【《基于JAVA的实验室器材管理系统设计》16000字（论文）】

基于JAVA的实验室器材管理系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u9021、绪论 iii8301.1研究背景与意义 iii51431.2国内外发展现状和趋势 iv314201.3论文主要研究内容 v244972、需求分析 vi309312.1系统需求分析 vi238982.2可行性分析 vii184792.3本章小结 viii15043、系统开发关键技术 viii153453.1、项目开发语言 viii202913.3、数据库技术 viii112483.4、WEB服务器 ix277573.5、MyBatis框架技术 x61693.6、ApacheMaven构建工具 xi15262本章小结 xii214154、系统设计 xiii248824.1、系统设计方式 xiii243984.1.1系统开发模式 xiii147704.1.2系统设计模式 xiv44954.2系统架构设计 xv259324.2.1系统架构理论设计 xv263144.2.3统数据库设计 xvii35本章小结 xxii242695、基于系统软件实现 xxii302385.1开发工具及开发环境 xxii153445.2管理系统功能实现 xxii56555.2.1系统登录模块 xxii225285.2.2系统首页实现 xxv265215.2.3系统用户数据操作部分 xxv96025.3系统部署 xxvi8088本章小结 xxvii266496、系统测试与分析 xxvii132436.1测试环境 xxviii176846.2功能测试 xxviii187466.3本章小结 xxxviii54857、系统的社会经济影响分析 xxxix254307.1技术经济分析 xxxix278407.2社会、法律和可持续发展影响分析 xl58858、总结展望 xli94808.1总结 xli29715参考文献 xlii摘要：高校是为国家培养人才，进行科学研究的地方。实验室作为工科院校重要组成部分，承担着培养创新型人才，提高学生实践能力的重要功能。实验室管理反映了院校的教学科研水平，也是高校实力的体现。在实验设备有限的情况下，通过开放性的智能管理高效的整合实验设备及教学资源，大大的提高设备利用率，增加学生实验时间，让学生有更多的选择。实验室器材管理系统借助计算机及互联网技术，建立一套科学的实验器材智能化管理系统，用来有效整合实验教学资源,在各类器材的有限生命周期内充分提高其利用率,使其使用价值达到最大化。该系统采取Java语言开发。web服务器采用apachetomcat作为用来实现网络访问。采取MySQL关系数据库来存储数据。采用cenos7作为系统开发平台。采取B/S模式开发，采用主流的SSM框架构建系统结构。用户可以任在终端通过浏览器访问本系统。关键词:Java；MySQL；tomcat；实验室；管理系统随着高等教育教学改革的不断深入,大学开放性实验室越来越多，为了实现实验室学生的自主管理，需要进一步规范开放性实验室各种实验器材的有效管理，这无疑使大学开放性实验室管理任务变得更加艰巨和复杂.为了提高实验室设备的利用率,满足实验要求以及更科学,自动化智能的管理实验设备,就迫切需要建立一套科学的实验器材智能化管理系统，用来有效整合实验教学资源,在各类器材的有限生命周期内充分提高其利用率,使其使用价值达到最大化。1、绪论1.1研究背景与意义高校是为国家培养人才，进行科学研究的地方。上世纪末，国家经济转型，社会生产力提高，这时社会急需高水平专业技术人才，同时人民大众也期待接受高等教育的机会，高等教育由过去的精英教育走向大众化教育。进入21世纪后，高等教育快速高效发展，高校开始扩招，学生数量迅速增长，而教学设施和相关教学人员增长缓慢，原有教学环境负担越来越大。其中，实验室作为工科院校重要组成部分，承担着培养创新型人才，提高学生实践能力的重要功能。实验室管理反映了院校的教学科研水平，也是高校实力的体现。诚然，相关硬件设施是构成实验室的首要组成部分，但是管理相关设备的软件部分也至关重要。在实验设备有限的情况下，通过开放性的智能管理高效的整合实验设备及教学资源，大大的提高设备利用率，增加学生实验时间，让学生有更多的选择。以往高校管理实验器材都是通过人工手动管理，把器材的资料归属等一一记录在纸上。这种管理方式会产生大量的纸质文件，给器材管理带来巨大困难，同时效率极其低下，极易因人工纰漏出现管理混乱。老旧的管理模式极大道的制约了高校实验室的发展。当前，计算机和互联网技术高速发展，引入计算机和互联网相关技术可很好的解决此问题。人工手动管理模式主要弊端在于记录器材相关资料信息时会产生大量种类繁多的表单和数据，这些数据在管理过程中不可避免。然而员工手工处理效率低、出错率高、劳动强度大。采用计算机软件技术中的数据库来存储管理这种类别多数量大的表单数据可以极大的提高管理效率。同时引入其他软件技术和互联网技术可以彻底的重构实验室器材管理方式。借助互联网技术，实现数据共享，可以建立一个优秀的系统让学生能迅速的知道实验室器材信息，以及相关资料，同时提供在线租借功能，学生不必手动书写借条，可以线上租借相关实验设备。老师可以通过此系统总体把握当前实验室的情况，以及学生的实验情况。1.2国内外发展现状和趋势高校实验室诞生之时，便有相关的管理措施。随着实验器材硬件水平提升，学生人数增加，实验实训课时增长，实验室器材管理模式也在持续发展。结合国内外实验室器材管理发展情况,器材管理模式在逐步发展中经历了三大阶段【1】。第一阶段：早期的纯人工管理方式。在该阶段，高等教育还处于精英教育模式，高校教学人员多，学生人数相对较少，实验实训教学任务较少。