【优秀毕业论文】开放式实验室管理系统的设计与实现.pdf

南昌大学 硕士学位论文 开放式实验室管理系统的设计与实现 姓名 赵琰 申请学位级别 硕士 专业 计算机技术 指导教师 周聪 刘灵芝 20111006 摘要 川 f f y 2 0 4 2 5 5 1 摘要 随着计算机和网络技术的不断发展和普及 为使信息技术更好地服务于自 身的发展 各行各业都已逐渐开展信息化建设工作 高校实验室作为高校的重 要组成部分 信息化建设更是必然趋势 作者在开放式实验教学成为热门教学 改革方向的背景下 结合宜春职业技术学院的实验教学现状 以开放式实验室 管理系统为研究课题 开展论文研究工作 旨在通过课题的研究 促进学校开 放式实验教学的展开 论文的研究工作包括以下几个方面 深入相关实验室管理部门进行调研 给出详细的系统需求报告 基于系统分析的成果 重点研究软件技术在实验室 管理中的应用 并给出了详细的开放式实验室管理系统的设计和实现方案 方 案提出 采用a s e n e t 技术 结合s q ls e r v e r 数据库 在v i s u a ls t u d i o 平台上 实现基于b s 三层架构的开放式实验室管理系统 基于此方案 论文取得的研 究成果有 1 实现了一个电源控制子系统 基于该控制系统 学生可以通过 校园一卡通刷卡打开或关闭实验设备电源 实验室管理员可以远程在线实时查 看或控制实验室的电源 并能跟踪实验设备的使用记录 该子系统的开发 确 保了开放式实验室运行的安全和规范 2 实现了一个实验网上预约系统 在 实验管理员排好实验资源的情况下 学生结合自身的时间要求 网上选修自己 感兴趣的实验 这大大提高了学生实验的自主性和积极性 3 实现了一个实 验室设备报修系统 实验室管理员能通过该系统向相关部门进行报修 从而使 设备在第一时间得到修复 确保实验教学的正常开展 按方案开发的开放式实验室管理系统 经过了系统的功能测试和性能测试 验证了系统的各项功能指标均达到了需求规格 目前 该系统已在宜春职业技 术学院正式上线运行 运行状态良好 关键词 开放式实验室 电源控制 实验预约 a s e n e t 技术 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t l lt h ec o m p u t e ra n dn e t w o r kt e c h n o l o g yu n c e a s i n gd e v e l o p m e n ta n d p o p u l a r i z a t i o n f o ri n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yb e t t e r s e r v i c et oi t sd e v e l o p m e n t t h e p r o f e s s i o n sh a sg r a d u a l l yd e v e l o pi n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o nw o r k t h el a b o r a t o r ya s c o l l e g ei st h ei m p o r t a n tc o m p o n e n to fi n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o ni sa ni n e v i t a b l e t r e n d t h ea u t h o ri nt h eo p e n i n ge x p e r i m e n tt e a c h i n gb e c o m ep o p u l a ri nt h et e a c h i n g r e f o r mo ft h eb a c k g r o u n d c o m b i n e dw i t l lt h ed i r e c t i o no ft h ey i c h u nv o c a t i o n a l t e c h n i c a lc o l l e g ee x p e r i m e n t a lt e a c h i n gs i t u a t i o n t ot h eo p e nl a b o r a t o r ym a n a g e m e n t s y s t e mf o rr e s e a r c hp r o j e c t s c a r r yo u tr e s e a r c hw o r k a i m st ot o p i cr e s e a r c h t o p r o m o t et h eo p e n i n ge x p e r i m e n tt e a c h i n gd e v e l o p m e n t m yr e s e a r c hw o r ki n c l u d e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s d e e pr e l a t e dl a b o r a t o r y m a n a g e m e n td e p