（计算机应用技术专业论文）基于internet的高校科研管理系统的设计与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 开发基于i n t e r n e t 的管理信息系统已成为目前开发高校科研管理系统的主 流，它是提高数据库的资源利用率和共享程度，充分发挥互联网上各类数据的作 用，从而提高高等院校整体科研水平的基础。近几年虽然已开发了一些基于网络 的科研管理系统，但是这些科研管理系统多是各院校根据自己院校的特点，作为 校园网的配套工程而开发出来的，很难直接应用到其他院校的科研管理中。本文 研究如何建立一种通用的、适于中、小规模高校的、基于网络的科研管理系统。 这类占高校大多数的中、小规模高校，与重点大学相比，它们有一定的科研任务， 但其科研规模、业务流量都不是很大、经费不是很充足。本课题的开发旨在充分 利用中、小规模高校现有的软、硬件条件和网络资源，在没有太多投资的情况下， 建立起一个基于i n t e m e t 的科研管理系统。 本文的主要特点表现在： 1 针对中、小规模高校的现有条件，开发了一种基于i n t e r n e t 的适于该类 高校的科研管理系统。本系统包括科研人员信息管理、科技档案管理、科研项目 管理、科技成果管理、知识产权管理、综合查询和系统维护7 个子系统。每个子 系统独立执行，一个子系统的修改不会影响到其它的子系统。 2 为了充分利用现有的软、硬件条件和网络资源，在认真分析、比较了各 种系统平台模式的基础上，本系统采用了一种具有安全性的8 s 和c s 相结合的 混合体系结构。每个功能模块采用传统的c s 结构设计，外部用户通过i n t e r n e t 访问w e b 服务器，再通过w e b 服务器访问各功能模块。 山农大学硕士学位论文 3 为了阻止恶意的i n t e r n e t 用户攻击核心的c s 结构，本文提出了一种 基于三层结构的数据通道思想。利用数据通道技术，w e b 用户不直接访问数据库 而是通过w e b 服务器来访问应用程序，通过应用程序的执行来访问数据库。应用 程序执行时，使用了用户认证，不同级别的用户拥有不同的操作权限，从而使数 据库中的数据有了双重的安全性。 4 在以数据库为基础的管理系统中，数据库结构的好坏直接影响应用系统 的效率及实现的效果，本系统在整个数据库设计的过程中，以关系规范化理论为 指导，3 n f 为标准，对关系模式进行规范化，从而为系统设计了一个结构合理、 使用方便、存取效率较高的数据库。在此基础上，通过表连接实现了多对多联系 向一对多联系的转换，为构造各种要求的查询提供了条件。 5 本系统已在山东交通学院的网站上实现，用于山东交通学院的科研管理。 关键词：科研管理体系结构数据通道数据库 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t i t sm a i ns t r e a mt h a td e v e l o pc o l l e g es c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do ni n t e r n e t a tp r e s e n t i tc a nr a i s eu t i l i z a t i o nr a t i oo f t h ed a t a b a s ea n dt a k et h ed a t ao fi n t e r n e ta f f e c tt h a ti m p r o v et h el e v e l o fc o l l e g e s s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n t t h o u g hs o m e s c i e n t i f i c r e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nn e t w o r kh a v eb e e nd e v e l o p e dr e c e n t y e a r s ，t h e yw e r ed e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r so fs o m ec o l l e g e s t h e m s e l v e s i t sd i f f i c u l tt ob eu s e db yo t h e r s 。