校園自助式實驗室群管理系統研究

摘 要：對高校開放式計算機實驗室群管理進行了深入研究，提出了人性化智能網絡管理模式，并服務于自助式人性化計算機實驗室群管理系統。系統采用基于網絡控制的C/S和B/S聯合架構模式，采用三層交換等安全技術設計，將整個系統的軟件、硬件和控制高效的結合成一整套聯動的系統。

關鍵詞：實驗室群管理系統；校園；自助式

1 校園自助式計算機實驗室群管理系統支持

基于校園一卡通的校園自助式計算機實驗室群自動管理系統的設計目標是要實現對校園網內分布在不同地點的所有公用計算機實驗室實現管理。

1.1 管理方式

采用集中與分散相結合的分布式管理。管理系統一方面要實現對校園網內所有公用計算機實驗室群的統一管理，如用戶賬戶管理、個人上機上網計費、各實驗室的狀態監控、個人用戶的賬目查詢和匯總，另一方面還要兼顧各計算機實驗室群的要求，對計算機實驗室的使用、集體用機排課、個人用機等進行分散管理。

用戶可以憑校園卡出入任何計算機實驗室，使用計算機實驗室和校園網上的各種資源，包括訪問Internet；各院系計算機實驗室群管理員可以對所管轄的計算機實驗室進行控制、管理和數據匯總；管理中心對個人的用戶賬戶和上機費用等實施集中統一管理，對所有計算機實驗室及用戶的情況進行查詢和匯總。

1.2 技術路線

(1)校園網作為網絡發展中的一個最活躍的分支，正日益成為高校教學、科研和管理的基礎平臺。通過校園網，可將分散的計算機實驗室群連接起來構成一個統一的整體。

(2)分布式數據庫管理方式可有效地實現數據分布和功能分布。在分布處理上我們將其劃分為如下兩個層次：

①數據分布。校管理中心中央數據庫存儲公用數據(包括個人賬戶，基礎管理信息，Internet訪問量、統計信息等)；各計算機實驗室群管理中心數據庫存儲本地信息，對沒有配備數據庫服務器的計算機實驗室，可以將其本地數據存放到中央數據庫服務器或其它臨近的數據庫服務器上；計算機實驗室內的單機系統存放本機信息。每一部分數據中都包括預設數據和系統運行中臨時生成的數據。

②管理功能分布。個人用戶賬號、費用結算、總體統計功能等在校管理中心完成。自由上機的用戶從各計算機實驗室群管理中心進入當地的計算機實驗室，身份驗證功能通過訪問中央數據庫完成；課程管理、計算機實驗室管理、用機管理、當前用戶管理等功能由各計算機實驗室群管理中心訪問本地數據庫完成。下機管理由客戶端管理程序訪問本機標志數據與計算機實驗室群管理中心數據庫來實現。

1.3 設備配備

由于各計算機實驗室群都己組網并連接在校園網上，為盡量減少設備資金的投入，系統在實現上可給每個計算機實驗室群增加若干臺普通計算機作為管理機，并配備讀卡設備，以很少的投入實現了高效益。

2 校園自助式計算機實驗室群管理系統方案

系統有三類用戶：普通用戶、計算機實驗室管理用戶和排課用戶。普通用戶為上機用戶，計算機實驗室管理用戶為對權限范圍內的功能模塊進行數據查詢和操作，排課用戶為按教學任務要求對計算機實驗室進行排課管理。

根據用戶要求，刷卡端、充值端計算機實驗室管理端和客戶端設計采用三層C/S模式，查詢端采用B/S模式。采用這種混合模式方案的優點在于：保證敏感數據的安全性，特別是對數據庫的修改和新增記錄加強了控制；經濟有效地利用學校內部計算機的資源，簡化了一部分可以簡化的客戶端；既保證復雜功能的交互性，又保證了一般功能的易用與統一；系統維護簡便，布局合理；網絡效率高。

自助式人性化計算機實驗室群管理系統采用射頻卡，對賬號方式兼容的處理方式，同時采用了門禁方式的優點，用戶上機首先通過刷卡門禁，上機用賬號密碼登錄，下機注銷賬號。有關射頻卡的上下機計費操作處理由服務器完成，管理機負責賬號的上機登錄處理，門禁機則智能編排和指引用戶的實驗室和機位。

在各計算機實驗室群的門口置放若干臺刷卡機，欲上機的用戶在進入計算機實驗室前，先在刷卡機上刷卡，該用戶信息就被記錄進與刷卡機相連的計算機中，分配學生上機的機器位置，學生進入相應位置開始上機，等上機完畢，只需在所用的計算機上做下機操作即可。這樣系統根據上下機時間差，再乘以相應費率，得到應扣除的上機費用。此系統比機票精確、方便，設備較簡單，費用也較低。

系統屬于用戶端控制、門禁方式進出、帳號式計費管理系統，能靈活控制管理全校計算機實驗室，實施準確的計費策略，高效的管理方式、并可對數據進行統一分析。

3 校園自助式計算機實驗室群管理系統實現

3.1 系統結構

校園自助式計算機開放實驗室群管理系統是基于網絡控制的C/S和B/S聯合架構模式，采用三層交換和安全技術設計，將整個系統的軟件、硬件和控制高效的結合成一套聯動的系統。系統底層采用匯編語言，Windows平臺下采用優秀的前端工具Delphi7.0開發環境，動態服務頁制作系統ASP.net和靈活易用的Microsoft SQL Server 2000開發。系統使用IC卡、射頻卡、磁卡、條形碼卡或與一卡通對接的方式，控制端采用刷卡門禁、電源控制或密碼用戶驗證的方式。