a r t m e n ti n v e s t i g a t i o n g i v e nt h ed e t a i l e dr e p o r t b a s e d0 1 1t h es y s t e m r e q u i r e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so ft h es y s t e m k e yr e s e a r c hs o f t w a r et e c h n o l o g yi nt h e l a b o r a t o r ym a n a g e m e n ta p p l i c a t i o n a n dg i v e st h ed e t a i l e dt h eo p e nl a b o r a t o r y m a n a g e m e n ts y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h es c h e m e s c h e m e p u tf o r w a r d 谢t l la s p n e tt e c h n o l o g y c o m b i n e dw i t hs q ls e r v e rd a t a b a s ei nv i s u a ls t u d i oo i li t s p l a t f o r mb a s e do nb s s t r u c t u r eo ft h e t h r e el a y e r o p e nl a b o r a t o r ym a n a g e m e n t s y s t e m b a s e do nt h i ss o l u t i o n t h i sp a p e ro b t a i n st h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t sh a v e 1 t oi m p l e m e n tap o w e rc o n t r o ls u b s y s t e m b a s e do nt h ec o n t r o ls y s t e m s t u d e n t sc a n t h r o u g ht h ec a m p u sc a r dc h a r g eo p e no rc l o s e de x p e r i m e n t a le q u i p m e n tp o w e r l a b o r a t o r ya d m i n i s t r a t o rc a nr e m o t eo n l i n er e a l t i m ev i e wo rc o n t r o lo ft h el a b o r a t o r y a n dc a nt r a c kp o w e ro fe x p e r i m e n t a le q u i p m e n tu s e dt h er e c o r d i n g t h ed e v e l o p m e n t o ft h es u b s y s t e m e n s u r et h es a f e t ya n dr e g u l a t i n gt h eo p e r a t i o no ft h eo p e nl a b o r a t o r y 2 a c h i e v eae x p e r i m e n to n l i n eb o o k i n gs y s t e mi ne x p e r i m e n t a d m i n i s t r a t o ri ng o o d e x p e r i m e n tr e s o u r c e ss i t u a t i o n t h es t u d e n t s l i t l ly o u ro w nt i m er e q u i r e m e n t s o n l i n e c o u r s e st h a ty o ua r ei n t e r e s t e di nt h ee x p e r i m e n t t h i sg r e a t l yi m p r o v i n gt h es t u d e n t s e x p e r i m e n to fa u t o n o m ya n de n t h u s i a s m 3 a c h i e v eal a b o r a t o r ye q u i p m e n t m a i n t e n a n c es y s t e m l a bm a n a g e rc a nt h r o u g ht h es y s t e mt or e l a t e dd e p a r t m e n t s w h i c hm a k e se q u i p m e n tm a i n t e n a n c ei nt h ef i r s tt i m e e n s u r et h a tg