i nt h i sa r t i c l e ，w e d i s s c u s sh o wt ob u i l das c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e m o fg e n e r a l ， f i tt ot h em i d d l ea n ds m a l lc o l l e g e s ，b a s e do ni n t e r n e t t h e s ec o l l e g e s a r el a r g ei nm o u n tc o m p a r i n gt ok e yu n i v e r s i t y t h e yh a v es o m et a s k so f s c i e n c ea n dr e s e a r c h b u tt h es c a l ei sn o tt o ob i ga n dt h em o n e yi s n o t t o om u c h t h ea i mo ft h i sa r t i c e i st ob u i l dag e n e r a ls c i e n t i f i c r e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ni n t e r n e tm a k i n gf u l l u s eo fr e a d y s o u r c e ，w i t h o u t t o ol a r g ei n v e s t t h em a i nc h a r a c t e r so ft h i sa r t i c l ea r e ： i i nv i e wo fe x s i t i n gs i t u a t i o no fm i d d l ea n ds m a l lc o l l e g e s ，a s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ni n t e r n e ti sd e v e l o p e d t h e m a n a g e m e n ts y s t e m i n c l u d e ss e v e np a r t s ：s c i e n t i f i cr e s e a r c hp e r s o n a l i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts u b s y s t e m ，s c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a l f i l e m a n a g e m e n ts u b s y s t e m ，s c i e n t i f i cr e s e a r c h i t e m sm a n a g e m e n ts u b s y s t e m ， s c i e n t i f i c a n d t e c h n o l o g i c a l a c h i e v e m e n t sm a n a g e m e n ts u b s y s t e m ， k n o w l e d g ep r o p e r t y r i g h tm a n a g e m e n ts u b s y s t e m ，q u e r ys u b s y s t e m a n d m a i n t a i ns u b s y s t e m e a c hs u b s y s t e m e x c u t e si n d e p e n d l y o n ei s n t i n f l u e n c e db yo t h e r s 2 i no r d e rt ou s es o f t w a r e ，h a r d w a r e a n dn e t w o r ki ns t o c k ，a f t e r a n l y s i n g a n d c o m p a r i n g a 1 1k i n d ss t r u c t u r e o fm i s a na d m i x t u r e a r c h i t e c t u r eb a s e do nb sc o m b i n e dw i t hc si su s e di nt h i ss y s t e m e a c h m o d u l ei sd e sj g n e db yc s e x t e r n a lu s e r sv i s i tw e bs e r v e rb yi n t e r n e t ， 山东火学硕士学位论文 t h e nc o n n e c tt ot h em o d u l e sb yw e bs e r v e r 3 i nt h i sa r t i c l e ，w ep u tf o r w a r da ni d e ac a l l e dd a t ac h a n n e lb a s e d o nt h r e e - t i e rs t r u c t u r ei no r d e rt oa v o i de v i lu s e r sa t t a c kk e yc sp a r t b yt h i ss t r u c t u r e ，w e bu s e r sd o n ta c c e s st h ed a t a b a s