实验室器材管理完全通过人力进行管理，实验室工作人员把器材相关情况手工记录的纸质文档上，然后装订成册。一段时间过后，产生大量纸质文档，这对实验室工作人员更新和维护文档带来巨大的困难。实验室工作人员在在处理相关资料时很容易出现错误，并且信息缺乏在实验室管理人员之间，实验室管理人员与学生之间的信息共享，又加大了管理难度。第二阶段：单机管理模式。上世纪末，计算机技术快速发展，部分高校引入计算机技术增强实验室器材管理。在这一时期，计算硬件性能增强，可靠性提高，硬件价格降低，这为高校引入相关技术提供了基础条件。这时期计算机硬件替代纸质文档成为存储相关数据的介质，计算机硬件的高性能与高可靠性大大的提高了实验室工作人员的工作效率，减少了数据记录的错误率。但是这种管理模式仅仅利用率计算机硬件的特性，在管理上，系统内部相关模块均是独立状态，数据之间的改动仍要手工完成。单机管理模式只是借用计算机这一工具来替代人力，其管理模式并没有本质上的区别，任然无法实现信息共享和整合[1]第三阶段：网络管理阶段。到了21世纪，互联网爆炸式发展，基本在全球范围的普及，一部分高校建立起以计算机技术和互联网为基础的器材管理系统。在这个时期，实验室管理模式以开放，共享和自主管理为基础，实现各个模块的互通互联。这种管理模式继承过去管理方式的优点，解决了相关不足，极大的改善了器材管理的效率很准确性。实验室工作人员的重复性工作大大减少。在实验室管理上，国外起步很早，技术水平很好高。互联网最初也是由加利福尼亚大学洛杉矶分校研发创建。相关技术在创建之初就已引入高校实验室。进入21世纪后，美国高等院校基本实现信息化管理全覆盖，如MRI实验中心采用RIMS网络共享平台管理两百余台实验设备和六十余个实验室。该实验中心可以面向全球各地开放实验室和实验设备[2]。俄罗斯在在高校实验室管理上也非常重视，俄罗斯建立立体交叉来加强学生，企业与学校的互动，使高校和企业联合培养学生，大大的增加了毕业生就业率。和欧美发达国家经过几年发展成熟的管理系统相比而言，我国基础差，起步晚，发展时间短。但是，随着高校，政府及国家逐步逐步重视，我国加强了实验室管理系统的建设，大量高校获得专款得到中央与地方共建实验室。电子科技大学采用Java技术搭建web服务器，结合学校的信息管理业务重构实验室信息管理系统。该系统基于B/S模式开发，系统用户可借由浏览器在公网访问系统，实现相关业务操作。 随着高等教育教学改革的不断深入,大学开放性实验室越来越多，为了实现实验室学生的自主管理，需要进一步规范开放性实验室各种实验器材的有效管理，这无疑使大学开放性实验室管理任务变得更加艰巨和复杂.为了提高实验室设备的利用率,满足实验要求以及更科学,自动化智能的管理实验设备,就迫切需要建立一套科学的实验器材智能化管理系统，用来有效整合实验教学资源,在各类器材的有限生命周期内充分提高其利用率,使其使用价值达到最大化。1.3论文主要研究内容 本文综合分析了高校实验室管理系统发展形式以及国内外高校实验室管理系统的现状，并根据当前实验室管理方面的需求提出一个基于互联网的实验室器材系统。在设计系统之前，调研了相关计算机技术及互联网技术，最终采用apachetomcat作为web服务器用来实现网络访问。采取MySQL关系数据库来存储数据。采用cenos7作为系统开发平台。采取B/S模式开发，使系统可在任意客户端访问系统。采用主流的Maven工具构建系统软件结构。 开发该系统旨在整合实验室教学资源，提高相关设备的利用率，同时加强学生自主管理实验室。2、需求分析软件系统开发的起点是软件的需求管理。软件需求管理的核心是需求分析。开发人员通过需要通过详细的系统调研与分析来准确了解用户的具体要求，将用户需求表现为合适的完整的需求定义。需求分析的本质是将将用户形式化的需求提炼为完整的产品解决方案。在此，我将详细分析本管理系统，同时通过流程图来表达管理系统的需求。2.1系统需求分析通过分析实验室现有管理系统的弊端，提出管理系统主要需求，具体如下所示：1、在保障安全的条件下，实现公网访问实验室器材管理系统。2、该系统能够实现设备信息的更新、添加、删除、维护、使用、预约、资源调度、设备位置显示以及支持用户的在线检索等功能；3、设计一个用于管理员、用户、器材以及对器材操作之间信息录入的数据库；4、为实验室管理员和用户提供一个操作体验友好的管理用户界面。对于需求1，要求在公网访问本管理系统。因此我们需要一个云主机，在网络安全方面。可以选择国内大型云主机公司的云主机，借由云主机公司来提供安全服务。同时在配置云主机时也应注意网络安全。比如，禁止SSH密码登录，采用证书登录；开放有限端口，如仅开放80，443端口。需求2。设备管理和用户检索加功能为管理系统的核心需求。显然设备是管理系统的核心。可以建立一个数据库表单，表单内存储设备信息，同时表单设置设备状态，数量，位置以及归属等相关属性。该需求重点在于构建合适的表单信息，同时还需关联用户及管理员。需求3。本管理系统需要数据库用以存储器材，用户以及管理员表单。本人考查当前行业主流数据库。关系数据库有Google公司的GoogleFusionTables，微软公司的MicrosoftSQLServer，Oracle的OracleDatabase以及开源的MySQL数据库。国内无法访问Google，同样也无法采用Google的数据库业务。微软公司的数据库业务同自家产品的云服务绑定在一起，采用MicrosoftSQLServer必须购买WindowsServer，价格高昂。Oracle是一家大型传统数据库公司，该公司数据库服务主要应用于金融行业。在互联网行业去IOE后，后起之秀MySQL数据库得到高速发展。MySQL数据库开源免费，资料丰富，社区活跃。