大型精密仪器设备网络化管理系统的设计与实现

1、大型精密仪器设备网络化管理系统的设计与实现摘要：实用有效的大型精密仪器设备网络化管理系统的缺乏一直是影响和制约大型精密仪器设备的效益发挥和共享使用的主要因素。本文介绍了一个采用开源代码工具，使用主流运行和开发平台开发的大型精密仪器设备管理系统。该系统采用B/S三层架构，以Windows Server和Linux分别作为数据库服务器和WEB服务器上的系统平台，以Java、XML等为开发工具，以Oracle为数据库，使管理系统保持了很好的安全性、可靠性和可移植性。该系统还充分考虑到了系统的实用性、可靠性，使大型精密仪器的功效得到最大程度的发挥，为管理者提供更加方便快捷的服务，同时增加了对设备绩效和

2、人员信誉的考评和监督。关键词：大型精密仪器；网络化；管理系统；设计与实现 1引言大型精密仪器设备的购置及使用一直是教学科研机构中非常矛盾，而且不好解决的问题。一方面，某些昂贵的仪器设备数量很少，但拥有仪器设备单位的利用率却很低；另一方面，没有同类仪器设备和技术力量的单位，一些高水平的研究课题无法开展，进而盲目争相引进这些昂贵的仪器设备。为了解决大型精密仪器设备购置和使用的难题，好多单位和个人进行了大型仪器设备管理模式的研究与探索1。有人建议成立联合测试中心，使大型精密仪器设备专管共用；有人建议实行经济手段管理， 如有偿占用、机时定额、基金合同制成或超机时奖等；有人建议加强人员培训，配备合理的人

3、员结椅，充分发挥设备的功能；还有人提议实行优惠政策，促进对外开放，做好评估， 抓利用率、完好率和功能开发，发挥经济与社会效益等等2。总的说来不外乎以下四点：（1）加强宏观调控，建立健全管理制度3；（2）加强大型仪器设备购置计划的审查与论证；（3）建立基于信息化、网络化的大型仪器设备管理体系4；（4）对于使用率不高的贵重仪器设备，通过跨单位或跨地区协作，开展有尝服务，提高设备资源有尝使用、共享范围5。各种管理制度现在各单位都制定了不少，但是对大型设备的网上共享使用仍然很难落实，主要原因是缺少比较优秀而且实用性强的网络化管理系统，因此我们设计开发了这套操作简单、实用性强的大型精密仪器设备网络化管理

4、系统，供各教学科研单位的研究人员共享。2系统需求分析大型精密仪器的使用管理是人员和设备的结合所以必须包含人员的管理和设备的管理。人员的管理必须要有用户的入网申请、用户入网审核、用户的信誉、用户的注销这4个管理模块。用户的入网申请和用户入网审核要求申请者必须提交网上申请和纸质申请提交，这样做的目的是为了保证大型精密仪器用户身份的明确性，也就是说保证了信息来源的准确性和不可抵赖性。用户的信誉、用户的注销是为了保证用户谨慎、认真的预约设备，防止对设备的恶意预约、扰乱。入网申请、用户入网审核、用户的信誉管理这三个模块的流程图分别如图1、图2、图3所示。设备的管理分为入网管理、日常管理和效益评估3个模块

5、，这3个模块又向下分为多个子模块。设备的入网管理模块必须包括设备的入网申请、入网审核管理2个子模块。 设备的日常管理模块必须包括设备预约、预约审核2个子模块。效益评估是在一定的时期如年终或学期末对仪器设备的使用情况，包括：用户评分、使用机时比效（实用机时/可用机时）、预约机时比效（确认机时/预约机时）等进行评价，同时给出该机器的信誉分值供用户参考。系统也应该包括人员基本情况（非隐私信息）及设备使用情况的查询功能，设备收费及使用情况报表功能等。当然，系统还要有数据备份、日志管理等功能性和可靠性、安全性、易维护性、界面友好等非功能性要求6。3系统架构3.1 系统的物理架构设计本系统采用三层B/S架