ed i r e c t l y t h e y v i s i ta p p l i c a t i o np r o g r a mv i aw e bs e r v e r ，t h e na c c e s st h ed a t a b a s eb y e x c u t i n gt h ep r o g r a m u s e r si d e n t i t yi su s e dw h e na p p l i c a t i o np r o g r a mi s e x c u t e d d i f f e r e n tu s e r so w nd i f f e r e n to p e r a t i o nr i g h t ss ot h a tt h ed a t a i nd a t a b a s eisv e r ys a f e 4 t ot h em i sb a s e do nd a t a b a s e ，t h es t r u c t u r eo f d a t a b a s eis v e r y i m p o r t a n t 。i nt h i ss y s t e m ，w ed e s i g n t h ed a t a b a s ea c c o r d i n gt od e s i g n t h e o r y a n dt a k e3 n fa ss t a n d a r d s o t h ed a t a b a s eo ft h i s s y s t e mi s r e a s o n a b l ei ns t r u c t u r e ，c o n v e n i e n t i na p p l i c a t i o na n de f f e c t i v ei n a c c e s s m a n y t om a n yr e l a t i o n s h i p c a nb e c h a n g e d i n t oo n et o m a n y r e l a t i o n s h i pb ym u l t i l i s tj o i ni nt h ed a t a b a s e ，w h i c hi st h e b a s eo fq u e r y 5 t h es y s t e mh a sc o m et r u ei nt h ew e bo fs h a n d o n gj i a o t o n gu n i v e r s i t y a n di su s e db yt h es c i e n t i f i cr e s e a r c hd e p a r t m e n tf o rs c i e n t i f i cr e s e a r c h m a n a g e m e n t k e y w o r d s ：s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n t ：s y s t e ms t r u c t u r e ：d a t ac h a n n e l d a t a b a s e v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：垒盔是h期：2 竺坐兰：圣 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 厶 论文作者签名：盥导师签名! 趁b 期：竺! 三坚z 山东大学硕士学位论文 1 引言 1 1 建立高校科研管理系统的必要性 高等学校正在成为科学研究，特别是基础研究的主要力量。在国家自然科 学基金中，面上项目高校占7 0 ：重点项目高校大体占一半。“9 7 3 ”项目首席 科学家高校占5 0 以上“1 。各高校的科研项目数与资金额逐年递增，科学研究人 员数和科研工作量大幅度增加。早期只是重点大学的部分教师从事科学研究， 而今几乎所有高校教师都要参与科研工作。科研工作已成为高等院校的中心工 作之一。高校科研规模的迅速发展，对高校科学研究的管理工作提出了更高的 要求， 科研管理不再是简单的统计、报表，传统的手工作业已不能胜任科学管 理工作的需求。同时，计算机、网络等信息科学的发展也为改善科研管理工作 提供了条件。为了适应时代发展，提高管理水平，高校科研管理的计算机化和网 络化势在必行。 1 2 高校科研管理系统的发展及现状 高校的科研管理工作经历了传统的手工管理、计算机辅助管理或计算机化 管理，正在向网络化管理迈进。早期的高校科研管理是手工作业，主要是档案 管理，限于简单的统计、记录、报表等工作。随着计算机科学的发展，人们将 计算机作为科研管理的辅助手段，并逐步实现了科研管理的计算机化。但是起初 的管理系统仅处于单机应用水平，科研信息的发布、查询等有很大的局限性。 网络的出现为高校科研管理系统提供了新的发展空间“。 1 9 9 4 年由国家教委社科司科研处组织、湖北大学经济系、中国人大统计系 联合研制的全国普通高等学校人文社会科学研究管理系统，曾对高校的科研 管理的科学化、现代化起到了定的积极作用。