法和处理技术。数据管理是针对一个实验室的完整环境设计而成的，系统组织了关于仪器、分析方法、工作程序、实验结果、人员等全部实验室相关信息，并为迅速的查询和形成报告提供快速方便的手段。通讯管理负责信息的进入以及在系统内部的通讯和对外的发送，确保以最少的时忸j 将相关的信息送至相关人员。质量管理通过对分析过程、分析数据的跟踪审核，对影响质量的诸多因素进行有效的控制，并通过相关的统计手段来加强质量管理。2 1 4l i m s 特性l i m s 的3 个主要特性为：安全性、可靠性、准确性。l i m s 的应用，不仅能使报告形式及质量保持一致，消除分析过程及数据输入、输出过程中所可能犯的人为错误，而且能使数据传输快捷、经济、准确，数据传输的形式多样化( 例如e m a i l 、传真、打印报告等) 。各数据工作站在第一层次上分析、处理原始数掘，并转换成适用于l i m s 的数据格式，然后将数据存储于其硬盘上，每天通过网络系统分批转移到服务器上，网络服务器计算、分析从所有数据工作站得到的数据，并将结果存储在服务器上。同时在l i m s 中从样品接收到分析报告的最终完成实行一条龙服务，样品的名称、来源及分析项目、实验室分析操作人员和管理人员的分工、职责及权限明确，使整个操作过程省时省力，从而大大提高了工作效率。2 2l l m s 的发展历史l i m s 发展至今，大体经历了以下几个阶段【4 j ：1 雏形期：6 0 年代末期7 0 年代初期这一时期是l i m s 设计思想的产生时期，实验室的数据管理仍然停留在手工记录阶段。2 商品化时期：7 0 年代中期- 8 0 年代末期中南大学颂j 二学位论文基于j 2 e e 技术的实验室信息管理系统的设计与实现这一时期的l i m s 系统操作一般集中在中心计算机上完成，可以实现一般的数据管理与统计分析功能，数据处理能力比较小，手工处理的工作量仍然比较大，其它功能还没有实现。大规模集成电路的普及使得仪器的自动化水平大大增强，进而实验室单位时l 训内所能完成的测试任务大大增加，这就对实验室的管理提出了新的要求。同时随着计算机数据处理能力及数据吞吐量的极大提高，采用计算机信息系统来自动管理实验室成为可能。这个时代的计算机语言和网络技术还不够发达，计算机的价格比较昂贵，需要专业的技术人员编写与维护程序。3 功能完善时期：8 0 年代末期一9 0 年代中后期伴随着这一时期计算机技术的飞速发展，l i m s 技术进入一个崭新的发展时期。此对。计算机( p c 机) 价格开始大幅度下降、而性能却大幅度提高，关系型数据库技术与网络技术已经成熟，系统一般采用p c 作为数据终端，网络体系的建立比较容易。c s 构架的数据管理模式成为主流，数据处理能力大大提高。由于实验室规模一般都不大，随着m sw i n d o w s 、w i n d o w sn t 操作系统的兴起，基于该平台开发的l i m s 开始流行，l i m s 开始从d o s 平台、u n i x 平台逐步过渡到w i n d o w s 、w i n d o w sn t 平台，这个时期的产品一般都具有良好的用户界面，操作比较简单，功能比较全面，性能价格比较好，吸引了越来越多的用户。由于新一代数据库和面向对象设计软件的大量涌现，通过简单学习，一般技术人员也可以像专业技术人员一样采用面向对象编程技术简单设计数据管理软件、建设结构简单的网络。4 网络化产品的兴起：9 0 年代后期2 l 世纪9 0 年代后期，i n t e m e t 技术以令人不可思议的速度飞速发展，各行业均被卷入了互联网的大潮之中，网络技术的应用遍及各种工业技术当中。新一代的数据库设计与网络设计都或多或少带上了i n t e m e t 的特点。采用i n t e m e t 、i n t r a n e t 和w e b 技术的l i m s 开始出现，普遍采用了统一的浏览器界面和以w e b 服务器为中心的分布式管理体系，使用极其方便，数据的共享和发布更为简单，功能更为全面，软件的二次开发更为容易，这些最新的计算机网络技术在l i m s 系统中的应用，代表了今后l i m s 技术的发展方向。