服務層采用SQL Serve、數據庫及XML和OPENXML技術。對數據采用集中式和分布式處理相結合的策略，充分利用分布式數據庫的優點，結合本地暫存、批量發送的數據傳送方式，提高了系統的可擴展性，解決了處理中的瓶頸問題。

中間層一方面通過SQLOLEDB通用標準接口與數據庫實現通訊，一方面開放IIS服務和SOCKET套接字，提供標準的WEB瀏覽和網絡三層的SOCKET通訊接口。利用快照復制技術，較好的實現了數據復制部署。

3.2 系統主要模塊功能實現

(1)刷卡客戶端。

通過多接口的讀寫模塊可以從IC卡、射頻卡、磁卡、條形碼卡或校園卡讀取信息進行身份驗證，并根據數據庫相關信息為學生分配設備或資源。刷卡端同時與電子門禁、電源控制和用戶密碼驗證部分相連，可以完成自動電子開關門鎖，啟動相關設備等功能。

(2)實驗室管理控制臺。

顯示并控制實驗室狀態，顯示并控制設備或資源狀態、學生實驗信息，包括實驗室開放、維護、關閉，設備正在使用、使用結束、調整、維護、日志查詢。與客戶端的遠程通訊，對實驗室每臺設備或資源進行遠程控制、采集信息、發布信息、收集物理地址、啟用控制，更新控制等操作；與調度子系統的對接，完成課表信息的讀取，自動分配預約設備及預約時間，并生成預約明細表。

(3)實驗室客戶端。

客戶端支持DOS，Windows98，Windows 2000，XP等操作系統。采用了進程監控、鎖屏、線程注入等技術，可以保證與客戶端的實時通訊，而又不影響設備的正常操作。客戶端服務程序可以根據設備的物理地址按照用戶要求自動設置網絡IP地址，并可實現自動更新、修改密碼、設備使用日志查詢等功能。

(4)學生查詢端。

讀取校園卡信息，基于B/S模式查詢用戶個人使用設備和資源的情況，消費情況。生成分析圖表，用于指導學生的實踐。

(5)系統查詢分析端。

查詢每個實驗室的狀態，每個用戶的狀態，并可對每個實驗室的設備利用情況進行綜合分析，對單個用戶及群用戶進行分析，用于指導學生的實踐和實驗室建設。

(6)后臺服務進程。

數據庫三層技術的中間層，完成與客戶端和管理控制臺及數據庫間的數據通訊。采用中間層可以大大提高數據庫的安全性，同時自動即時的對數據庫相關信息的狀態進行分析和調整，服務進程同時具有定時備份數據庫，定時掃描網絡等功能。

(7)觸摸屏式自助轉賬機。

讀取校園卡信息，驗證身份后提示用戶輸入要轉入的金額，將一卡通中的金額轉入實驗室賬戶中，并在實驗室數據庫中生成相應的時長。

(8)實驗室排課子系統。

系統主要支持課表的智能化錄入和維護，生成課表的統計曲線圖，并生成支持二次設計的各種報表。

①課表維護：對于實驗室的課表進行錄入、維護和各種批量操作的功能。還附加了人數統計，課時統計等功能。

②課表錄入：基本實現了無鍵盤錄入方式。可以只借助鼠標完成主體信息的錄入。

③課表打印：功能強大的可定制課表打印模塊，可以讓你在自動生成的報表上再次修改，并可保存模板。

3.3 實施流程

(1)學生到刷卡機上刷卡進行身份驗證。對接專用POS機對校園卡進行校對黑名單。不成功，傳給PC機錯誤信息，退出流程。

(2)POS機取出卡內信息，傳給PC機。

(3)PC機通過卡號，在計算機實驗室數據庫中查找該用戶，如果不存在該用戶，將該用戶送入新用戶清單，待處理，并退出流程。

(4)查找該用戶是否有欠款記錄，如果欠款，刷卡機通知POS扣除卡內相應金額(自動控制)，待POS機返回確認信息后清除欠款，同時生成消費記錄。

(5)進入計算機實驗室刷卡流程。

3.4 系統配置要求

(1)服務器環境要求。

硬件：Pentium MMX200處理器\\64M內存\\剩余300M硬盤空間\\l0K網卡

軟件：Windows NT4.0以上的版本，SQL Server2000

(2)刷卡、管理端環境要求。

硬件：Pentium 133處理器\\32M內存\\剩余100M硬盤空問\\l0K網卡\\讀卡器

軟件：Windows 2000

(3)自助轉賬機。

硬件：Pentium133處理器\\32M內存\\剩余100M硬盤空間\\l0K網卡\\讀卡器\\觸摸屏

軟件：Windows2000

使用開放式計算機實驗室管理系統好處協助工人員進行課表編排，并實時生成各種分析曲線圖。

參考文獻

[1]劉曉強.校園網環境下計算機實驗室群自動管理系統的實現與應用[J].中山大學學報，2004，(3).

[2]柳春芳.淺析高校公用計算機實驗室管理模式[J].實驗教學與儀器，2004，(4).

[3]袁曉梅.談高校計算機實驗室的智能化管理[J].福建電腦，2005，(9).