因此管理系统采用MySQL关系数据库进行开发需求4，在web开发中，用户界面属于前端部分，目前前端技术种类繁多，相关开发框架也很多。目前管理系统的前端页面较简单，采取轻量级前端框架，同时还需要详细的中文文档。前端开发语言有HTML标记语言，CSS，JavaScript等。前端框架Vue。采用基于Vue的Element-ui组件库来设计网页界面。2.2可行性分析本管理系统基于学校已有的管理系统开发，主要服务对象为教师，实验室工作人员和学生。下面对系统服务对象及需求进行可行性分析。一般情况下，可行性分析主要有三个方面，分别是：技术可行性；经济可行性；操作可行性。 1，技术可行性 目前，管理系统主要用于登记管理实验器材，功能单一。客户较少，采用B/S模式开发。不用开发适配客户端，进一步减少了任务量。整个管理系统工作量较低，技术简单。技术方面开发本管理系统是可行。 2，经济可行性 当前管理系统还未引入物联网模块，主要成本在于部署服务器及开发成本，在部署服务器方面，目前国内三大云服务器厂商有学生套餐，轻量级服务器一年成本不到150元。域名方面，本管理系统不属于商业项目，无需被百度等服务器收录，因此无需购买热门的.com域名。而一些冷门的.asia，.yop，.online域名非常廉价，仅10元即可购买一年域名。因此开发本管理系统在经济上是完全可行的。 3，操作可行性 当前学生在实验室做实验时经常找不到实验仪器，在学生之间一个个咨询。一些小众实验仪器也有归属问题。教师在批量管理大量的开发板时仍采取手工记录模式。本管理系统可很好的解决上述问题。除此之外本管理系统在操作上非常方便简洁，学生和老师是非常期待实行本管理系统。2.3本章小结 本章节根据当前实验室器材管理现状提出管理系统相关功能需求，结合管理系统服务对象及当前网络技术，针对性的给出开发本管理系统的部分技术已及特定需求的解决方案，为设计管理系统提供基础。3、系统开发关键技术在本章节将介绍开发本管理系统所需的关键技术。相关技术有：tomcat应用服务器，MySQL关系数据库，mybatis框架。3.1、项目开发语言基于互联网的实验室管理系统是一个典型的Web服务系统。实现Web服务系统有多种成熟解决方案。微软公司的技术，基于Ruby的RoR技术，PHP，Java等。A微软公司开发的一款web开发平台，有着全面的软件基础结构以及部署web所需的各项服务。A需要安装Windowserver，经济成本过高。Ruby是一款小众的开发语言，发展还不成熟，社区资料不丰富。PHP社区也比较小众。Java是当前最流行的开发web服务系统的开发语言，有着大量的社区，大量的开源工具。显然Java语言最适合开发web服务系统。3.3、数据库技术随着计算机技术快速发展，操作系统随之出现，数据量爆炸式扩大。早期数据如同计算机程序一样，以简单的文件形式储存。数据量扩大时，数据的一致性，完整性等问题难以解决，数据库因此产生。目前，数据库有多种类型，分别应用于不同场景。在此介绍几个常用的数据库。MicrosoftSQLServer：最初由IBM和微软公司合作开发的产品，后来完全由微软公司开发。MicrosoftSQLServer性能优异，支持Linux平台。但使用MicrosoftSQLServer需要付费该买。Redis：一款开源的nosql数据库，支持每秒100k的读写操作，支持集群，分布式，主从同步等。理论上可以无限扩展，支持事务能力，保证高并发的数据安全和一致性MySQL：典型的关系数据库，为保持高性能采用C/C++编写，同时保证了可移植性。目前在中小型企业广为流行。同时经过多年的发展，也逐步应用于大型企业，如facebook，Wikipedia等。目前MySQL是Oracle旗下产品，MySQL-community是唯一免费的版本。在数据库技术选型方面，MySQL数据库对于负载小预算低的项目而言有着显著优势。MySQL体积小，效率高，成本低，支持多种操作系统。在内存小轻量级云主机上也有着很高的性能。有着成熟的接口提高Java语言链接操作。基于经济和技术方面。本管理系统数据库部分采用MySQL数据库。3.4、WEB服务器Web服务器指提供HTTP服务让用户可以通过浏览器进行访问相关网页的服务器程序。市场上有多种网页服务器，其中主要有：Microsoft的IIS，Apache的Apachetomcat以及Google的CWS。使用IIS需要购买Microsoft的WindowsServer，该系统价格昂贵。Google公司的产品国内无法访问。Apache的Apachetomcat通常称tomcat，是一款Servlet容器，提供了“纯Java”HttpWeb服务环境，是基于Java的CGI动态页面服务器，一般同Java语言开发。Tomcat是一款免费开源的轻量级应用服务器，资源占用少，扩展性强。由tomcat构成的web服务系统如图3.1所示。图3.1web服务系统结构图3.5、MyBatis框架技术Java是一款典型的支持面向对象开发的编程语言，在实际系统开发时，对于开发人员而言，手写Sql语句，手动配置代码将数据库链接到Java对象是一件很繁杂辛苦的事情，这时基于此人们开发MyBatis简化相关操作。MyBatis是一种DAO框架，本质上是对原生JDBC的封装，主要用于操作数据库。与其他同类型的框架不同，MyBatis没有关联Database和Java对象，而是把sql语言和Java方法进行关联。基于这种模式，MyBatis可以让开发者充分利用数据库各种功能，如查询，更新，储存等。与原生JDBC相比，MyBatis可以让开发者通过10%的代码实现数据库操作。MyBatis的初衷就是提高开发效率，提高程序的稳定性，可扩展性。