西方发达国家的l i m s 市场在9 0 年代就已经完全打开，现在l i m s 已经成为一个标准词汇为大家广为接受。在美国每年要召开次l i m s 大会，讨论l i m s的有关问题。在国内，l i m s 在9 0 年代开始为人们所知道，并在石油化工等行业得到了一些初步推广，但总的来说还远没有达到普及的程度。这当然也受到了各种条件的制约，如体制、观念、经费等等，但其中起根本作用的是硬件基础条件和人们的观念，试想，如果连计算机都没见过，何谈使用软件? 而市场、商品经济观念的落后也制约了l i m s 的推广，如果一个企业不把追求经济效益放在第一位，它是不会考虑l i m s 的。中南人学坝上学位论义幕十j 2 e e 技术的实验室信息管理系统的设计与实现可喜的是，通过近几年的信息化建设，国内大部分实验室都配备了自己的局域网系统，各种计算机设备的配置也都是很高档的。但是运行于网上的软件系统却没有! 这实际形成了这样一种局面：实验室花大量经费建好局域网后却不知道拿他来干什么! 当然，更多的则是在考虑下一步如何上u m s 这一问题。特别是经过近几年互联网热潮的影响，网络、信息化等观念已经深入人心，甚至出现了诸如“不懂网络就是新文盲”的说法。随着全球经济体化进程的加快，国家在大力提倡、资助各行业的信息化进程，可以说，目前国内l i m s 市场处于一种天时、地利、人和的最佳时机12 3 其他u m s 系统现在国际上有许多l i m s 系统，下面介绍三种比较典型的l i m s 系统：ls u nl i m s l 5 i ：s u nl i m s 是基于a sp _ n e t 和x m l 技术开发的，它可以使系统平滑地融入整个企业网络之中，用户可以在企业内部网上的任何一台计算机上直接访问系统，如果系统与i n t e m e t 连接，用户甚至可以在全球任何一个地方访问系统。s u nl i m s 整个系统由三部分构成：用于规范和管理日常样品化验分析流程的核心业务处理子系统一c o s ( c e n t r a lo p e r a ti o ns u b s y s t e m ) 、配合全面质量管理的辅助资源管理子系统一a o s l ( a u x i l i a r yo p e r a t i o ns u b s y s t e mi ) 和配合实验室事务管理的其他辅助管理子系统一a o s 2 ( a u x “i a r yo p e r a t i o ns u b s y s t e mi i ) 。2 l i m s2 0 0 0p r o l 6 | ：l i m s2 0 0 0p r o 是一个专门针对技术中心整体环境设计，依据i s o1 7 0 2 5 标准对样品、数据、人事等信息资源、质量体系进行全面管理的高效集成。其系统功能有：1 ) 系统提供了强大的数据查询功能，并融入全文检索技术及模糊查询功能。2 ) 系统提供了一种监视群组数据的趋式方法，从业务、工作量的各个方面进行数据统计，并提供决策分析图表。3 ) 系统提供了包含所有特征的分类报告系统。4 ) 系统的安全机制包括设置密码、权限等级、以控制使用者对整个系统及局部系统的出入。3 l c p l i m s f 7 l ：l c p l i m s 是一套面向检测中心实验室的l i m s ，提供检测中心实验室管理的全套业务流程，其系统特性有：1 ) 系统采用i e 风格，界面友好。2 ) 个性化的设计，以i s o i e c 导则2 5 为标准并结合各实验室业务管理个性中南人学删l 学位论文基j 三旦里e 技术的实验室信息管理系彰幽奠与实塑化要求和检验员工作需要为参考量，提供全方位的实验室管理模式。3 ) 采用0 r a c l e 作为后台数据库，支出大用户量的访问和大量的数据存储。4 ) 三层结构，根据分布式计算原理，将应用分为数据库端、中间层、客户端三个层次，做到了分布式网络计算。5 ) 融入全文检索技术及模糊查询功能，并提供强大的图表分析功能。6 ) 完善的权限控制与分级管理体系，确保了系统数据的安全性。