尽管在1 9 9 7 年1 0 月的第二版 中，做了多方面的完善，但是，随着计算机网络技术迅速发展和普及，已经不能 适应现代化管理的需要了。 “中国社会科学院科研管理信息系统于2 0 0 3 年9 月份投入试运行。年 度院重大课题的申报工作通过网络进行。它的成功运行能在一定程度上改进科研 管理工作的透明性和科学性，提供适时的课题和成果统计信患，提高管理工作效 率。 淄博大学作为校园网的配套工程之一，开发了基于w i n d o w s9 8 系统的、 v i s u a l b a s i c 开发平台的，运行于网络环境下的科研管理信息系统，为淄博大 学的科研管理工作提供了方便，同时亦为各部门或个人查阅有关科研信息资料提 供了一种先进而快捷的手段。 北京工业大学，根据自己学校的特点，开发了北京工业大学科技管理信息 系统：中南林学院开发了高等林业院校科研管理信息系统；北京农业大学开发了 基于i n t e r n e t 的科技项目合同管理系统；宁波大学医学院开发基于i n t e r n e t 的 适合医学院的科研管理系统。其他一些院校如东北大学、河北师范大学、西安科 技学院等，也着手建立或已建立了自己院校的科研管理系统。 1 3 进一步提升高校科研管理系统一本课题的提出 虽然固内已有不少现成的科研管理系统， 但在2 0 0 0 年以前开发的系统， 山东大学硕士学位论文 都是基于d o s 平台，用f o x b a s e 或f o x p r o 开发，只能单机使用，不能连网。近 几年开发的科研管理系统，虽然是基于网络的，但是这些科研管理系统多是各 院校针对自己院校或行业的特点，作为校园网的配套工程或行业管理的需要而开 发出来的，很难直接应用到其他院校的科研管理中“1 。 本课题的研究旨在建立一种通用的基于网络的高校科研管理系统，适用对 象为中、小规模的高校( 如本人所在的山东交通学院) 。这类高校的数量很大 与重点大学相比，它们的科研规模较小、业务流量不是很大、经费也不是很充足。 本课题正是从此类院校的科研管理的实际需要出发，研究如何利用现有的软、硬 件条件和网络资源，在没有太多投资的情况下，建立一个基于i n t e m e t 的通用的 科研管理系统，以加强科研过程的管理，提高科研管理工作的效率。 科研管理的网络化与单机管理或局域网管理相比具有多方面的优势。 i n t e r n e t 的使用，使管理的空间可以扩展到校内外，通过网络，管理者或研究 人员可远距离进行信息提取和交流。在网络上，原本是一个单位的资源可以开 发为公共资源，供其他单位研究人员利用和分享，以达到资源的共享，实现技术、 人才等知识资源的增值。由于采用了先进的网络技术，加快了科研信息的传递、 加工、处理和反馈的速度，能为使用者提供更快速、灵活、详尽的服务，提高管 理工作效率。此外，借助网络基础，可将计算机软件充分应用到管理中，形成 诸如网络办公自动化、网络管理信息系统自动化支撑系统”“。 目前，各高校科技信息的发布、查询、维护等工作的任务十分繁重，设备维 护和信息更新的费用高，利用率低。因而，实现高校科研的网络化管理，具有 山东大学硕士学位论文 非常积极的意义。 1 4 本课题的研究内容 高校科研管理主要包括科研人员信息管理、科技档案管理、科研项目管理、 科技成果管理和知识产权管理，是一项复杂、操作频繁的工作。本课题研究如何 利用先进的网络技术和开发工具来构造一个动态、开放的科研管理系统，将工作 中不断产生的数据输入其中，并可按不同的要求进行查询和修改。 本课题研究的内容包括： 1 研究利用传统的软件工程的开发方法来进行网络环境下管理信息系统开 发的方法。 2 。通过分析、比较现有系统体系结构的优缺点，为中、小规模院校的科研 管理系统设计一种安全、易用的体系结构。 3 研究阻止恶意的i n t e r n e t 用户攻击核心的c s 结构，提高系统安全性的 方法。 4 研究如何利用规范化设计的方法，为高校科研管理系统设计个结构合 理、使用方便、存取效率较高的数据库。 5 研究如何利用表连接来实现多对多联系向一对多联系转换，从而实现各 种条件的查询。 山东大学硕士学位论文 2 系统开发方法 2 1 系统开发的一般方法 管理信息系统是由人、计算机等组成，能进行信息的收集、传送、存储、 加工、维护和使用的系统。管理信息系统的建设是一项复杂的系统工程，开发方 法是否正确直接关系到开发成本的高低、开发质量的优劣、开发周期的长短和系 统开发的成功率。 目前在信息开发领域，指导系统开发的理论和方法有多种。最常用的有 结构化生命周期开发方法、原型法和面向对象的分析与设计方法。 1 结构化生命周期开发方法 结构化生命周期开发方法是6 0 年代西方工业发达国家总结了系统开发的经 验和教训，逐步发展起来的一种开发方法，它把信息系统的开发工作分为六个阶 段，规定了每个阶段的任务，并按一定的准则一步步完成。这六个阶段是：系统 规划阶段、调查研究及可行性论证阶段、系统分析阶段、系统设计阶段、系统实 施阶段、系统运行和评价阶段。这种方法的理论基础是严密的，它要求系统开发 人员和用户在系统的开发初期就要对整个系统的功能有全面的深刻的认识，并制 定出每一阶段的计划和说明书，以后的工作便围绕着这些文档进行”1 。