使用MyBatis开发人员无需编写相关实现代码，可通过接口直接操作数据库。在同一实现的条件下，使用MyBatis可显著减少代码量，让开发人员的更多的注意业务逻辑的开发。MyBatis连接数据库如图3.2所示。图3.2Mybatis连接数据库效果图(1)MybatisConfig.xml是Mybatis的核心配置文件.通过它其可以生成SqlSessionFactory工厂类。(2)借由SqlSessionFactory工厂类来生成SqlSession对象(3)SqlSession用以发送可执行SQL语句，并返回结果，是Mybatis框架中最重要的对象。(4)Executor是SqlSession底层的对象，用于执行SQL语句(5)MapperStatement对象也是SqlSession底层的对象，用于接收输入映射（SQL语句中的参数），以及做输出映射（即将SQL查询的结果映射成相应的结果）3.6、ApacheMaven构建工具 ApacheMaven是一款优秀的声明式、自动化软件项目构建工具，简称Maven。Maven主要应用于在Java项目，也可以构建管理由C#，Ruby，Scale等其他语言编写的项目。Maven基于POM模型来管理软件项目。Maven配置文件为pom.xml，通过pom。Xml配置文件，maven可以非常方便的实现编译，测试，运行，打包，发布等工作。Maven极大的简化了软件项目的依赖处理，让开发人员更注重项目的业务逻辑开发。采用Maven管理的Java软件项目有统一的格式，如图3.3所示。Maven的特点有：1，为软件开发提供了统一的项目设置规则。2，可以任意软件工程中共享。3，项目依赖可实时更新。4，依赖仓库非常庞大，无需到特定网站下载.jar依赖，仅需在pom.xml配置文件中配置对应坐标即可，maven坐标如下图3.4所示。5，maven有着很好的向后兼容性，可以非常方便的从旧版本更新到maven3。6，maven采用并行构建可提高编译速度的20%。图3.3Java软件项目资源图图3.4Maven坐标图本章小结 本章节以管理系统的需求为基础，对开发项目所需的相关技术进行分析和介绍，并辩证分析相应技术对管理系统带来的利弊。在保证管理系统的效率、性能和质量的前提下选择合理的技术。为系统设计提供技术基础。4、系统设计 通过需求分析明确管理系统相关功能和管理系统设计目标，关键技术选型为提供系统设计技术支持。接下来进行系统架构设计。4.1、系统设计方式4.1.1系统开发模式Web服务系统通常有着两种基础结构。分别是B/S结构和C/S结构。C/S结构指Client/Server（客户机/服务器结构），结构如图4.1所示。图4.1C/S结构图C/S结构分为客户机/服务器两层结构，第一层是客服机直接面向用户，处理用户交互逻辑，并由网络发送请求到服务服务端。第二层是服务器结合数据库部分。C/S结构工作时，客户机采集用户操作信息形成相应sql语句，再通过网络协议（如公有tcp/ip协议或私有协议）发送给服务端，服务端收集sql语句后执行sql语句，服务端再将数据库放回的数据发送到客户机。C/S结构开发模式在技术方面比较成熟，交互性强，安全性高，响应快。但此结构需要单独开发的客户端，缺乏分布性，兼容性差，无法快速部署，需要聘请专业运维去实现。项目开发维护费用高。B/S结构指Browser/Server(浏览器/服务器结构)。结构如下图4.2B/S结构图由于互联网的开发，互联，共享特性，人们基于C/S结构开发出三层B/S结构。B/S结构的主要特点在于采用通用的浏览器来实现客户机相关功能。在过去的C/S结构里，客户机需要专门开发，当需要在不同终端访问系统时，需进行专门的终端系统适配。B/S结构只需开发维护一个服务端（Server），通过浏览器（Browser）访问服务。B/S结构工作时，用户使用浏览器访问系统，浏览器将用户交互数据发送到web服务器，服务器处理相关请求，并将请求数据部分转化成sql语句，并将sql语句发送到数据库。数据库执行sql语句侯返回的相关数据由web服务器处理转化再发送到用户浏览器。B/S结构系统开发有点如下：用户交互界面设计开发比较简单，经济成本低。代码复用性高，业务扩展方便。采用专门的数据库处理系统数据，消除数据冲突现象。无需专门开发客户端软件，节省大量开发成本。系统开发成本主要在于开发初期一次性投入，有利于软件系统成本控制。本项目用户为整个学院和相关老师，显然，B/S结构开发模式更适合本项目。4.1.2系统设计模式 系统设计模式上采用MVC设计模式，MVC的全称是ModelViewController，该设计方式分离业务逻辑，数据库部分和交互界面，这样就将系统内部与外部呈现到用户部分分开。这种设计方式将业务逻辑集中到一起，需要更改用户交互界面时无需更改业务逻辑，提高了编码效率。 在本项目中，V（View）即是用户通过浏览器看到的交互界面。一般称为前端页面，采用HTML，JS，CSS编写。M（Model）即模型，由该部分返回的数据是独立的，数据类型与模型无关。一个model为多个view提供数据只需运行一次代码，这种模式减少了代码重复运行。C（control）用于控制model与view去完成需求，即整个项目的业务逻辑。该部分是整个项目最复杂，处理任务最多的部分。4.2系统架构设计4.2.1系统架构理论设计实验器材管理系统架构设计是对整个开发项目进行框架与结构整体设计，主要是技术层面的软件结构设计。软件结构设计是由项目部署和开发与实际操作为基础，结合市场主流开发技术及项目解决方案进行整体的软件结构设计。系统架构设计是项目开发的前提，是软件开发的基础，是功能实现的目标。