e tt or e p a i rt h e l i a b s t r a c t n o r m a ld e v e l o p m e n to fe x p e r i m e n t a lt e a c h i n g a c c o r d i n gt ot h ep l a no ft h eo p e nl a b o r a t o r ym a n a g e m e n ts y s t e md e v e l o p m e n t t h r o u g ht h es y s t e mf u n c t i o nt e s ta n dp e r f o r m a n c et e s t i n gt ov e r i f yt h es y s t e me a c h f u n c t i o ni n d e xr o a c h e dt h er e q u i r e m e n t ss p e c i f i c a t i o n a tp r e s e n t t h es y s t e mh a ss e t u paf i l ei nt h ey i c h u nv o c a t i o n a lt e c h n i c a lc o l l e g ef o r m a l l yo n l i n eo p e r a t i o n g o o d r u n n i n gs t a t e k e yw o r d s o p e nl a b o r a t o r y p o w e rc o n t r o l e x p e r i m e n ta p p o i n t m e n t a s p n e t t e c h n o l o g y 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 高校实验室信息化是高等教育现代化的需要 随着科学技术的不断发展 信息技术将引发高等教育的巨大变革 高等学校要真正步入经济 社会发展的 中心舞台 发挥 新世界经济发展火车头 的作用 就必须加快构筑与现代化 教育相适应的信息化体系 确保教学 科研和社会服务三大功能的有效发挥 这是高校改革和发展的一项紧迫的战略任务 也是高等教育现代化的必然选择 u j 关于国民经济和社会发展第十个 五年计划 纲要的报告 中就提到要 推 进教育领域的信息化进程 和 提高教育现代化 信息化水平 2 教育信息 化是教育现代化实现过程中的重要内容 是实现教育现代化的重要步骤 没有 教育的信息化 就不可能实现高等教育的现代化 3 高等教育信息化是知识经济 时代高等教育现代化的必然趋向 必将极大地促进高等教育现代化的进程 实 验室信息化建设作为高等教育信息化的重要内容之一 对于推动教育信息化 为高校其它信息化建设提供有价值的 可借鉴的经验 有着重要的现实意义 4 高校实验室信息化是深化教学改革 培养新型人才的需要 在知识经济时 代 科学技术与市场经济的互动发展 迫切要求高等学校培养出的人才 首先 必须掌握现代科学技术手段 同时又必须具备多渠道获取知识和信息的能力 通过知识和信息资源的借鉴和吸收 开发自身智能 培养创新意识 完善和发 展自己 创新能力的形成 依赖于知识 信息的积累和运用 信息化建设作为 一种战略性决策和技术手段 可以确保学校知识 信息的流通 以使信息技术 所提供的强大的信息处理能力与人的发明创新能力得到有机结合 从而不断提 高高校人才培养质量和技术创新能力 5 另外 信息化将信息论与系统论的思想 和方法引入教育研究和教学过程 使计算机多媒体辅助教学的应用更加有效 并为教学过程提供了一个良好的建构主义学习环境 如多媒体教学 增强了学习 过程的互动性 提高了学生的学习兴趣 在教学方法上 各种现代教育技术手 段的广泛应用 计算机网络的应用 为学生提供了丰富的资源和便利的空间 极大地发挥了学习者的自主性和积极性 6 由此可见 如果没有信息技术 网络 技术和多媒体技术的支持 没有信息化的教育教学环境 教育教学的改革将只 第1 章绪论 能是局部的 有限的 表面的 无法从根本上实现素质教育和创造性人才的培 养目标 t j 高校实验室信息化是提高管理水平的需要 2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初 美国学者曾提出了信息资源管理理论 8 1 他们认为 管理思想的发展过程 就是 从科学管理到信息资源管理的思想演变过程 是管理重心从产品管理到人本管 理再到信息资源管理的变化过程 如今的管理已从工业时代的旧范式发展为信 息时代的新范式 在人类社会活动过程中 信息流调节着人流与物流的数量与 方向 行使着组织 计划 指令 协调和控制等职能 9 有效的信息流通已成为 把组织中的成员联系起来 以实现共同目标的手段 可见 信息在管理活动中 具有举足轻重的地位和作用 lo j 作为知识创新和知识传播主体的高等学校 应 该把信息管理作为促进学校发展的重要手段和战略环节 将信息发展目标与学 校发展目标有机结合起来 通过利用网络技术 计算机技术和通信技术对学校 中各类信息资源进行全面 科学 规范地管理 创新性地整合和集成 以达到 管理业务流程的合理重组和管理职能的转变 进一步综合集成各种互相联系的 管理功能 