这种方法 的突出优点是信息系统的开发有章可循，也就是按统一的步骤步步按部就班地 进行，克服了以前凭经验开发所带来的缺点。这种有序的安排不仅条理清楚，便 于计划管理和控制，而且后面阶段的工作又是以前面阶段的工作成果为依据，基 山东大学硕士学位论文 础扎实又不易返工。 结构化生命周期法也有其缺点：( 1 ) 由于它的每一阶段都需要严格定义 反复论证，任何阶段考虑不周或错误，后面阶段的工作就将失去意义，这就决定 了它的开发周期长，费用高。( 2 ) 开发过程烦琐复杂，需要开发人员有相当丰富 的经验。( 3 ) 研制人员与用户难以交流，导致了开发与使用脱节。( 4 ) 系统难以 适应变化了的新形式。 2 原型法 原型法摈弃了结构化生命周期法一步步周密细致的调查、分析整理出文档、 最后才能让用户看到结果的烦琐做法，一开始就凭借系统开发人员对用户需求的 理解，通过强有力的软件环境支持，构造出一个满足用户基本要求的交互式初始 模型系统，然后系统分析人员和用户一道对此模型进行评价，根据评价的结果对 模型进行修改，周而复始、循环往复，直至用户满意为止”1 。 作为一种信息系统开发方法，原型法从原理到流程都十分简单，从认识论 的角度看，它更多地遵循了人们认识事物的规律。用户只有看到一个具体的系统 才能清楚地了解到自己的需求和系统的优缺点，所以原型法适合于用户对自己的 需求不是很明确的系统。同时，原型开发过程o e , g , 须有快速的建造工具，反复修 改是不可避免的。对于大型的复杂的系统，直接使用原型法很难适用，开发过程 管理困难，理论上也显得单薄。 3 面向对象系统开发方法 面向对象( o o ，o b j e c t0 r ie n t e d ) 的系统开发方法，是近年来受到关注的 山东大学硕士学位论文 一种系统开发方法。面向对象的系统开发方法的基本思想是将客观世界抽象地看 成是若干相互联系的对象，然后根据对象和方法的特性研制出一套软件工具，使 之能够映射为计算机软件系统结构模型和进程，从而实现信息系统的开发。 面向对象的开发方法分为两个过程：( 1 ) 面向对象的分析。这一过程有初 步调查、可行性研究和需求分析三个阶段来完成。( 2 ) 面向对象的设计。包括外 部设计和内部设计，外部设计就是定义子系统，并给每个子系统分配任务和对象； 内部设计的目标是确定系统输入和输出的数据结构，设计支持应用实现的数据 库，在真实环境中完成对象的设计。 面向对象的开发方法的突出优点是从问题空间到解空间的映射是一种较为 直接和自然的映射，有直接的结构对应关系。缺点是问题的抽象较复杂，不易进 行细化、分类”3 。对大型系统，不经过自顶向下的整体规划，直接采用面向对 象的方法开发系统，可能造成整个系统结构不合理，各部分的关系也会出现失调。 2 2 选择系统开发方法的原则 由前面的分析可见，各种开发方法都有优缺点，也都有一定的适用范围。 我们应根据实际需要，选择合适的开发方法。在选择开发方法时，我们一般都遵 循如下原则： 1 用户至上的原则 一个信息系统建立的根本原因是用户的需求，其最终目标也是满足用户的 需求，因此选择开发方法要依据用户至上的原则。如果用户给予的时间比较充裕， 我们可选择结构化生命周期法、面向对象的丌发方法；若用户给的开发时间非常 山东大学硕士学位论文 紧，系统的规模又相对较小，原型法可能最好。当用户具有一定的计算机知识 能够较完整的表达他们的需求时，可选用结构化生命周期法、面向对象的开发方 法等比较复杂的开发方法；当用户既不能正确地描述自己的需求又不能理解结构 化生命周期法和面向对象的开发方法的开发思路时，选原型法较为合适。 2 实事求是的原则 我们建立的系统是在一定的实际条件下运行的，任一开发方法都以一定的 开发工具为基础，我们在选择开发方法时应充分考虑用户的实际情况，遵循实事 求是的原则。假设我们要建立的系统有充裕的时间，用户也能很好地表达他们的 需求，但开发费用低得不能买面向对象的开发工具，也只好放弃选用面向对象的 开发方法。 3 理解系统的原则 我们在选用开发方法的时候，要对所开发的系统能全面、正确地理解。如 系统的规模、独立性、移植性、发展潜力等等，对系统理解得越透彻，越能选到 合适的开发方法。 2 3 本系统的开发方法 在充分分析、比较了各种开发方法的优缺点的基础上，本系统采用了一种 集结构化生命周期法和原型法于一体的结构化原型法。该开发方法的开发流程如 图2 一l 所示。 山东大学硕士学位论文 图2 - 1 结构化原型法开发流程 该开发方法以原型法为基础，构造系统模型，按生命周期把整个开发过程 分为五个阶段，不断修改设计，至用户满意为止。各阶段完成的主要工作如下： 1 系统规划阶段 在这一阶段搞清用户的基本需求和系统的基本目标，写出系统的总体报告。 总体报告是系统的纲领性文件，指导整个开发过程。报告中写清楚用户的基本概 况，基本业务流程，子系统的划分，软硬件配置方案，成本预测及系统性能分析 等。 2 系统分析阶段 根据总体设计报告划分的子系统，逐子系统进行分析。由于本系统采用的 数据库系统具有面向对象的特征，因而借用了面向对象的分析方法的一些思想 和用户进行深入的交谈，相互磋商，完成模型的建造。 