当然，还有许多基于不同应用的l i m s 系统，如食品、医药、环境、化工等应用的l i m s 系统，它们或多或少都有自己的特色这里就不一一介绍了，但是综合已有的l i m s 系统进行分析和比较，还没有一套l i m s 系统能够采用现在流行的j a 、，a 语言和j 2 e e 的技术，构建一个实验室管理的平台，并且实现与操作系统的无关性，这样我们就尝试用j s p + s e r v l e t + e j b 来开发巴陵公司的b l l i m s 系统。2 4 未来l | m s 的发展趋势l i m s 经过了二十多年的发展。在国内也即将普及。但总的说来，各种l i m s产品( 国外、国内) 的技术水平参差不齐pj 。大多数l i m s 产品还是停留在数据存储、工作任务安排的水平上，少数l i m s 产品达到了管理的层次可以为实验室的管理者提供管理决策服务，再深层次的应用可以说都没有。尽管如此，这些产品基本上可以让实验室达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到很大的作用。这也f 好比较符合目前国内绝大多数实验室的要求。这些实验室的情况是：仪器设备配备比较好，分析测试任务很繁重，迫切需要l i m s 来提供辅助管理支持，提高工作效率、降低运行成本。随着经济的飞速发展，特别是加入w t o 以后，各类实验室的业务也在快速的发展着。这就对l i m s 提出了更高的要求。目前的l i m s 产品在一个实验室应用超过五年甚至更短的时间就会失去作用1 8 。1 。这还只是从实验室的管理角度来看。未来的实验室应当是高度专业化、智能化、系统化、自动化、空间跨距大以及多学科交叉的。因此，现有的以信息管理为主题思想的l i m s 将不能适应实验室发展的要求。结合信息技术、数字技术的发展，我们认为未来的实验室将是数字化的! 数字化的实验室除了自身专业技术的数字化，实验室的管理、运行都将是数字化的。为顺应这种发展的潮流，我们认为数字化的l i m s 要在专用分析方法上着手，为实验室提供更深层次、专门的、结合其专业最新科研成果的分析方法。只有这样才真正把l i m s 的应用提升到了技术的最前沿，满足数字化时代的要求。中南人学坝上学位论史墨! ! ! ! 垫查笪实9 1 皇算息管理爱堑塑堡盐墨窒里第3 章b l l i m s 系统需求分析3 1 系统功能要求b ll i m s 系统的主要用途，是对技术开发中心管理的各实验室的日常的工作流程进行管理，以便提高工作效率。通过对技术中心的初步调研和分析，根据公司的实际情况制定开发的目标：1 实现技术中心所有实验数据的统一管理。2 采用手工输入的方式输入分析结果，可以按规程任意组态计算方式，实现按规程自动计算的功能。3 针对不同专题实验组的数据进行可组态的智能化数据分类、统计，并按规程计算，出各类分析、统计报表，很好地进行数据挖掘。4 对科研项目的前期调研、立项、中间过程和成果审核全套流程等进行管理。5 加强设备和物资管理。6 做好文献管理。7 能将中小型d c s 系统和数据采集系统结合起来，完成联合数据分析。8 同正在丌发中的化工数据建模和今后的仿真系统结合起来，本次开发留数据接口即可。3 2 数据库系统的选择3 2 1 数据库技术概述数据库是数据的集合。基于纸张的信息存储也可以存储大量的信息，但大堆的纸查找起来总是麻烦，对于管理、使用和分析收集的信息而言，基于计算机的系统有明显的优点。数据库在计算机中由数据库管理系统( d b m s ) 管理，d b m s主要有四种类型：层次数据库、网状数据库、关系数据库以及新近发展起来的面向对象数据库，其中使用最广、技术最成熟的是关系数据库( r d b m s ) ，它克服了层次和网状数据库模型的缺点，1 9 7 9 年面世的o r a c l e 就是关系数据库1 ，其它还有d b 2 、i n g r e s 、i n f o r m i x 、s y b a s e 和s q ls e r v e r 等。关系数据库基于关系代数和关系理论的关系模型”，其中最基本的概念是数据结构( 表t a b l e ) ，表是一个二维对象，用来存储一件有意义实物的信息。