6、构，服务器包括数据库服务器和Web服务器，数据库服务器安装ORACLE数据库系统，用于存放设备及人员管理的各种业务数据，Web 服务器作为一种独立的应用系统开发及安装环境，用于安装Web UI、Business Logic Layer、HTTP Context、j2re等环境组件以及进行JSP、Bib、XML程序及脚本的开发和运行，作为客户端与数据端进行调用和转换的中间载体7。数据库服务器和Web服务器都通过千兆光纤连接到核心交换机。数据库和应用程序之间通过JDBC或ODBC进行连接，我们使用了JDBC连接方式。用户通过浏览器使用各种数据必须通过Web服务器上的应用程序中的SQLPLUS语句来

7、使用数据库服务器中的各种数据，实际上应用程序中使用的SQLPLUS语句是Oracle提供的一种数据库操作工具8。系统的物理架构如图4所示：3.2 系统的逻辑架构设计系统的逻辑架构设计在使用微软的.NET三层结构模式基础上，将表示逻辑从业务逻辑中分离出来，表示逻辑代码获取客户端（用户界面层）提出的服务请求，主要是对仪器设备的使用预约申请和审核，业务逻辑代码处理请求、并通过应用服务器提供的高速数据通道与数据层交互。这样做目的也是为了保证各种数据的安全性和数据来源的可靠性9。系统的逻辑架构如图5所示：4系统的数据库设计和程序设计4.1 数据库设计数据库服务器上首先安装Windows Server 2

8、008系统作为操作系统平台，安装完毕后一定要进行服务器的设置工作，特别是对用户的密码、权限等的设置，安装Oracle Database 11g作为数据库平台，其次要完成数据库的设置，添加和更改各种用户及角色权限等。然后以DBA身份建立Oracle数据库的基本存储单位关系表和索引表，下面是创建人员基本情况表ry_table举例：（1）人员基本情况表（ry_table）的属性：列名数据类型长度描述可否为空备注Ry_numberNUMBER6人员编号NOT NULL主键Ry_nameVARCHAR230姓名NOT NULLRy_sexCHAR2性别Ry_idVARCHAR220身份证号NOT NUL

9、LRy_titleVARCHAR220职称Ry_profVARCHAR220职业NOT NULLRy_unitsVARCHAR260单位NOT NULLRy_type1CHAR1服务类型1NOT NULLRy_type2CHAR1服务类型2Ry_type3CHAR1服务类型3（2）人员基本情况表（ry_table）的创建：Create table Ry_table(Ry_number NUMBER(6) PRIMARY KEY,Ry_name VARCHAR2(30) NOT NULL,Ry_sexCHAR(2),Ry_id VARCHAR2(20) NOT NULL,Ry_title VAR

10、CHAR2(20), Ry_prof VARCHAR2(20) NOT NULL,Ry_unitsVARCHAR2(6 0) NOT NULL,Ry_type1 CHAR(1)NOT NULL,Ry_type2 CHAR(1),Ry_type3 CHAR(1);接下来再以同样的方式创建设备表、评估表等其它表项，创建时可以同时添加表的约束条件，同时也可以根据需要设定表空间的大小。4.2 程序设计Web服务器上首先安装红帽子Linux系统做为操作系统平台，然后从Oracle and Sun公司网站（）下载免费软件JDK和JRE for Linux 安装到服务器上做为系统开发和运行的工具平台。系统的

11、开发可以通过Tomcat提供的支持，Tomcat支持Java Serverlet和Jsp运行环境，Tomcat软件可以从官方网站（/）免费下载10。当然，JDK和Tomcat安装完成后必须通过配置才能正常运行，这里不再细说。下面以主窗口的设计为例来说明大型精密仪器设备管理信息系统的程序设计。public MainMenu() /创建主窗口及菜单 Innerclass_frame Mframe; Mframe=new Innerclass_frame();/创建主窗口 Mframe.setExtendedState(JFrame.MAXIMIZED_