基于B/S结构的系统架构设计如图4.3所示图4.3基于B/S结构的系统架构设计图 系统软件结构设计采用MVC设计，采用该模式将软件结构分成三层，分别是表现层，逻辑层，数据层。表现层用于用户交互，逻辑层为整个项目的业务逻辑，数据层用于相关数据操作。 基于MVC的三层结构内容如下：1）表现层该层面用于用户交互。用户使用软件时，看到的，操作的那一部分即为表现层。实验室器材管理系统是一个web服务系统。在web服务系统里，表现层主要住于用户登录，系统生成页面，接受用户请求，发送相关操作等。表现层在设计时不负责数据与业务逻辑处理，仅通过相应接口调取数据显示页面。表现层面直接与用户接触，相关设计会直接影响的用户体验。2）逻辑层此层面承担整个系统的业务逻辑。相关类与方法的调用，数据处理均在此处。用户在表现层发出相应请求，该请求的实现就需要逻辑层接收请求，调用相关接口与方法来处理相关工作，当需要相关数据时，任需要逻辑层接收指令，由逻辑层调用数据层，再将相关数据发送到表现层。在系统中，该层面其实就是人机交互的中间层，在整个交互过程中有着决定性作用。3）数据层数据层主要角色是接收指令返回数据。在整个软件系统中表现为单一的数据存储模块。数据层不与表现层或用户进行直接交互，中间由逻辑层负责。在服务系统中，往往会建立一个专用的数据库用以处理相关数据，有时为提高性能会准备一个服务器安装相关数据库来处理数据。管理系统软件结构如图4.4所示。图4.4管理系统软件结构图4.2.3统数据库设计 数据库是web服务系统的重要组成部分，数据库会直接影响到系统性能，用户体验和系统部署后的维护部分。器材管理系统的数据库采用开源免费的community版MySQL数据库。开发管理系统采取数据库主要在于屏蔽数据访问的复杂性，用专门的结构管理数据。由Java语言开发系统，系统连接访问MySQL数据库基础都是采用专门的数据连接工具jdbc，全称为JavaDatabaseConnectivity，由Oracle公司开发提供。但是，jdbc是一个比较基础，原始的工具。采用jdbc进行系统开发时，需要自己从头开始构建数据库连接对象，代码重复性高，灵活性差，SQL语句同项目耦合性强，大大增加了系统开发非业务性的工作量。为简化开发步骤，减少系统非业务性代码，采取开源框架Mybatis处理系统数据库部分。Mybatis框架通过封装jdbc高度简化了数据层开发。 本管理系统的主要数据表单分别是用户数据表和器材数据表。此处，我们将从用户需求出发，已实际功能为基础设计数据库数据表。（1）用户表单属性分析。整个管理系统的主体是实验器材，系统用户如教师，学生，和系统管理员可以操作实验器材相应属性，器材自身属性有id号，设备规格型号，名称，价格，类别，生产厂家，生产日期，归属，使用情况等。器材实体图如图4.5所示。图4.5器材实体图 教师用户是系统主要服务对象，教师用户可以操作器材属性外还可以操作学生用户相关属性，教师用户自身属性有id号，姓名，性别，密码，职称，所属部门，研究方向，联系电话等。教师实体图如图4.6所示。图4.6教师用户实体图 学生用户是系统的主体成员，学生用户有id号，学号，姓名，性别，密码，年级，专业，电话，邮箱等属性。学生用户实体图如图4.7所示。 图4.7学生用户实体图系统管理员是该管理系统的超级用户，由实验室管理人员掌握，系统管理属性id号，管理员编号，姓名，密码，性别，电话，邮箱，创建时间和状态等。管理员用户实体图如图4.8所示。图4.8管理员用户实体图（2）用户表单关系分析 由上述分析可知器材管理系统包含实体主要有：器材实体，学生实体，教师实体，器材借用申请数据表等。在整器材管理系统中教师用户可以通过编辑申请表来管理学生用户和器材。学生用户仅可以建立申请表来关系到器材表单。总言之，管理系统实体之间存在一对一，一对多，多对多的关系，详细关系模型如下所示。数据表详细设计如下表所示。表4.1实验器材表表4.2教师用户表表4.3学生用户表表4.4系统管理员表本章小结本章节完成了器材管理系统的系统设计。首先，分析了一般项目开发模式种类有B/S和C/S两种，结合器材管理系统的需求，选择了B/S模式开发。设计系统架构时，采用MVC模式进行三层软件结构设计。在数据库部分，本章节整体的分析了器材管理系统各个实体的关系，并由此设计出合理的数据表。合理高效的系统设计是实现器材管理系统的基础。5、基于系统软件实现 本管理系统采用B/S基础结构，采取MVC模式设计系统结构，由Apache_Maven工具构建系统软件结构。其中，系统核心部分是由MVC三层结构来实现。以下将具体阐述系统实现过程。5.1开发工具及开发环境 本系统由Java语言实现，集成开发环境是由JetBrains公司开发的IntellijIDEA。数据库为MySQL5.7，web服务器为tomcat7，系统运行环境为centos7.6。主机为腾讯云公司的轻量服务器1核1g，带宽为10m。浏览器版本为chrome85本版及以上。5.2管理系统功能实现根据前面的需求分析和系统设计，器材管理系统的实现部分主要有系统登录页面，系统首页，用户操作部分。 5.2.1系统登录模块器材管理系统的服务对象是在校学生和老师，因此仅有指定用户可登录访问。当通过ip或域名访问网站时，网站许提供一个登录页面。在此页面，只有输入正确的账号和密码可进入相应的页面。登录流程如图5。1所示。图5.1登录流程图 首先我们要设计一个登录页面，我们可以通过基于vue2.x的element-ui设计前端页面，在登录模块设计两个页面，分别是用户选择页面和用户登录页面，显示效果如图5.1，图5.2所示图5.1用户选择图图5.2用户登录图登录模块核心代码设计。网页登录部分，一般直接采用过滤器实现。