关系数据库中另一个重要概念是表之间的联系，可以在开发时指定两个( 或多个) 数据集之间的联系，而不是必须在创建表时指定。这大大提高了数据库管理系统的灵活性。r d b m s 通过结构化查询语言s q l 操纵数据，不需要用户理解它的物理实现。功能强大的s 。l塑查兰堡生堂竺堡壅茎主! ! ! 堕查竺塞墼童堕星笪里墨燮盐兰! ! ! l可以处理所有的存取和修改操作a3 2 2 数据库的需求根据需求，技术中心对数据库系统提出了以下几点技术要求；( 1 ) 基本要求：满足在用户大量并发查询的情况下，保证系统稳定和可靠；支持多线程、多进程；具有良好的可伸缩性，例如系统资源扩充时对负荷自动分配和调整等。( 2 ) 遵循标准：应遵循a n s i i s os q l 一9 2 标准( 3 ) 支持b r o w s e r s e r v e r 结构：支持客户端、应用服务器、数据库服务器三层客户服务模式体系结构，支持客户服务体系结构与主机终端集中式体系结构相结合的混合方式体系结构。( 4 ) 丌放性：支持开放的主流硬件平台、操作系统平台、支持t c p i p 网络协议，并能用于a t m 和帧中继网络上；支持基于关系型模型的流行数据库的透明访问和通过o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 对重要的数据源访问及对异种数据库的访问。( 4 ) 编程接口：提供j d b c ( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i o n ) 的编程接口。( 5 ) 安全性：标准i s 0 一i e c1 7 0 2 5 ( g b t 1 5 4 8 l 一2 0 0 0 ) ，提供多级数据库的安全机制了，并能支持数据加密存储和传输及冗余控制。( 6 ) 可靠性：支持软硬件容错，支持数据库逻辑备份恢复和物理备份恢复，支持磁盘镜像，支持数据库日志，具有在线联机备份和恢复功能。( 7 ) 应用软件开发环境：数据库系统和工具具有良好的可操作性，支持中文，符合双字节编码，并具有友好的中文图像字符用户界面，能提供基于软件工程的开发支持，并按需提供基于w e b 技术的应用开发支持。( 8 ) 可选要求：具有分布式处理能力，如分布式查询、多服务器协同技术和分布式更新等：支持数据复制技术，如主从复制、瀑布式复制和双向复制等；支持对多媒体数据及大数据量的处理；支持数据仓库的建立。3 2 3o r a c i e 数据库o r a c l e 数据库是o r a c l e 公司的产品，o r a c l e 是世界上数据库管理系统及相关产品的最大供应商。o r a c l e 公司在全球9 0 多个国家开展业务，公司的软件可以在1 0 0 余种不同的计算机平台上运行，支持超过4 0 种语言和1 4 5 个字符集。o r a c l e 对双字节编码的中文有完整的支持，并且所有的提示信息都是中文的“。o r a c l e 数据库是用于网络计算的数据库“。1 9 7 9 年推出的o r a c l e 是第一个与数据访问语言s q l 结合的关系数据库，发布于1 9 8 5 年的o r a c l e 第5 版是第一个真正的客户服务器数据库系统，而于1 9 9 2 年推出的0 r a c l e 7 代表了工业上最塑查兰堡：兰堂垫堡塞墨主! ! ! ! 塾查竺壅墼塞笪，皇笪型墨堕塑! 堂壅堡先进的水平，它不但扩展了关系模型，而且实现了客户服务器的体系结构，1 9 9 7年发布的0 r a c l e 8 则已经是一个厩向对象的关系数据库。o r a c l e 具有a n s i i s 0标准s q l 的全部功能，并且得到了美国政府的确认。o r a c l e 数据库服务器( o r a c l es e r v e r ) 是一个非常先进、非常精巧的信息管理系统。在0 r a c l es e r v e r 中存储着大量的数据，用户可以快速存取这些数据，多个应用程序可以共享o r a c l es e r v e r 。它可以工作在许多不同的计算机上“。o r a c l e 的体系结构如图3 1 所示。