提高信息交流效率 促进管理的科学化和民主化 l 开放式实验室是实现资源共享 以 增强学生实践能力 培养创新能力 提高教学质量 的主要场所 实行开放式实验建设是实验教学方式的创新 是 为课内实验内容补充的重要手段之一 l2 1 通过对已有的实验室资源实行开放式 使用 利于设备资源的充分利用 利于组织和引导学生系统地开展课外实验活 动 培养学生观察问题 思考问题 分析问题和解决问题的能力 特别是能够 增强学生实际动手能力和创新能力 对全面提高学生的综合素质 促进实践教 学的改革 具有重要的现实意义 l3 l 高等学校是培养技术应用型 技能型人才的摇篮 培养的学生即要具备一 定的理论知识又要具有扎实的实践能力 即要具有理论的创新又要具有实践的 创新 实验室是学生进行校内实验实训 提高实际动手能力和创新能力的基地 同时也是教师进行科学研究的场所 因此如何给学生和教师创造良好的实验环 境是人才培养和教师进行科学研究能力提高的关键 l4 1 针对培养对象 培养目标要加强实验室的建设 尤其是对实验室利用率的 建设 利用课余时间全面开放实验室 通过实验室场所 仪器设备的全面开放 能够让学生在业余时间进行技能训练 让教师进行科学研究 这样即有利于产 学研的有机结合又有利于学生素质的培养和培养人才适应现代化建设的需要 2 第1 章绪论 1 2 国内外研究现状 在西方发达国家 高校实验室管理都有两个共同的特征 那就是开放式管 理和人性化服务 首先 实验室没有明文管理规定和仪器使用管理规定 除保 密项目外 而是良性惯性运行管理 大学的任何工作人员均可到任何实验室免 费使用通用的仪器设备 利用任何种类的通用试剂展开测试 其目的是为了充 分提高大学仪器设备的使用率 甚至有的设备包括计算机2 4 小时不关机 并由 相关实验室技术人员协助你完成仪器测试和实验工作 l6 1 而我国实验室有严格 的管理规定 规范的操作程序和工作流程 以及仪器使用管理规定和使用登记 制度 其次 实验室仪器设备的摆放与管理非常杂乱而无序 主要考虑可提供 人性化服务 工作人员可顺手从左边提取试剂加注到右边的仪器或试管内 顺 手使用仪器开机或关机 工作十分方便 工作效率显然提高 而不考虑是否美 观整洁 而我国实验室仪器设备的摆放按需设置 井井有条 十分整洁 再次 每个实验室配备有若干实验技术管理和维护人员 17 1 实验室按照功能划分 技 术人员除协助实验人员工作外 主要负责实验室的安全 防范事故 而不过分 考虑何人使用过该仪器或该不该使用 对外来人员或外校人员亦是在办公室登 记均可进行工作 整个实验室工作人员似乎都懂得管理 爱护仪器 而且每个 人都很自觉讲诚信i l 引 近些年来 随着我国高教事业的不断发展 各高校在实验室建设方面都进 行了有成效的改革尝试 对提高实验教学的质量起到了积极的作用 这是很可 喜的 但是综观全国 在实验室建设方面改革真正卓有成效的高校还鲜见 l 9 究其根本原因 是没有在实验室建设的开放上真正有大的突破 通过多年的实 践与探索 以及比较国内外实验室建设的经验与教训 我们深深认识到 要搞 好实验室建设 必须紧紧抓住 全方位开放 这个 核心 抓住了这个主要矛 盾 其他问题也就 迎刃而解 了例 1 3 高校实验管理存在的问题 目前 在高校实验室管理中 存在着以下诸多问题 主要表现在 1 传统的仪器设备管理方式 缺乏必要监控手段 运行成本高 利用率 3 第1 章绪论 低 资产价值难以充分发挥 部分仪器设备在正常的教学和科研以外还有大量时间处于闲置状态 造成 了设备资源浪费 积极推进贵重仪器设备资源共享 提高仪器使用效益 是解 决这种不平衡的有效途径 这已成为大家的普遍共识 但由于高校的贵重仪器 设备一般具有需求多样化 购置经费来源渠道多 管理体制和运行机制复杂等 特点 往往存在严重的条块分割等问题 使贵重仪器设备的共享工作受到极大 限制 出现一方面有的仪器设备利用率低下甚至长期闲置 另一方面却存在重 复购置 重复建设现象 造成严重的资源浪费 或者由于仪器共享信息渠道不 畅 不少教师和学生不知该去哪里寻找自己需要的仪器设型2 1 首先 主要表 现在 仪器共享信息渠道不够通畅 不少仪器使用率不高 有充分的共享条件 但许多师生却得不到相关信息 不知该去哪里寻找自己要用的仪器设备 其次 仪器管理机制没有理顺 缺乏必要监控手段 运行成本高 代价大 集中体现 在 大多数仪器单机工作 缺少人机对话能力 许多仪器分散放置 需 要投入较多管理人力 实施共享的难度很大 代价很高 仪器大多使用手工 管理 增加了工作量 工作效率低 由于仪器自身无法判断使用者的合法性 导致某些使用者可能在缺乏监管的情况下任意使用仪器 甚至导致设备的损坏 却无从查证 2 实验室仪器设备信息收集繁杂 数据上报工作量大 中央政府和各级地方政府为加强仪器使用情况管理 通过行政 财政等方 式 推动仪器设备信息共享 要求仪器管理机构统计上报使用 共享数据 目 前 科技部 中国科学院 各省 地市的科技厅 科技局 甚至部分学校的设 备处 教务处都投资建立仪器设备共享平台 大部分的平台关注的是科学仪器 的信息发布 共享预约 收费等功能 2 2 1 由于高校的贵重仪器设备一般具有需 求多样化 购置经费来源渠道多 管理体制和运行机制复杂 仪器管理人员一 般会面临多个主管上级部门 数据需要多方上报 而实验室的基本信息收集和 管理还处于手工操作或者文档管理的阶段 缺少及时了解全校实验室信息的数 