创建一个类实现Filter接口，通过请求和响应对象获得用户输入的账号和密码，执行sql查询语句，执行成功则返回true，登录界面跳转到系统首页。以教师用户为例：验证用户和密码时，管理系统运行逻辑过程如图5.3所示。图5.3系统运行逻辑过程图 5.2.2系统首页实现系统首页是用户登录后接触的第一个界面，该界面的设计会很大的影响用户体验，因此要设计出一个友好的交互界面。界面设计仍采用element-ui框架设计。Element框架由饿了么团队开发，是一款设计和交互非常优秀的UI框架，该框架支持Vue/react；视觉效果优异，以用户为中心，导向性好。系统首页页面效果如下图5.1图 5.2.3系统用户数据操作部分 系统管理员有着最高权限，能够实现设备信息的添加、删除、更新、维护、使用、预约、资源调度；还可以对学生用户信息进行编辑。 查询：系统的所有用户均可使用此功能，此功能实现与登录模块用户认证类似。直接根据用户输入器材id或名称查询即可。 添加：系统管理员和老师用户进入系统后，在器材管理栏目可以找到相关器材信息，当实验室内增加相关实验器材时，可以通过添加按钮增加器材。 删除：系统管理员用户和教师用户拥有删除实验器材的权限，可直接选择相应器材，点击删除按钮实现删除。 更新：更新功能本质是修改器材实体的相关属性，选择相应器材，点击更改按钮，这时，系统页面调转的更改器材属性页面，该界面详细例举了器材的所有属性，包括，类型，归属，状态等。 使用：该功能的实现过程如上述更新功能一样，属于更改器材相关属性。实现逻辑类似，但前端部分比上述功能更简洁。用户登录后，进入器材栏目，直接标记标记器材使用属性为on即可。 维护:该功能同和使用功能类同，同属于器材属性，用户登陆后进入器材栏目直接标记器材维护属性为on即可 显然数据操作部分最终都是操作数据库。在整个mvc架构中，用户通过浏览登录访问器材管理系统，用户看到的均是表现层。在表现，用户点击添加，删除等按钮，相关指令数据由业务层接收，然后业务层将指令数据发送的数据层，数据层生成可执行sql语句，再将sql语句发送到数据库执行。数据库返回相关数据由数据层接收。业务层将数据层表达的独立的数据发送到表现层。5.3系统部署管理系统开发完成后，在开发电脑上只是一堆文件，要将它变成一个可访问的网站还需很多工作。一个网站需要三个要素：域名，云主机和完整的项目文件。我们在访问网站时，输入的就是一个完整的域名。域名系统是现代互联网的基石。在互联网发展的早期，网络上的每台电脑都是通过一个32位的数字表示网络地址，这便是ip地址。那时人们都是通过输入ip来访问互联网，但此方法使用起来非常不方便，域名便被人创造用以替代ip。域名以文本的形式来标记互联网资源。要让本管理系统实现公网访问，我们需要购买域名和云主机。可以去域名厂商和云主机服务商分别购买域名和云主机。互联网自创造起便是开发自由兼容包并，为打击不良信息的传播，维护健康和谐的网络环境，我国颁布相关法律法规，要求网站域名必须备案。因此，我们在购买到域名和主机后应第一时间进行网站备案，否则域名和云主机可能无法使用。要通过域名访问管理系统，必须通过域名厂商将域名解析到云主机。拿到云主机后需要配置系统的运行环境，首先需要安装tomcat和jre。Jre是jdk的子集，因此可以直接配置tomcat和jdk。在此项目客服过程中我使用的是tomcat7和jdk11，因此为了避免软件版本冲突，云主机也需配置tomcat7和jdk11。通过Xshell连接云主机，再将下载好用的tomcat7和jdk11用scp命令发送到云主机，最后配置系统环境变量。配置后环境后，将项目文件打包成MnagementSstem.war再送到指定的webapps文件夹下。最后运行tomcat，此时便可通过url=域名:8080/MnagementSstem访问管理系统本章小结在本章节实现了器材管理系统的全部内容，主要介绍了器材管理系统的开发环境，部署环境及相关条件，系统主要页面，用户功能部分以及系统部署和系统安全设置。系统开发环境和项目部署条件是整个系统开放的前置条件。系统页面实现是通过饿了么团体基于vue开放的element框架。用户功能部分均涉及数据库，该部分主要由mvc模式实现。 6、系统测试与分析在整个器材管理系统的开发中，系统测试是非常重要的一个环节，在企业项目中一般会有专门的测试部门，用于测试项目。系统测试主要是保证器材管理系统的可靠性和有效性。在完成系统功能设计和实现后，借助系统测试可以完善系统的功能，提高系统的稳定性和可靠性。系统测试是系统开放必不可少的环节。测试流程包括测试环境和功能测试6.1测试环境该测试环节主要有硬件和软件部分。系统运行的硬件环境如下硬件信息：腾讯云主机，1核CPU，2G内存，60G固态硬盘。软件部分：操作系统centosLinux7，web服务器为tomcat，Java支持为jdk11.数据为MySQL-community5.7云主机IP地址为84，相关顶级域名为bitbyte.asia。用户访问软件为chrome浏览器，版本为91.0.4472.101。6.2功能测试器材管理系统在正式运行前需要进行严格的功能测试用以保证用户体验。系统测试通常有黑盒测试和白盒测试两种。白盒测试也叫结构测试，逻辑测试。白盒测试通常用于测试软件内部结构和运行方式。黑盒测试，也叫数据驱动测试，是从用户角度对项目测试。在此处采用黑盒测试方式。 在本项测试中，采用黑盒测试对用户登录部分，系统页面展现，用户查询，添加，删除，更新，使用，维护等功能模块测试。检查每个功能实现是否满足设计需要。 1)域名访问测试 该测试部分进行Ping测试和终端浏览器域名访问测试。在win10操作系统提供的Windowspowershell环境下可直接用ping命令进行域名访问测试。