数据库文件控制文件r e d o 曰志文件文件图3 1o r a c l e 的体系结构0 r a c l e 的众多特性在课题研究中得到了广泛的应用“”：( 1 ) 安全机制：o r a c l e 采用特权分类的方法控制安全性访问敏感数据。系统按其所用的连接至数据库的用户名授予用户浏览( s e l e c t ) 、修改( i n s e r t 、u p d a t e ) 和建立数据( c r e a t e ) 的权利。使用这些安全机制，我们可以确保只有指定用户才能访问敏感数据，并禁止其它用户访问这些数据。( 2 ) 备份与恢复：o r a c l e 提供有成熟的备份和恢复程序，即导出( e x p o r t )和导入( i m p o r t ) 程序。各份建立o r a c l e 的另一个拷贝，而恢复则是将数据的一个备份还原到系统中。o r a c l e 的备份和恢复策略使数据丢失现象降至最小，同时在出现问题时减少排除故障的时间。数据冗余存储是b l l i m s 系统数据安全的第一层保证，而数据备份与恢复则是重要的第二层保证。( 3 ) 空间管理：o r a c l e 提供灵活的空间管理办法。我们可以为存储数据分配空间，还可以通知o r a c l e 增加空间以满足以后的要求，并控制后续的空间分配。( 4 ) 开放的连接能力：o r a c l e 提供全天候不间断访问数据库的能力。o r a c l e中南大学顶士学位论文基于j 2 堕技术的实验室信息管理系统的设计复皇驾提供与其它软件供应商产品的开放连接能力，可以方便地使用其它软件存储和访问o r a c l e 数据库中的数据，这类软件如：i n p r i s e 公司的d e l p h i 、m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 、p o w e r s o f t 公司的p o w e r b u i l d e r 等。( 5 ) 开发工具：0 r a c l e 作为数据库引擎使用，它支持一大批开发工具。我们利用d e l p h i 对o r a c l e 数据库的强大操作能力开发应用软件来存储和访问o r a c l e 数据库。基于o r a c l e 数据库的这些特点，我们为b l l i m s 系统选择了o r a c l e8 i 作为我们的数据库，0 r a c l e 数据库能给提供方便、快捷的开发工具，而且它也支持数据挖掘和数据仓库技术，这样就可以为我们的b l l i m s 的二期工程提供支持。3 3 网络负载及安全性分析网络负载是b l - l i m s 系统设计时必须要考虑的方面，由于本系统必须通过广域网交换数据，而且数据量比较大，因而能否减少并平衡网络和服务器之间负载是本系统能否很好运行的重要因素i l8 ”】。巴陵公司已经在全公司范围内建立起了一个主干为1 0 0 0 m 、1 0 0 m 接入的局域网，其覆盖面已经达到每个办公室和实验室，因此，网络的负载不是它的瓶颈，可以较少考虑这方面的问题。安全性的考虑【2 ”。某些信息不能在客户端通过查看页面源代码而泄漏，如用户的口令。由于页面的访问是通过u r l 实现，系统必须对每个页面进行合法性的检查，保证每个页面都只有合法的用户刁能访问。否则尽管非法用户不知道用户名和口令，但只要知道某些页面的u r l 。就可以跳过身份验证的页面去真接访问后面的页面。3 4 功能模块划分根据前面的需求分析，我们将b l l i m s 系统划分为下列功能模块：课题管理、样品分析、物资管理、计划管理、实验设计、人事管理、文献管理、图书管理、内部论坛、系统维护等十大模块，各模块之间存在一定的联系，如计划管理与物资管理、系统维护与人事管理都有比较大的联系。b l l i m s 系统功能模块如图3 4 所示。中南人学砸j j 学位论文楚! ! 曼里技走塑壅堕室信星管理墨塑堂璺塑b l l i m s 系统课题管理模块样品分析模块物资管理模块计划管理模块实验设计模块人事管理模块文献管理模块图书管理模块内部论坛模块系统维护模块图32b l l | m s 系统功能模块图1 课题管理课题管理主要是对各课题组提出的课题进行管理，其主要包括四个功能模块：课题申请、课题审批、课题材料、课题查询。