据平台 当评估检查或需要数据上报时就要加班加点赶材料 使本就繁重的管 理工作更加艰巨 矧 同时 实验室和仪器设备相关的数据又是动态的 随着时间的推移 仪器 的维修维护 采购报废 使用记录繁多 对于教学和科研的贡献是多方面的 数据整理工作量大 上报困难 容易流于形式 2 4 j 4 第l 章绪论 3 面向大面积学生 设计性 开放性实验教学实施困难 设计性实验教学内容作为 以学生为主体 以教师为主导的教学模式 的 教学思想的重要体现之一 要求在多种层次上满足学生对实验教学的需求 并 且在2 0 0 8 版的基本要求明确中提出 设计性实验教学是教学思想的创新 任何 实验都可以实施一定层次的设计性教学 2 5 设计性实验教学实施 因为打破了 原来 模仿式 教学的模式 需要学生和教师投入更多的精力和时间 在相对 有限的教学资源和日益压缩的教学学时的现状下 采用传统的教学手段难以切 实落实面向大面积的学生的设计性实验教学 2 6 1 另外一方面 随着教学开放性改革的不断深入 教务开放选课已经全面铺 开 传统的按班上实验课的模式很难实现开放性教学的要求 手工安排实验教 学进度又变得异常艰难 加之办学规模不断扩大 师资力量相对匮乏 采用传 统的教学管理办法 对实验室及实验室的设备进行开放性教学 势必难以操作 t 2 r l o 4 跨校区的远程实验教学的开展 大多高校都由多个校区构成 校区之间一般又距离较远 实验室主管部门 和实验室之间缺少方便快捷的协作通道 教师和学生之间也缺少必要的沟通渠 道 多个校区间的协同办公和实验教学开展的时间 空间成本加大1 2 引 为了解决上述这一系列的实验教学和实验室管理问题 需要建立基于网络 的实验室信息数据库和一系列的软硬件结合的管理系统 来管理实验室基本信 息和基本业务 最终实现规范管理 提供效率 创新手段 改进质量的实验教 学和实验室管理工作的使命 1 4 本文承担的工作 本课题的研究是在宜春职业技术学院的物理科学与电子技术学院实施实验 室信息化建设的背景下开展的 目前 学院规划为物理实验室建设1 0 个开放式 实验室 旨在提高学生参与实验的主动性 积极性 减轻实验室部分管理员的 工作负担 实现实验室在没有管理员的情况下能2 4 小时开放 课题研究需要达 到的目标 结合学院实际情况 理顺教学平台 科研平台的管理机制 通过整合软件 电子 传感器 网络通信等技术手段 实现实验实和仪器的自动化开放式管理 5 第1 章绪论 内容包括 1 通过电源控制 计算机系统控制 门禁等方式 实现仪器设备的自动 化监管 2 结合校园一卡通 建设仪器设备的使用身份认证 网上授权 网上预 约 记录使用信息等自动化管理 使实验室及相关仪器避免非法访问 3 建立和完善仪器综合信息数据库 打通信息自动收集渠道 解决信息 收集难题 促进技术创新 4 建立和完善与主管部门的数据交换接口 实现数据自动上报 5 籍此全面实现实验室及仪器设备的开放式管理 为打造开放性教学平 台和开放式科研平台打好基础 并将教师从繁杂的管理工作解放出来 又更多 的时间和精力投入到教学 科研和技术创新上 促进技术支撑队伍建设 1 5 论文章节结构 论文共由七个章节构成 各章节论述的内容如下 第一章对课题研究的背景和论文研究的内容进行了叙述 第二章重点对课题研究需要采用的技术和平台进行了详细的分析 第三章是系统分析 主要完成系统需求分析工作 基于需求分析的结果 详细分析系统的数据流程和业务流程 第四章是系统设计 主要对系统的总体框架和功能模块进行设计 在此基 础上给出了详细的数据库设计方案 第五章是系统实现 详细讨论了电源控制子系统 实验管理子系统 设备 报修子系统的实现过程 第六章是系统测试 对系统进行了单元测试 集成测试 界面测试和安装 测试等 第七章是总结与展望 对课题的研究工作进行了总结 并提出了课题的后 期展望 6 第2 章相关技术综述 第2 章相关技术综述 2 1 系统开发平台的选择 系统开发工具的选择要综合考虑系统的特点以及公司程序员对于开发平台 的理解和掌握 同时要将开发周期纳入参考的依据 不同的开发平台或是编程 语言对于同一个系统的开发周期影响往往是差别很大的 结合以上所述 本文 选用v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 为系统的开发平台 采用c j 6 做为实现系统的编程语言 后台数据库则选用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 2 9 j 2 1 1v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为流行的系统开发平台 具备了快速的应用程序开发 高效的团队协作以及良好的用户体验等等优点 它通过提供各种高级工具 帮 助用户在各种平台上快速创建当前最先进的应用程序 3 0 1 例如 它提供了可视 化设计器 是对w e b 开发工具的极大改进 同时为开发人员提供了所有相关的 工具和框架支持 帮助创建引人注目的 令人印象深刻并支持a j a x 的w 曲应 用程序 开发人员能够利用这些丰富的客户端和服务器端框架轻松构建以客户 为中心的w e b 应用程序 这些应用程序可以集成任何后端数据提供程序 在任 何当前浏览器内运行并完全访问a s p n e t 应用程序服务和m i c r o s o f t 