操作步骤如下：1，用win+X快捷键启动功能栏目再按I键启动powershell，如下图6.1所示。图6.1图 2，输入命令pingbibyte.top回车，其结果如下图6.2所示。图6.2图 结果表明网络环境良好。我们的服务系统访问端口为8080，ping命令无法测试域名端口访问，因此我采用github上一款网络测试工具tcping进行域名端口测试。Tcping使用方式如下图6.3所示。图6.3图 使用命令为tcpingbitbyte.top:8080，测试结果如下图6.4所示。图6.4图该结果表明web服务器运行良好，继续进行终端访问测试。 在Windows系统终端通过chrome浏览器访问域名bitbyte.asia，在地址栏输入bitbyte.asia:8080后回车，浏览器显示如下图6.5所示。图6.5图显然，通过浏览器输入域名+端口并未访问到web服务系统，其原因如页面显示：该网站未根据工信部相关法律规则进行备案。在国内部署网站，域名和服务器均需实名认证并在工信部备案。本域名和服务器已完成实名认证，备案需要将相关材料送于多个政府部门审核，备案时间需两周到一个月左右，需较长时间。本域名和服务器于6月16日提交材料进行备案，等待相关部门批示。 由于域名无法访问，因此采取IP地址进行访问，在浏览器输入84:8080,后回车，浏览器显示页面如下图6.6所示。图6.6图该页面为web服务器的主页面，该页面表示web服务系统运行良好，访问管理系统路径为84:crm。在浏览器地址栏输入url=84:8080/crm,然后回车，浏览器跳转到如下页面，如6.7图所示。图6.7图该页面表示管理系统成功运行，云主机运行环境良好。至此，相关域名访问测试完成。整个测试过程中，从最基础的云主机网络测试开始，到域名测试，到web服务器测试再到管理系统测试。到目前为止，仅因互联网法律要求的域名备案还为完成，无法通过域名访问管理系统。其他部分测试结果良好。2）用户登录测试 此功能用于验证用户名与密码以及执行首页跳转，登录页面如下图6.8所示。图6.8图测试方式及流程如下。正常用户登录测试：在浏览器输入正确的账号和密码，点击登录按钮。浏览器页面成功跳转到系统首页。测试成功，正确的用户名和密码可登录系统。异常用户测试：在浏览器输入错误的账户和密码，点击登录按钮后，登录失败，提示输入正确的用户名和密码。测试成功，错误的用户名和密码无法登录系统。空用户测试：不输入用户名和密码直接登录。浏览器刷新登录页面，并显示相关提示信息。测试成功，空用户无法登录。 分析测试结果可知，通过正常用户与异常用户进行对用户登录模块测试仅有合法用户（数据库内已保存用户）可以登录进入系统。用户名称，密码等任一一个错误均无法登录系统。显然该部分功能达到设计需要。3)首页及相关功能操作页面显示测试。系统首页显示如下图6.9所示。图6.9图用户及器材列表显示如图6.10，6.11，6.12，6.13所示。1，学生用户图6.10 2，教师用户图6.11 3.管理员用户图6.123，实验器图6.13 4）用户添加，删除，更新，使用，维护功能测试。 在本器材管理系统中，系统管理员和教师用户拥有器材添加，删除，更新等功能。添加功能测试：管理员登录后，进入器材管理页面，点击新建按钮，跳转到器材添加页面，页面如图6.14所示。图6.14在上述表格填入如下数据，如图6.15所示。图6.15点击保存后跳转到器材列表。如图6.16所示。图6.16可以在列表中看到添加实验器材：非金属超声波检测仪。该功能测试成功。删除功能测试：点击勾选实验器材，如图6.17所示，图6.17然后点击删除按钮，系统弹出确认按钮，效果如图6.18，图6.18点击确认即可删除对应器材信息。如图6.19所示图6.19更新功能测试：在器材列表点击操作按钮，跳转到器材编辑页面，如图6.20所示图6.20如将归属实验室更改为电气第一实验室。如图6.21所示。图6.21点击保存后，系统页面更新，跳转到器材列表页面。如图6.22所示图6.22由列表可见，器材100kV超高压耐压测试仪的归属为电气第一实验室更新功能测试·成功。6.3本章小结 本章节是整个系统开发的流程中最后一节，也是系统开发质量把关的部分。这一章节系统的描述了系统测试的目的和相关测试流程。在测试主要针对用户体验进行黑盒测试。从用户体验出发，对系统功能进行详尽的测试，最终结构表明测试通过，系统各个功能模块实现了相关需求设计7、系统的社会经济影响分析7.1技术经济分析现代互联网的起源可以追溯到上世纪60年代美国军方的分组交换项目，90年代初商业网络的发展标志着现代互联网的诞生。几年后，互联网开始持续的指数式发展。现代互联网相关技术和服务早已融入到人们日常生活的方方面面。传统通讯服务如广播，电视和报纸等完全被互联网改革、重塑。甚至被相关互联网服务覆盖，如电子邮件，数字报纸和流媒体网站等。从高校创建初始，实验室是工科院校的重要组成部分。随着高等教育教学改革逐步深入。实验室器材管理模式走向开放式，智能化的自主管理。在此次毕业设计中，以规范相关实验器材管理，提高实验器材的利用率，整合实验教学资源为目的，引入互联网相关技术，建立一套实验室器材管理系统。 开发器材管理系统应用的主要技术有前端部分，后端部分和数据库。Web前端技术主要用于构建用户可以看见的页面部分，前端开发语言主要有HTML，CSS，JavaScript。前端技术框架有jQuery，vue，element等。Web后端部分主要负责整个管理系统的业务逻辑。后端开发语言是Java，技术框架有jdbc，Mybatis，vue，jQuery等。互联网项目一般采用数据库来储存数据。考虑到系统开发成本及技术支持，本设计采用免费开源的community版MySQL关系数据库。 