12、BOTH); Container Mcp0=Mframe.getContentPane(); Mcp0.setLayout(null); MMenuBar=new JMenuBar();/创建菜单栏 JMenu menu0=new JMenu(人员管理); JMenu menu1=new JMenu(设备管理); MMenuBar.add(menu0); /把菜单加入菜单栏 MMenuBar.add(menu1); JMenuItem menu0_item1=new JMenuItem(入网申请);/创建人员管理菜单的菜单项 JMenuItem menu0_item2=new JMenuIte

13、m(入网审批); JMenuItem menu0_item3=new JMenuItem(信誉管理); JMenuItem menu0_item4=new JMenuItem(用户注销); JMenuItem menu1_item1=new JMenuItem(入网管理);/创建设备管理菜单的菜单项 JMenuItem menu1_item2=new JMenuItem(日常管理); JMenuItem menu1_item3=new JMenuItem(绩效评估); menu0.add(menu0_item1); /把人员管理菜单的菜单项加入菜单 menu0.addSeparator();/

14、加入分割符 menu0.add(menu0_item2); menu0.addSeparator(); menu0.add(menu0_item3);menu0.addSeparator(); menu0.add(menu0_item4); menu1.add(menu1_item1); /把设备管理菜单的菜单项加入菜单 menu1.addSeparator();/加入分割符 menu1.add(menu1_item2); menu1.addSeparator(); menu1.add(menu1_item3); menu0_item1.setEnabled(true); /根据需要设置菜单项

15、是否可用 menu0_item2.setEnabled(true); menu0_item3.setEnabled(true); menu0_item4.setEnabled(true); menu1_item1.setEnabled(true); menu1_item2.setEnabled(true); menu1_item3.setEnabled(true); MenuListener secListen=new MenuListener();/设置监听菜单对象 menu0_item1.addActionListener(secListen); menu0_item2.addAction

16、Listener(secListen); menu0_item3.addActionListener(secListen); menu0_item4.addActionListener(secListen); menu1_item1.addActionListener(secListen); menu1_item2.addActionListener(secListen); menu1_item3.addActionListener(secListen); Mframe.getContentPane().setLayout(new FlowLayout();/设置主窗体属性 Mframe.se

17、tJMenuBar(MMenuBar); Mframe.addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0); ); Mframe.setVisible(true);5用户界面设计系统的用户界面设计是管理信息系统中非常重要的一部分，它直接决定着系统的实用性、美观性，对系统的成败至关重要。用户界面设计的美工部分一般先利用开发工具确定功能模块和设计功能性界面，我们使用Java作为本系统的开发工具，在Photoshop或者Fireworks中设计用户界面图像并切图，然

18、后把切图保存起来用于用户界面的各种背景、按钮等等。用户界面的设计必须符合用户的使用习惯和设备管理行业的要求，操作必须简单方便，增加容错机制及各种错误操作提示也是十分必须的，所以必须按照用户使用习惯和行业要求来确定每个页面的文字的字体、字号、颜色、位置以及各种菜单、按钮的大小、位置等等。6系统实现系统设计及开发完成后，按照设计要求将相应的硬件设备及各种系统软件、管理和应用软件集成起来形成一个完整的管理信息系统。为了保证系统运行的稳定性和确保系统的安全性要求，系统使用了双核心交换机，双防火墙，双接入的连接模式，系统的服务器使用RAID6模式，当系统数据大量增加，服务器硬盘不够用时，可以把数据转移到SAN架构的专用存储设备，同时根据业务需要建立容灾机制。系统的硬件设备及运行环境软件安装配置完成后，把完成阶段测试的大型精密仪器设备管理系统软件转移到完成安装配置的设备上来进行联调和整体测试工作，然后进行系统的试运行，最后系统转入正常使用和维护阶段。7结束语采用B/S架构和Java工具平台开发的网络化大型精密仪器设备管理系统，将有利于减轻大型设备的管理人员在等设备使用安排方面的 仪器设备使用效益的探索J. 实验室