在课题申请和课题审批中，可看到待( 已) 申请或待( 已) 审批的材料记录，并能将相关的材料上传至系统中，供随时调用，申请和审批两者之间还可进行交流。课题查询则可对所有课题进行查询，可以通过时间、课题名称对申请课题、进行中的课题、已完成的课题进行查询。2 样品分析图3 3 样品分析系统功能模块图样品分析管理模块是样品分析组和试验组日常运行最为频繁的模块。它以项目( 又称为课题) 或试验为管理单元中的样品分析和原料试验所涉及的方方面面提供支持，包括从样品登录、分样、送检、( 试验) 数据登录、审核、报告打印、争议请求与处理等等各个方面。其中一个项目可以包括多个样品分析与多个试验。样品分析组根据样品请求信息来进行样品分析工作。试验组按厂内项目领导部门下达的指示或试验组自身需要进行原料试验工作。如图3 3 所示。中南大学硕卜学位论文基于j 2 e e 技术的实验室信息管理系统的设计与实现1 ) 样品登录系统模块：系统可以支持方便手工录入具有相同分析项目的样品信息，样品信息登录表也即样品请求信息，然后样品分析组按样品信息登录表进行样品分析工作。如图3 4 所示。幽3 4 样品登录系统数据流幽2 ) 样品分析系统模块：可以根据权限请求选择一个分析项目，系统立即列出包含这个分析项目的样品信息，选中一个样品( 注：一个样品对应一份样品分析表) ，样品分析实验即可开始。调度员可对分析任务进行分配，指定某样品某项目由某位分析员进行分析测试。待分析测试完成后将所得到的样品分析数据进行初步审核。初步审核( 一审) 由样品分析组内部自身完成，经初步审核认可后，与样品分析相关信息( 含样品分析数据) 录入系统。同时要求对样品数据具体动态数据建模功能，即按需求动态的生成表，并且县f 卜4 定数掘计算功能( 类似于计算器功能) 。如果是功能固定的需求，需要保存下来，下次可以在此调用。如图3 5 所示。图3 5 样品实验系统数据流图3 ) 样品争议系统模块：当用户即送样人员对分析结果产生质疑时，可以提出争议请求，相关人员即技术长官( 技术长官：一般为样品分析组组长或样品分析组负责人) 根据争议的内容调出相关数据：本次分析结果，同一项目的历史结果，该项目内容等信息，对于确有问题的争议，退回到样品流程的相应阶段，从中南大学硕士学位论文楚! 兰垦垦堑查的塞堕室堡璺管理墨堕塑塑堡兰壅堡二f 三旧图罔图3 6b l - l | m s 物资管理系统功能模块图材料、设备计划、审批和处理管理模块系统要求：系统根据用户权限使系统用户能够执行不同的功能。不同的人所能查到的信息是与他在系统中的权限相关的，具体说明如下：课题组组长、设备管理员可以录入和管理设备计划的录入课题组组长、材料管理员可以录入和管理材料计划的录入设备管理员、领导能进行设备计划的查询、汇总、修改等材料管理员、领导能进行材料计划的查询、汇总、修改等领导能够对设备和材料计划进行审批和查询设备管理员能够从供应部门领取设备并建帐材料管理员能够从供应部门领取材料并建帐保管员可以对物资和设备的出库、入库情况进行管理计划员和材料员能进行物资查询1 ) 设备计划管理描述项目课题组组长通过填写设备计划把项目需要的设备报告给设备管理员。经生塑查兰塑主兰些堡苎苎! ! ! ! 丝查塑壅堕皇堡皇笪型墨堕塑塑! 兰窒垫过设备管理员整理、汇总后交给领导审批。当领导批准了该设备计划后，设备管理员向供应部门去领取相应的设备并入库。通知申请该设备的课题项目组领取该设备。系统录入材料计划的处理方式为手工录入。2 ) 材料计划管理描述项目课题组组长通过填写材料计划把项目需要的材料报告给材料管理员。经过材料管理员整理、汇总后交给领导审批。领导批准了该材料计划后，材料管理员向供应部门去领取相应的材料并建帐。通知申请该材料的课题项目组领取该材料。系统录入材料计划的处理方式为手工录入，系统自动汇总。4 计划管理计划模块管理实验室的短期、长远计划，包括设备计划、经费计划、科研计划、物资计划等。在计划模块的管理下，实验室各项业务的开展可以有条不紊地进行。每类计划在执