3 系统设计阶段 山东人学硕：七学位论文 根据系统分析的结果进行功能设计、数据库设计、体系结构设计、接口设 计和编码设计。并进行反复修改，使用户满意系统设计。 4 系统实施阶段 根据系统设计说明书，进行编码、组织数据入库、系统试运行。实施过程 中完成文档的编制，包括说明手册、使用手册等，同时对相关人员进行培训。 系统实旋完成即可交用户使用，开发的主题工程告段落。 5 系统运行、维护阶段 对系统进行目常的运行管理，评价系统的运行效率，对运行费用和效果进 行监理审计，如出现问题则对系统进行修改、调整。 ( 3 系统设计 3 1 功能设计 3 1 1 系统的主要功能 高校科研处主要负责高校科研项目的规划、组织和实施；科技成果的推广、 转化和管理：科技档案的管理；科技人员信息管理；知识产权管理等事务。由此 确定系统的主要功能为： 1 人员信息管理 对学校的专、兼职科研人员进行管理，从而方便科研工作的安排、管理。 2 科技档案管理 对学校的论文和著作进行管理，实现论文、著作的查询、维护、统计、报 表打印。 3 科研项目管理 对学校的科研项目进行过程和结果的管理。包括项目的申报、立项、进度 检查、鉴定的过程管理和项目的登记、查询、维护、报表、打印的静态管理。 4 科技成果管理 是科研项目管理的延续，是对科研项目的申项、评奖、奖励和推广应用进 行管理。包括科技成果的登记、查询、报表、打印。 5 知识产权管理 是对知识产权的专利权进行管理。包括使用新型表和说明表的输入、查询、 维护、报表打印。 山东人学硕+ 学位论文 6 综合查询 对科研人员的发表论文、出版著作、参与科研项目、获得专利情况进行查 询以及对科研成果的参与人员信息进行查询。 7 系统维护 对数据库和日志文件进行定期备份，一旦数据库遭到破坏，利用备份进行 恢复。 3 1 2 系统的模块划分 系统的模块结构如图3 1 所示： 科 研 曾 埋 k 历信息智虐 科性挡寮苷曩 性l 霞摹智 派产投曾 缘音叠匆 系鲮蠼护 幽3 - 1 科研管理系统的模块结构图 麓聃专利 使用崭型 外理醴计 系统共分为7 个子系统。人员信息管理、科技档案管理、科研项目管理、 科技成果管理、知识产权管理5 个子系统的每个子系统都包括系统模块、输入模 鲨纂 型萤攀雾 山东大学硕士学位论文 块、查看模块、维护模块、报表模块和帮助模块6 个功能模块。系统模块主要对 用户的权限进行管理，保证系统的安全性；输入模块完成原始数据的录入，组织 数据入库；查看模块能够按照各种查询条件，对各个表的信息进行查询；维护模 块包括信息的添加、删除和修改；报表模块对查询的结果进行输出；帮助模块对 一些出错信息进行处理。 3 2 体系结构设计 随着计算机技术与网络技术突飞猛进的发展，各单位部门都在开始建立自 己的管理信息系统( m i s ) ，而关于m i s 系统结构的选择是系统分析设计人员遇 到的首要问题。 3 2 1 常用的m i s 系统结构 主机终端模式由于硬件选择有限，硬件投资得不到保证，己被逐步淘汰。 而文件服务器模式只适用小规模的局域网，对于用户多、数据量大的情况就会产 生网络瓶颈，特别是在互联网上不能满足用户要求。 现在常用的m i s 系统结构大体上分为4 种：客户机朋艮务i 器( c l i e n t s e r v e r 简称c s ) 结构、w e b 浏览器瑁务器( b r o w s e r s e r v e r ，简称b s ) n 构、c l s 与b s 混合结构和日益流行的三层( 多层) 结构。 1 c l s 结构 图3 - 2 传统的c s 结构 山尔_ 人学硕士学位论文 传统的c s 结构( 如图3 2 ) ，是大家熟知的软件系统体系结构，通过将任 务合理分枣到c l i e n t 端和s e r v e r 端，降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端 硬件环境的优势。早期的软件系统多以此作为首选设计标准。在c s 结构的网络 中，客户机与数据库服务器相连，并负责与用户的交互及收集用户信息，通过网 络向服务器请求对数据库信息的处理工作。服务器负责管理对数据库的访问，对 数据库进行检索和排序，并负责数据库的安全控制。 c s 结构因为其灵活和安全得到了广泛应用，但对大型软件系统而言，在系 统的部署和扩展性方面还存在不足 0 1 【1 1 1 【1 2 1 。 2 b s 结构 i 客户端( 浏览器) 票ik 嘎 ti l1 曲服务器 乱倍 数据库服务器 图3 - 3b s 结构 b s 结构( 如图3 - 3 ) 是随着i n t e m e t 技术的兴起，对c s 体系结构的种 变化或者改进的结构。它简化了客户端软件，只需装上浏览器作为客户端应用的 运行平台，而将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端。用户使用浏览器 上网，向w e b 服务器提交请求，w e b 服务器处理请求，查询数据库，并将查询 到的信息组织成h t m l 页面发送给用户，在用户浏览器上显示。 