平台 3 1 1 2 1 2m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 s q ls e r v e r2 0 0 5 也包括了很多新的和改进的功能来帮助企业的i t 团队更 有效率的工作 它的易管理 可用性 可伸缩性 安全性等特点 使得它是数 据库服务器的首选 它的这些优点主要表现在它提供诸如 s q ls e r v e r 管理工 具集 s q l 管理对象 数据的快速恢复 主动性能监视和性能调谐 数据库镜 像 故障转移集群 数据库快照 专用的管理员连接 联机操作 索引操作和恢 复 联机创建 重建或删除索引等功能 3 2 1 7 第2 章相关技术综述 2 2 相关技术介绍 2 2 1a s p n e t 技术 a s p n e t 技术是m i c r o s o f tw e b 开发史上的一个重要的里程碑 使用 a s p n e t 开发w e b 应用程序并维持其运行比以前变得更加简单 与j a v a p h p p e r l 等相比 a s p n e t 具有方便性 灵活性 性能优 生产效率高 安全性高 完整性强及面向对象等特性 是目前主流的网络编程技术之一 3 3 a s p n e t 是m i c r o s o f t 公司推出的新一代建立动态w e b 应用程序开发平台 是一种建立动态w e b 应用程序的新技术 它是 n e t 框架的一部分 可以使用任 何 n e t 兼容的语言 如v i s u a lb a s i c c 撑 编写a s p n e t 应用程序 当建立w e b 页面时 可以使用a s p n e t 服务器端控件来建立常用的u i 用户界面 元素 并对它们进行编程来完成一般的任务 这可以把程序开发人员的工作效率提升 到与其他技术都无法比拟的程度 3 引 a s p n e t 是目前主流的网络开发技术之一 具有许多优点和新特性 具体 介绍如下 1 高效的运行性能 由于a s p n e t 应用程序采用页面脱离代码技术 即 前台页面代码保存到 a s p x 文件 后台代码保存到 c s 文件 这样当编译程序将代 码编译为 d l l 文件 a s p n e t 在服务器上运行时 可以直接运行编译好的 d l l 文 件 并且a s p n e t 采用缓存机制 从而提高运行a s p n e t 的性能 3 5 1 2 简易性和灵活性 很多a s p n e t 功能都可以扩展 这样可以轻松地将 自定义功能集成到应用程序中 例如 a s p n e t 提供程序模型为不同数据源提 供插入支持1 3 6 j 3 可管理性 a s p n e t 中包含的新增功能使得管理宿主环境变得更加简 单 从而为宿主主体创建了更多增值的机会 3 4 高生产效率 使用新增的a s p n e t 服务器控件和包含新增功能的现有 控件 可以轻松 快捷地创建a s e n e t 网页和应用程序 新增内容 诸如成员 资格 个性化和主题 可以提供系统级的功能 此类功能通常会要求开发人员 进行大量的编写代码工作 新增数据控件 无代码绑定和智能数据显示控件已 经解决了核心开发方案 尤指数据 问题1 3 引 8 第2 章相关技术综述 2 2 2s q ls e r v e r 与a s p n e t 构建多层应用 随着 n e t3 5 的发布 将会使得使用a s p n e t 来构建的w e b 应用越来越容 易 使用a s e n e t3 5 和s q ls e r v e r2 0 0 5 将会比以前更方便地构建多层体系 架构的w e b 应用 传统上的c l r 模式便是两层应用的典型例子 也就是c s 模 式 这种模式只是两层架构 客户机发出请求给服务器 服务器将处理大量来 自客户端的请求 经过业务逻辑运算和处理后 再返回给客户端 两层架构的 模式显然不能满足现代以互联网为趋势的企业计算处理要求 因为其部署 负 载均衡等处理十分麻烦 所以就有了三层架构乃至于多层架构便出现了 图2 1 所示的就是经典的三层架构示意副3 9 1 图2 1a s e n e t 三层架构不意图 多层架构的核心思想是 将整个业务应用划分为表示层 业务层 数据访 问层 数据库 明确地将客户端的表示层 业务逻辑访问和数据访问及数据库 访问划分出来 十分有利于系统的开发 维护 部署和扩展 4 0 1 表示层 就是w e b 应用的外观显示 该层直接和用户交互 比如处理输入输出等 在 a s e n e t 3 5 中 我们可以使用m a s t e rp a g e 模版技术 以构建一个外观风格保持 一致的页面 2 业务逻辑层 一般在该层中会直接处理业务逻辑及相关计算 等 在 n e t 3 5 中 可以很方便地通过使用o b j e c t d a t a s o u r c e 控件来处理业务逻 辑层 3 数据访问层 是通过a d o n e t 操纵数据 为业务逻辑层提供数据服 务 如存储数据操作结果 返回数据检索结果等 它的作用是 将所有对数据 库操作的有关过程业务分离出来 当数据库的结构等发生改变时 只需要对数 据访问层的代码进行修改就可以 不需要再修改其他的地方 这样会方便和不 同的数据库进行交互 4 l 在a s e n e t3 5 中 通过使用t a b l e a d a