基于Web的國家重點實驗室信息管理系統構建研究

[摘 要] 本文介紹了國家重點實驗室管理的基本內容，通過分析國家重點實驗室信息管理系統的功能需求，提出了實驗室信息管理系統的功能結構組成。借助B/S結構的分析，闡述了基于Web的國家重點實驗室信息管理系統構建的基本原理、技術和方法。

[關鍵詞] Web;實驗室;信息管理系統; B/S結構

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 18 . 034

[中圖分類號]TP315;G482 [文獻標識碼]A [文章編號]1673 - 0194(2010)18- 0079- 03

國家重點實驗室是我國基礎研究和應用研究的高水平研究平臺，是國家科技創新體系的重要組成部分，它在承擔國家科技研究重大項目，培養國家科技人才，開展高水平學術交流，建立科技儲備，滿足經濟和社會不斷發展的需求，為國家宏觀決策提供科技依據等方面起到了不可替代的作用。經過幾十年的發展，我國國家重點實驗室的規模和數量都有了很大的發展，國家重點實驗室的管理正逐步朝著網絡化、信息化的方向發展，科技部、教育部對于國家重點實驗室的管理要求也在不斷地加強。同時，伴隨著實驗室的不斷發展，實驗室人員、經費投入的增加，實驗室的管理日益繁雜，傳統的實驗室管理手段已不能適應實驗室的管理需要，為此，開發一套基于Web的國家重點實驗室信息管理系統，對于提高實驗室管理效率、實現實驗室無紙化辦公具有非常現實的意義。

一、實驗室信息管理系統功能需求分析

實驗室信息管理系統作為一個實驗室管理工具，一方面，實驗室管理人員利用此系統可以實現高效快捷的管理任務，實驗室研究人員也可以通過此系統加強橫向交流，提高工作效率;另一方面，此系統還是上級主管部門及其他相關人員了解本實驗室動態的一個窗口。在已公布的國家重點實驗室名單中，依托高校建設的國家重點實驗室占有很大的比例。與依托其他單位的國家重點實驗室相比，這些實驗室一方面承擔著國家科技研究重大項目，另一方面還要承擔高校學科發展的任務。根據《國家重點實驗室建設與管理暫行辦法》的規定，已建成的國家重點實驗室需要根據科技部、教育部的安排，定期進行實驗室相關資料、數據的收集與報表統計，并接受科技部、教育部組織的專家進行的評估。同時，依托高校建設的實驗室也是學校發展相關專業學科，培養高層次人才的重要平臺。因此，實驗室的管理必須結合學校專業學科建設、科學技術研究及人才培養等多方面的工作。

根據上述要求，實驗室的管理主要涉及日常管理、人才培養、科研項目管理、成果管理、學術交流等方面。

首先，在日常管理活動中，實驗室人員的管理占據著比較重要的地位，實驗室的綜合實力實際上是通過實驗室的優秀研究團隊來體現的。實驗室人員的管理不僅涉及實驗室固定的科研人員，還包括來實驗室進行交流訪問的流動客座人員。在實驗室完成國家重大科研項目的同時，實驗室每年都會招收大量的碩士、博士研究生，這些研究生也是實驗室科研團隊的重要組成。此外，日常管理活動還包括實驗室日常辦公活動的管理，如實驗室、會議室的使用安排，實驗室耗材的采購與領用，碩士、博士研究生的進校與離校管理，設備與家具的管理，會議通知、公告、實驗室動態等的管理。其次，國家重點實驗室承擔著國家重大科研項目，這些項目不僅有國家級、省部級的縱向項目，同時還有一些大中型企業的橫向研究項目及國際間合作項目，各個項目的申報，進展與結題都涉及大量的文檔資料需要進行管理。從經費使用方面來看，不同來源的項目經費有著不同的使用開支范圍要求，為此必須在經費使用上嚴格管理，保證經費按預算要求合理使用。第三，根據科技部、教育部的要求，實驗室的成果必須按年度進行匯編，為此需要進行論文、專著及專利的統計與管理。根據論文的級別與發表類型，需要把論文分為國際期刊、國際會議、國內期刊和國內會議4個類別，發明專利需要劃分為發明專利與實用新型專利，同時還得區分專利受理與專利受權等情況。第四，作為一個開放的實驗室，實驗室每年都會有眾多的國內外研究人員來實驗室講學，進行學術交流，根據國家重點實驗室管理要求，實驗室還必須定期對外提供開放課題的申請。

上述這些實驗室的管理活動工作量大，涉及面廣，必須依據系統性、相關性的原則進行統一組織、統籌規劃，以設計出功能明確、易于使用的信息管理系統功能結構。

二、系統功能結構分析與數據庫設計

1. 功能結構

根據國家重點實驗室的管理要求，通過分析實驗室的主要管理內容，實驗室的管理功能主要包括日常管理、科研管理、成果及學術交流管理等幾大塊。其中日常管理涉及的內容最多，其中實驗室的人員管理相對復雜，包括實驗室固定人員、流動客座人員、研究生等的管理，可以單獨作為一個功能模塊。由此，我們可以將國家重點實驗室信息管理系統的主要功能結構按其所需功能劃分為六大功能模塊，其功能結構如圖1所示。