b s 结构以其使用简便、信息资料共享程度高，易于扩展等优点应用越来越 山东大学硕士学位论文 3 b s 与c s 混合软件体系结构 传统的c s 体系结构和基于i n t e m e t 的b s 体系结构各有优缺点。如果内部 用户通过局域网直接访问数据库服务器，外部用户通过i n t e m e t 访问w e b 服务器 再通过w e b 服务器访问数据库服务器，就可以把b s 和c s 这两种软件体系结 构进行有机的结合，扬长避短，有效地发挥各自的优势。 外部用户不直接访问数据库服务器，能保证企业数据库的相对安全：内部 用户的交互性较强，数据查询和修改的响应速度较快1 6 】【1 ”。 c s 与b s 混合软件体系结构的缺点是外部用户修改和维护数据时，速度较 慢，较烦琐，数据的动态交互性不强1 1 8 】 1 9 】【2 0 1 。 4 三层( 多层) 结构 三层模型( 结构如图3 - 4 ) 是扩展的c s 或b s 模型 z 2 1 。在通常情况下 客户端不直接与数据库进行交互，而是通过通讯与中间层建立连接，再经由中间 层与数据库进行交互。 图3 4 三层结构模型 三层( 多层) 结构具有更好的移植性，可以跨不同类型的平台工作，允许 用户请求在多个服务器间进行负载平衡，其安全性也比b s 结构易于实现f 2 4 山东火学硕士学位论文 3 2 2 本系统的体系结构 图3 - 5 高校科研管理系统的体系结构 高校科研管理系统的体系结构如图3 5 ，外部用户通过w e b 服务器访问应 用程序，应用程序再访问数据库：内部用户通过执行应用程序存取数据库中的数 据。可以看成b s 和c s 相结合的混合体系结构：前面部分是b s 结构，后面部 分是传统的c s 结构；也可看成三层结构：w e b 用户通过w e b 服务器和应用程 序来访问数据库服务器。 3 3 数据通道设计 33 1 数据通道的基本思想 1 数据通道的原理 数据通道类似于网络中的命名管道。命名管道是一种简单的进程间通信机 制。命名管道可在同一台计算机的不同进程之间，支持可靠的、单向或双向的数 据通信。命名管道利用微软网络提供的( m s n p ) 重定向器，通过一个网络，在 各个进程间建立通信。采用命名管道作为数据通信的传输通道时，实际上建立了 一个简单的客户机月务器数据通信体系，使得可以在其中可靠地传输数据。命 6 名管道可以存在多个实例，使之能够把一个服务器与多个客户机连接起来。每个 实例都是一个独立的通信通道，一个实例中的消息不会影响另个实例中的消息 【2 6 1 。 图3 - 6 数据通道结构 数据通道( 结构如图3 - 6 ) 是普通客户端与数据库服务器或w e b 服务器与 数据库服务器之间的一种通信机制。它有两个端口，允许客户端向数据库写入数 据，也允许客户端从数据库读取数据，数据在通道中是双向流动的。 要想实现一个数据通道服务，要求必须开发一个应用程序，通过它创建数 据通道的一个或多个“实例”，再由客户机进行访问。对服务器来说，通道实例 实际就是一个接口，用于从普通客户端或w e b 服务器的应用程序接受一个连接 请求。 服务器可能希望为多于一个的应用程序打开通道，它事先并不知道有多少 个应用程序，因此可以为每一个应用程序建立一个实例。数据通道可以存在多个 实例，使之能够把一个服务器与多个客户机连接起来。 普通客户端通过数据通道访问数据库，w e b 浏览器通过w e b 服务器访问数 据通道，通过数据通道才能访问数据库；操作结果通过数据通道传给客户端或 w e b 服务器。 山东火学硕士学位论文 2 数据通道的特点 在普通客户端与数据库服务器或w e b 服务器与数据库服务器之间不存在平 台，只进行通信，是一种简化了的三层结构。它既能完成三层结构的通信功能， 又不须创建专门的应用服务器。具有三层结构的安全性好，易扩展的优点，又比 真正的三层结构设计起来简单。 3 3 2 数据通道技术在高校科研管理系统中的应用 高校科研管理系统由科研人员管理、科技档案管理、科研项目管理、科技 成果管理、知识产权管理、综合查询和系统维护7 个子系统组成，如图3 ，7 的上 半部分所示。 图3 7 科研管理系统的层次结构 利用数据通道技术我们把整个系统分为3 个层次 山东大学硕士学位论文 ( 1 ) 客户端：在客户机( w e b 浏览器) 上提供用户界面。 ( 2 ) 数据通道：包括一个应用程序接1 5 。 ( 3 ) 数据库服务器：提供关系型数据库系统。 3 3 3 系统的安全性考虑 在该系统中，w e b 用户是通过w e b 服务器来访问应用程序，通过应用程序的 执行来访问数据库中的数据。为防止信息被窃取，在执行应用程序时，我们把登 录用户分为管理员和普通用户两级。管理员对数据库中的所有数据表格及其数据 有包括读写在内的所有操作权限，而普通用户只能查询，而没有修改的权利。表 现在界面上，就是部分菜单被禁用使用户不能选中，还有一些按钮如添加、删除 和修改也被禁用，使用户不能进行这些数据操作。 3 4 数据库的规范化设计 3 4 1 规范化设计的基本思想 关系数据库是由组关系( 即二维表) 组成，关系数据库设计就是针对一 个具体问题，确定应该构造几个关系，每个关系有哪些属性组成。 