p t e r 数据向导操 作 可以十分快速地从已有的数据库中 生成数据访问层的代码 而基本上不 需要写什么代码 这样就大大减少了系统的开发周期1 4 2 9 第2 章相关技术综述 最后 通过使用s q ls e r v e r2 0 0 5 新特性c l rs t o r e dp r o c e d u r e c l r 存储 过程 来创建存储过程 在s q ls e r v e r2 0 0 5 中 可以使用 n e t 语言来创建存 储过程了 综上所述 n e t 三层架构对于一个基于b s 模式系统而言 是首选 的架构 2 3 相关开发方法介绍 在软件工程中 有很多关于系统开发方法的论述 比较常见的有生命周期 法 原型法 生命周期原型法以及面向对象法 考虑到这些方法对本文所论述 的系统方案有着重要的指导意义 现分别就这几种常见的方法进行简要的介绍 2 3 1 生命周期法 生命周期法在软件工程中也称为瀑布式方法 它的思想是 在开发软件时 严格遵循以下步骤 即系统调查与规划 系统分析 系统设计 系统实现及部 署维护等 此外 在各个阶段 都有相关文档的产生 便于后期的开发和维护 工作的进行 4 3 1 开放式实验室管理系统开发周期依次划为五个阶段 每个阶段有相对独立 的任务 然后逐步完成各个阶段的任务 具体包括 系统调查与规划 系统分 析 系统设计 系统实施 运行测试和系统维护 2 3 2 原型法 在管理信息系统开发中 用户需求的准确理解和把握至关重要 它直接决 定了一个系统开发的成功或失败 原型方法 就是利用原型辅助开发系统的 一种新方法 原型方法要求在获得一组基本的用户需求后 快速地实现新系统 的一个 原型 用户 开发者及其他有关人员在试用原型的过程中 加强通信 和反馈 通过反复评价和反复修改原型系统 逐步确定各种需求的细节 适应 需求的变化 从而最终提高新系统的质量 因此可以认为原型方法是确定用户 需求的策略 它对用户需求的定义采用启发的方式 引导用户在对系统逐渐加 深理解的过程中作出响应 原型法的应用包括以下几个阶段 分别是确定系统基本需求阶段 构造初 始原型阶段 评价原型的使用阶段 原型修改阶段和确定模型后的处理阶段 4 5 l 原型法的基本思想是 通过系统分析员与用户的沟通 借助相关软件 快 1 0 第2 章相关技术综述 速地建立系统开发结束后的模型 再将此模型展现给用户 然后与用户反复协 商修改 最终形成实际系统模型 当系统模型确定后 便可以进行系统的设计 与开发了闱 本系统的开发 选择了原型法 目的就是在于不断地改进用户需求 使需 求趋于稳定 这对于系统的开发是非常有用的 2 4 本章小结 本章重点对系统的开发所涉及到的相关技术进行了介绍 提出采用 a s e n e t 技术 结合s q ls e r v e r 数据库 在v i s u a ls t u d i o 平台上实现基于b s 三层架构的开放式实验室管理系统 在系统的开发过程中 将生命周期法 原 型法等相关软件工程思想应用到系统的开发中 第3 章系统分析 第3 章系统分析 3 1 需求分析 系统需求分析工作是系统生命期中重要的一步 也是决定性的一步 只有 通过系需求分析 才能把用户对系统功能和性能的总体要求描述转换为具体的 需求规格说明 从而奠定系统开发的基础 忽略需求活动是一种代价不小的错 误 系统需求是指用户对目标软件系统在功能 设计 行为和性能约束等方面 的期望 通过对应用问题及其环境的理解分析 为问题设计的信息 功能及系 统行为建立模型 将用户需求精确化 完全化 最终形成需求规格说明 这一 系列的活动即构成软件开发生命周期的需求分析阶段 需求为需求分析的基本 出发点 并从软件的角度对他们进行检查和调整 另一方面 需求规格说明同 时又是软件设计 实现 测试直至维护阶段的主要基础 一个良好的需求分析 有助于避免或尽早提出早期错误 从而提高软件生产率 降低开发成本 改进 软件质量 需求分析的原则如下 1 必须能够表达和理解问题的数据域和功能域 系统定义与开发工作的 最终目的是解决数据处理问题 将一种形式的数据转换成另一种形式的数据 其转换过程必定经历数据输入 加工和产生结果等 程序处理的数据域应当包括 数据流 数据内容和数据结构 数据流即数据通过一个系统时的变化方式 数 据结构即各种数据元素的逻辑组织 2 必须自上而下 逐层分解和细化问题 若将系统需要处理的问题作为 整体看 就显得太大 太复杂 且难理解 可把一个问题以某种方式分解为几 个较易理解的部分 并且确定各部分间的接口 从而实现整体功能 在需求分 析阶段 可对系统的功能域和信息域进一步分解 这种分解可以是同一层次上的 横向分解 也可以是多层次上的纵向分解 这样的分解就是让复杂问题简单化 3 必须给出系统的逻辑视图和物理视图 这对于满足处理需求所提出的 逻辑限制条件和系统中其他成分提出的物理限制条件是必不可少的 系统需求 的逻辑视图给出系统需要达到的功能和需要处理数据之间的关系 而不是实现 的细节 系统需求的逻辑描述是系统设计的基础 系统需求的物理视图 给出 1 2 第3 章系统分析 处理功能和数据结构的实际表示形式 分析员必须弄清系统元素对系统的限制 并且考虑相应的功能和信息结构的物理表示方式 分析是介于系统分析和软件 设计阶段之间的重要手段 3 1 1 功能性需求 经过深入调研 目标系统在功能上需要达到的指标要求描述如下 系统面向普通学生 