系統管理:主要實現實驗室基本信息的設置，后臺管理人員設置，實驗室系統數據的備份與恢復。

日常管理:日常管理主要包括實驗室動態信息的添加，重要通知與公告的發布，實驗室耗材的采購錄入與領用輸入，設備的添加與管理，實驗室研究生招生信息的管理等。

人員管理:主要包括實驗室固定人員的添加與管理、流動人員管理、研究生管理、學術委員會人員管理。

科研管理:包括縱向項目管理、橫向項目管理、開放課題與自主課題、國庫經費管理。

成果管理:具體內容可包括著作管理、論文管理、獲獎管理、專利管理、成果轉化等。

學術交流:主要內容包括出國訪問管理、來華交流管理、學術會議管理。

2. 數據庫設計

考慮到實驗室信息管理系統功能結構較為復雜，在數據庫系統的選擇上，可考慮Access、SQL Server等企業級數據庫系統。根據以上功能模塊的劃分，系統數據庫可分為如下幾類:

(1) 基礎數據庫:主要包括系統管理員表、系統菜單表、實驗室基本信息表。

(2) 日常管理數據庫:包括人員表、耗材表、設備表、實驗室新聞與公告表等。

(3) 科研數據庫:包括科研項目表、自主課題與開放課題表及經費收支表。

(4) 成果數據庫:主要包括著作表、論文表、專利表等。

(5) 學術交流數據庫:主要包括學術報告與學術會議表等。

根據實驗室報表統計要求，這5類數據庫之間相對獨立，根據需要，各數據庫之間及數據庫內部各表之間可建立一對一或一對多的關聯，以保證數據的完整性。

三、系統運行平臺的構建

1. 系統結構設計

系統結構反映信息系統內部各部分之間的內在聯系，是系統內部各要素之間以何種方式進行聯系并協同工作的具體形式。不同的系統結構在系統的穩定性、開放性、易使用性等方面有著不同的特點。從軟件所采用的系統結構的發展來看，最早的結構是單機結構，一個系統所需的各種應用均在一臺計算機上完成。后來出現的文件服務器結構可以將與應用有關的數據保存在專用的服務器上，以保證數據的安全。隨著應用的復雜化及計算機網絡的興起，客戶端/服務器(Client/Server，C/S)系統結構逐漸流行起來，這種結構可以將一個完整的應用分散在客戶機和服務器上完成，在一定程度上提高了系統的性能。特別是近些年來，隨著Internet的進一步發展，借助HTTP協議，在統一的客戶端瀏覽器上就可以實現大部分的網絡應用，傳統的不同的客戶端應用程序逐漸被統一的客戶端應用程序——瀏覽器所代替，瀏覽器/服務器(Browser/Server，B/S)結構逐漸占據了系統開發的主流地位。B/S結構在客戶端采用統一的Web瀏覽器，一方面可以簡化系統開發的工作量，另一方面，針對不同的網絡應用，C/S結構必須學習不同客戶端軟件的使用方法，而B/S結構統一的客戶端瀏覽器則簡化了用戶的操作。根據需要B/S結構的服務器端還可進一步劃分為Web服務器、應用服務器及數據庫服務器形成多層結構。B/S結構如圖2所示。

在B/S結構中，用戶根據需要可以通過各種終端應用設備，借助HTTP協議方便地通過Internet或Intranet訪問Web服務器上的應用，作為響應，Web服務器則返回統一的、可由瀏覽器解釋轉換的標準hTML頁面。Web服務器一般可采用IIS或Apach等流行的Web服務器軟件來構建。IIS一般運行于Windows平臺，內置ASP或ASP.NET動態服務器主頁技術，易于構建。Apach一般運行于Linux或Unix平臺，借助JSP或PHP可以獲得很好的安全支撐。后臺的數據庫服務器根據需要可以采用Access、SQL Server、Mysql或Oracle等數據庫系統。對于大型、復雜的事務處理，還可以在Web服務器和數據庫服務器之間搭建應用服務器，專門進行高效的應用邏輯事務處理。

2. 開發環境與技術

根據實驗室現有的應用系統應用狀況，實驗室信息管理系統的開發一般可以在Windows Server 2003操作系統之下進行，以.Net Framework SDK為開發平臺，采用Microsoft SQL Server 2005為后臺數據庫。在Web服務器軟件的選擇上，基于與Windows Server 2003操作系統的有效集成，可以采用系統自帶的IIS 6. 0。在開發技術方面，ASP.NET是微軟推出的用于Web產品開發的ASP產品的后續版本，它致力于為Internet應用程序的開發提供一種功能豐富和靈活的環境，借助通用語言運行環境(Common Language Runtime，CLR)，使用ASP.NET的開發人員可以選用VB.NET、C#、J#.NET等任何一種.NET語言，極大地方便了開發人員。同時，作為 .NET框架的一部分，ASP.NET的程序開發人員可以直接調用類庫中的各種類型進行Web表單設計，簡化Web頁面設計，提高開發效率，設計出更加復雜的應用系統。

四、結束語

實驗室信息管理系統作為對國家重點實驗室進行有效管理的一種手段，在實驗室不斷創新發展的過程中有著重要的作用。作為當前主流的系統結構，基于Web的B/S結構的實驗室信息管理系統在客戶端就可以直接通過IE等瀏覽器進行訪問。通過權限設置，不同層次的訪問人員可以實現不同的訪問應用。同時，借助信息管理系統，實驗室的管理人員還可以方便、高效、快捷地進行相關數據的錄入、查詢及報表統計，提高管理效率，推動實驗室管理的科學化、網絡化、規范化和信息化建設。

主要參考文獻

[1] 中華人民共和國科學技術部，中華人民共和國財政部.國家重點實驗室建設與運行管理辦法(國科發基[2008]239號)[S].2008.

[2] 牛寶濤，丁曉玲，段旭光，徐偉平. 基于網絡平臺(WEB)的國家重點實驗室信息管理系統管理模塊的分析與設計[J]. 實驗技術與管理，2004(5).

[3] [美]Matthew MacDonald. ASP.NET完全手冊[M]. 北京:電子工業出版社，2003.