数据库结构的好坏直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响，好的 数据库结构设计会减少数据库的存储量，数据库的完整性和一致性比较高，系统 具有较快的响应速度，简化基于此数据库的应用程序的实现等等拥 2 8 1 。 关系模式的设计直接决定关系数据库的性能。目前，在指导关系模式的设 计中规范化设计占主导地位，它是在数据库几十年的长期发展中产生并成熟的。 近年来这一领域出现了一利t 新的趋势，一种称为非规范化的关系模式设计引起业 9 山尔大学硕士学位论文 界关注并在一定范围内得到应用。 + 由于规范化程度过低的关系存在数据冗余、插入异常、删除异常、修改复 杂等问题，本系统采用传统的规范化的设计方法，对关系模式进行分解，用一组 等价的关系子模式来代替原有的关系模式，消除数据依赖( 包括函数依赖和多值 依赖) 中不合理的部分，使得一个关系仅描述一个实体或实体间的一种联系。这 一过程是在保证无损连接性、保持函数依赖的前提下进行的，即确保不破坏原有 数据，并可将分解后的关系通过自然连接恢复至原有关系口9 1 。具体的说，规范 化设计的过程就是按不同的范式，将一个二维表不断分解成多个二维表并建立表 之间的关联，最终达到一个表只描述一个实体或实体间联系的一种目标。目前遵 循的主要范式包括1 n f 、2 n f 、3 n f 、b c n f 、4 n f 和5 n f 等几种：在工程中3 n f 、 b c n f 应用的最广，在本系统中采用3 n f 作为标准。 3 4 2 关系规范化的过程 在这里，以著作( 著作编号，著作名称，成果类别，学科分类，出版社名称 出版时间，编著人员，总章节，字数，本人完成情况，著作使用评价及获奖情况， 备注) 为例来说明。 按一部著作有5 个参编人员计算，该部著作的著作编号、著作名称、成果类 别、学科分类、出版社名称、出版时间、总章节、字数、著作使用评价及获奖情 况等信息就要出现5 遍，参编人员越多，数据冗余越大。而且，若修改著作的某 项信息( 例如，著作使用评价及获奖情况) ，有几个参编人员就要修改几遍，修 改起来非常复杂。 山东大学硕士学位论文 造成以上情况的原因就在于关系：著作( 著作编号，著作名称，成果类别， 学科分类，出版社名称，出版时间，参加编著人员，总章节，字数，本人完成情 况，著作使用评价及获奖情况，备注) 的规范化程度过低，不能使一个关系仅描 述一个实体或实体间的一种联系。 下面对该关系模式进行规范化： 1 该关系的主码为( 著作编号、编著人员) 2 写出函数依赖集( 略) 3 消除冗余联系，写出极小函数依赖集 著作编号一著作名称，著作编号一成果类别，著作编号一学科分类，著作编 号一出版社名称，著作编号一出版时间，著作编号一编著人员，著作编号一总章 节，著作编号一字数， ( 著作编号、编著人员) l 本人完成情况，著作编号 一著作使用评价及获奖情况，著作编号一备注， 4 对函数依赖关系进行分析，看是否存在部分函数依赖和传递函数依赖。 通过对函数依赖集分析发现，存在以下部分函数依赖： ( 著作编号、编著人员) 乌著作名稔 ( 著作编号、编著人员) q 成果类别 ( 著作编号、编著人员) 乌学科分类 ( 著作编号、编著人员) 马出版社名称 ( 著作编号、编著人员) 与出版时间 山尔人学硕士学位论文 ( 著作编号、编著人员) 马总章节 ( 著作编号、编著人员) q 字数 ( 著作编号、编著人员) q 著作使用评价及获奖情况 ( 著作编号、编著人员) 乌备注 因此，著作( 著作编号，著作名称，成果类别，学科分类，出版社名称，出 版时间，编著人员，总章节，字数，本人完成情况，著作使用评价及获奖情况， 备注) 1 n f 。 5 将关系进行分解，消除部分函数依赖 将该关系分解以下2 个关系： ( 1 ) 著作基本信息( 著作编号，著作名称，成果类别，学科分类，出版社 名称，出版时间，参加编著人员，总章节，字数，著作使用评价及获奖情况，备 注) ( 2 ) 著作作者信息( 著作编号，参加编著人员，本人完成情况) 著作基本信息( 著作编号，著作名称，成果类别，学科分类，出版社名称， 出版时间，参加编著人员，总章节，字数，著作使用评价及获奖情况，备注) 的 主码为著作编号，只包含一个属性，不存在部分函数依赖，也不存在传递函数依 赖，著作基本信息( 著作编号，著作名称，成果类别，学科分类，出版社名称 出版时间，参加编著人员，总章节，字数，著作使用评价及获奖情况，备注) 3 n f 。 山东大学硕士学位论文 著作作者信息( 著作编号，参加编著人员，本人完成情况) 的主码为( 著作 编号、参加编著人员) ，( 著作编号、参加编著人员) l 本人完成情况，不 存在部分函数依赖，也不存在传递函数依赖，著作作者信息( 著作编号，参加编 著人员，本人完成情况) e 3 n f 。 这样著作基本情况只描述著作实体，著作作者信息只描述著作和作者之间的 联系，实现了一个关系仅描述一个实体或实体间的一种联系。由此也解决了数据 冗余、修改复杂等问题。 还是一部著作有5 位参编人员，著作名称，成果类别，学科分类，出版社名 称，出版时间，总章节，字数，著作使用评价及获奖情况等信息只要在著作基本 信息表中存储一次就行了；编著人员，本人完成情况存放在另一张表中，大大减 少了数据冗余。而且不管有多少参