实验室管理员 实验室中心主任 系统管理员提供开 放式实验室相关的功能应用 不同的用户角色进入系统需要进行身份验证 实验中心主任在系统中可以根据实验教学计划安排开放式实验课程 实验 项目 系统能自动生成供广大学生选修的实验项目 中心主任可以查看实验项目的被选修情况 可以导出某个具体时间段的学 生选课数据 学生根据自身的时间安排 在系统中选修实验项目 在实验开始前 学生可以通过一卡通在触摸屏上刷卡 触摸屏会显示学生 所修实验项目名称 对应的实验室 实验台等 同时 系统会自动打开该实验 项目所对应的实验台的电源开关 实验室管理员可以在任意联网的电脑终端实时查看或控制实验室电源情 况 具体查看流程可以是 管理员登录后台后 点击某个具体的实验室名称 页面会显示该实验室的座位拓扑图 如果某座位图标呈现绿色 则表示电源是 开的 说明有学生在做实验 如果是红颜色 则表明该实验台暂时没有学生做 实验 此外 管理员可以选择某个具体的实验台图标 决定其电源是断开或接 通 即管理员可以远程控制实验室电源 控制方式有三种 分别是有选择性的 控制电源 全开 全关等 实验室管理员若发现实验室中实验设备损坏后 可以通过电脑终端报修 报修记录可由中心主任查看 并安排检修工作 实验结后 学生持一卡通刷卡 对应的座位电源就会自动断开 3 1 2 用例分析 用例图是被称为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图 呈现 了一些参与者和一些用例 以及它们之间的关系 主要用于对系统 子系统或 类的功能行为进行建模 用例图展示了用例之间以及同用例参与者之间是怎样 1 3 l 竺曼 黑黑篓麓篙 鬻嚣 学兰里戮角黧然篙蓑鬻量 墨茹磊赫理员 理微然耄验篓量 霾瓣麓 茹嚣 猫管理 可以参与电源管理 设备管理 系统管理等功能秧职 予士一队夕7 一 和 了巍渊 篮翼螺姜嚣篓 苎管登 盾惹矍萎冀i 馨嚣 凳 冀茎誓荔蒜嚣磊 与型 坠纂耋查黧譬翟差焉篙灞豢蒜昙亍糍蕊 所有子模块中 实验室中心主任可以控制电源利售宿吧烬 u 酆 制自己选修的实验项目所对应的电源 1 4 一笙 兰墨竺坌堑 一 一 堋修设曩蓑蓉三莩耋毳季蓑羹了篓墨磊篙警 釜喜军急竺鬈 萎曩茎耄釜誉 报修 报修处理等功能子模块 参与的用尸角色碉甲 l 士仕 哭视星目拄w 系统黧品嬲慧徽裟 篙 船蝴 日管耄验差墓昙言耄凳亨篓薹昙管主蓉 羹鬈耄 呈誓喜 萎写磊菁j 嘉雹箬 目管理 实验项目安排 实验项目选修 选修记录虿看 寺 爹匀廿u 川7 用巴r 妥验室中心主任 学生等 各用户角色对应的操作权限如图3 4 所示 1 5 第3 章系统分析 鼍磊 八 呈竺竺 7 百乱 入呈竺竺 炮 系统管 图3 3 设备管理用例图 磊孙 弋竺兰 厂虱 竺兰 v 矛 呈兰兰 厂磊孙 八兰竺 矿气虱 竺三 学 图3 4 实验管理用例图 第3 章系统分析 系统管理主要维护系统的基础数据 包括系统用户的管理 数据库的备份 和还原 以及相关系统参数的设置等 参与的角色只有系统管理员 用例图如 图3 5 所示 系统管理员 厂磊磊 入 兰 厂裔 弋苎竺 厂虱 兰竺 甜 芝兰兰三 图3 5 系统管理用例图 3 1 3 非功能性需求 所谓非功能性需求 是指软件产品为满足用户需求而必须具有除功能需求 以外的特性 软件产品的非功能性需求主要包括系统的性能 可靠性 可维护 性 可扩充性和对业务的适应性等 1 可靠性 系统的安装环境要求是w i n d o w s2 0 0 3 以上的版本 要求兼容性较好 并且 系统要采用数据自动保存技术 在系统出现异常时能够及时恢复数据 系统的 易恢复性较高 2 易用性 要求界面简洁 易操作 能通过人性化的提示 便于用户正确的理解和学习 使用系统 并且 用户在操作上更加便捷 3 处理能力 为了提高系统的处理能力 要求系统具备较为优良的硬件配置和设备 同 1 7 第3 章系统分析 时要求在系统的研发设计时 为了提高效率 减少时间 要尽量避免对后台数 据库的操作 4 可移植性 电脑系统应该时刻体现出成本效益的观念 选用性价比较高的一些设备和 技术 同时必须在高水准地达到应用要求的前提下 最大化的降低系统运营成 本 并且 应考虑系统以后扩充的需要 现有的系统必须能与系统的发展相适 应 3 2 数据流程分析 数据流程分析主要包括对信息的流动 变换 存贮等的分析 其目的是要 发现和解决数据流动中的问题 这些问题有 数据流程不畅 前后数据不匹配 数据处理过程不合理等等 数据流图 d a t af l o wd i a g r a m 简称d f d 数据流图 从数据传递和加工角度 以图形方式来表达系统的逻辑功能 数据在系统内部 的逻辑流向和逻辑变换过程 是结构化系统分析方法的主要表达工具及用于表 示软件模型的一种图示方法 数据流是一组数据 在数据流图中数据流用带箭 头的线表示 在其线旁标注数据流名 在数据流图中应该描绘所有可能的数据 流向 而不应该描绘出现某个数据流的条件 数据流图包括以下几个方面 1 指明数据存在的数据符号 这些数据符号也可指明该数据所使用的媒 体 2 指明对数据执行的处理符号 这些符号也可指明该处理所用到的机器 功能 3 指明几个处理和 或 数据媒体之间的数据流的流线符号 4 便于读 写数据流程图的特殊符号 绘制目标系统的顶层数据流图时 关键在于分析系统有哪些外部用户及与 该系统进行交互的数据源点或终点 例如 对于这