得到一个开发完成的管理系统后，要让该系统服务用户，需要将其部署到云端服务器。完成系统部署这部分所需技术下限低，上线极高。在企业里会有专门的运维部门负责这部分。此处采用最简洁的方式部署管理系统，仅需准备域名，云主机，配置管理系统运行环境即可。 开发并部署好管理系统的经济成本为：一个有效期一年的域名10元；一台有效期一个月的轻量云主机108元，总成本仅为118元。对本次设计的管理系统而言经济成本完全在可控范围内。然而，当需要长期应用本管理系统，并将其并入学校管理系统时，由于商业化因素，相关成本会急剧增加。首先，对于我们的开发工具idea，其全称IntelliJIDEA，是由JetBrains开发，使用该软件开发学校内部使用项目时需购买对应的许可证，费用高达150美元一年，计人民币950元左右，团队开发许可证更是每用户500美元，计人民币3200元左右。域名部分，域名注册商为推销域名，往往会在第一年给予低廉的价格，之后续费费用会翻几番。云主机费用相比域名更加高昂，本设计在部署管理系统时，采用价格低廉的学生套餐，仅需100元左右，实际原价达2000元。这仅是商业化部署最基础的成本，聘请程序员开发维护费用还需另行计算。本设计主要在实验室器材管理管理模式上进行技术及成本上的探讨。技术表明引入互联网技术建立一个开发自主的器材管理系统是可行，并且可以极大的整合教学资源，提高器材利用率，实现其价值最大化。在经济上，本设计开发部署成本仅100元左右，当实际应用时，因商业化因素相关成本高昂，需慎重对待。7.2社会、法律和可持续发展影响分析 对社会的影响：现代互联网早已影响到人们日常生活的方方面面。本设计的主要用户是高校的教师、学生和相关高校工作人员，所以本设计的社会影响基本在高校层面。在教务管理方面，高校早已采用互联网技术建立教务管理系统，学生和老师对使用终端通过浏览器访问管理系统已经非常熟悉。因此本设计对用户而言，改善了用户体验，提升管理效率。对管理者而言，整合了实验室资源，提高了器材利用率。 对法律的影响：在设计的开发时，使用了一家商业公司JetBrains提供的开发工具IntelliJIDEA，该公司对IntelliJIDEA有严格使用范围：免费的社区版功能不全，无Mybatis，javaee等支持，教育版仅用于教学使用，开发用于学校内部使用的管理系统必须购买商业化许可证。部署管理系统所需的域名和主机需向网警备案，否则将无法访问管理系统。由于相关法律原因本管理系统只能作为一次技术经济方面的探讨，无法实际应用。 可持续发展影响：2003年，当时的总书记提出：坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观。本管理系统即基于此发展观设计开发。以此发展观为指导，分析研究了实验室管理模式，同时分别从管理者和用户角度发现当前实验室管理模式的弊端。以用户体验为根本，以发展实验室为目的，从技术和经济层探讨实验室器材管理模式，设计并实现器材管理系统。实验室器材管理系统的设计实现为实验室模式发展指出技术层面的可行性：引入互联网技术改革实验室管理。8、总结展望8.1总结 本文以MVC设计模式核心，以ApacheMaven工具构建了系统软件结构，设计并实现了实验室器材管理系统。本管理系统主要用于整合实验教学资源，提高实验器材的利用率。管理系统研发过程主要有系统立项，需求分析，开发技术选型，系统设计，系统实现六个阶段。简要内容如下 1，系统立项：系统立项是系统研发的基础，在这个阶段分析了当前高校实验室管理系统的弊端，调研国内外实验室管理系统的现状和发展趋势，提出以互联网技术为基础建立一个实验室器材管理系统。 2，需求分析：通过需求分析确定了系统规模，服务对象和系统功能。通过可行性分析确定开发成本。 3，开发技术选型：目前互联网技术高度发达，采用互联网技术解决其他行业问题非常普遍。因此，市场上有着大量解决方案和相应技术，对应不同行业不同场景。联系前面的需求分析和各类互联网技术特点确定了技术路线。 4，系统设计：采用合适技术框架选择合理的设计模式，对系统功能，结构，数据部分进行设计。 5，系统实现：在设计和的系统结构下实现系统各个部分。 设计并实现一个管理系统一件非常费时费力的事情，前期的需求分析，技术选型要认真对待。需求分析决定整个系统的功能部分，这直接影响到系统实现的任务量。技术选型决定了开发项目的难度。后期的系统实现是整个工作的核心。前端页开发逻辑上比较简单，但有着大量重复劳动。尽管有相关框架用于设计页面，但是适配不同终端仍需一个个尝试，任务量非常大。参考文献曹超,孔琳俊.高校信息化建设的研究与思考.软件.2014;35(10):60-2.基于Javaweb的住宅小区物业管理系统设计与实现_戴亚峰[J].:基于JavaWeb的精品资源共享课程系统的设计与实现_廖鋆[J].:基于Java_Web的就业信息管理系统设计与实现_秦保成[J].:莫绍强,刘江林.基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计[J].现代电子技术,2017,40(09):173-175.叶卫华,王凤.基于网络碎片化的高校科研管理信息系统安全设计[J].电子技术与软件工程,2017(08):233+244.乔红军.高校科研管理系统应用及设计分析——以武汉大学为例[J].信息与电脑(理论版),2012(06):40-42.赫建营,晏海华,刘超等.一种有效的Web性能测试方法及其应用.计算机应用研究,2007,24(1):275-277云,郭外萍,陈承欢.Web项目中的SQL注入问题研究与防范方法.计算机工程与设计,2010,31(5):976-978毛澄映,卢炎生.构件软件测试技