基于GIS的高校機(jī)房管理信息系統(tǒng)構(gòu)建

李恒凱，陳優(yōu)良，鄧凱

(江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，江西贛州 341000)

1 引言

隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大和機(jī)房配置成本的降低，校園內(nèi)機(jī)房數(shù)量不斷增加，機(jī)房規(guī)模不斷擴(kuò)大。計(jì)算機(jī)機(jī)房由小規(guī)模、封閉式、單一功能，向大規(guī)模、開放式、多功能方向發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)房管理模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高校機(jī)房管理的需要，為此，張德時(shí)［1］提出一種網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案;宋建松［2］、王巍?。?］、黃藝［4］分別結(jié)合所在單位機(jī)房管理的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了實(shí)用化的機(jī)房管理系統(tǒng)軟件。這些研究豐富了機(jī)房信息化管理的內(nèi)容，但無法實(shí)現(xiàn)對機(jī)房設(shè)備空間位置關(guān)系和設(shè)備信息的圖文一體化管理，系統(tǒng)操作復(fù)雜。本文借鑒岳文輝［5］、任升蓮［6］系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，并結(jié)合當(dāng)前高校機(jī)房管理的實(shí)際情況，將GIS引入機(jī)房管理信息系統(tǒng)構(gòu)建中，發(fā)揮GIS的管理、查詢、定位及分析功能，有效解決了機(jī)房管理中機(jī)房設(shè)備的顯示、定位、統(tǒng)計(jì)、分析等問題。開發(fā)的系統(tǒng)不僅操作簡單、直觀、方便，并具有智能化、圖形化、人性化等特點(diǎn)，為高校機(jī)房管理信息化提供了一種實(shí)用方法，具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值。

2 系統(tǒng)特色

2.1 實(shí)現(xiàn)機(jī)房管理以圖管機(jī)

傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)以目錄的形式對機(jī)房信息進(jìn)行管理，當(dāng)機(jī)房內(nèi)機(jī)器數(shù)目很多時(shí)，這種管理方式的操作復(fù)雜、不直觀、難以維護(hù)的缺點(diǎn)就日益突出。采用GIS進(jìn)行管理，機(jī)房內(nèi)每臺(tái)電腦都在機(jī)房平面圖有精確的位置，并利用這個(gè)位置對電腦的相關(guān)信息進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)以圖管機(jī)。要查詢某臺(tái)電腦信息，直接在地圖上雙擊該電腦圖標(biāo)即可。同時(shí)，可以在地圖上對電腦進(jìn)行添加、刪除、配置更新等操作，從而有效避免數(shù)據(jù)庫中記錄和實(shí)際不一致的問題，提高管理的安全性。

2.2 實(shí)現(xiàn)多樣化的查詢方式

相對于傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)查詢方式的多樣化。主要提供了如下查詢方式:①圖查屬性，直接在地圖上點(diǎn)擊電腦圖標(biāo)查詢該電腦的詳細(xì)信息，如電腦的軟硬件配置信息、最近使用該電腦的用戶、電腦歷史故障信息等;②拓?fù)洳樵?利用GIS提供的拓?fù)浞治龉δ?，查詢某根網(wǎng)線所連接的電腦和交換機(jī)接口或某個(gè)電腦做連接的網(wǎng)線，并結(jié)合系統(tǒng)提供的專家知識(shí)庫進(jìn)行故障分析處理;③屬性查圖，通過電腦的屬性信息，在機(jī)房平面圖上高亮顯示對應(yīng)的電腦。如查詢安裝有某款軟件的電腦，在機(jī)房平面圖上裝有該軟件的電腦都會(huì)高亮顯示。

2.3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可視化

能對機(jī)器的故障狀況、上機(jī)記錄、機(jī)器軟硬件配置情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果以GIS專題圖形式在機(jī)房平面圖上顯示，使管理者從宏觀上了解機(jī)器的狀況，進(jìn)而能更有效的對機(jī)房進(jìn)行管理。

2.4 可視化機(jī)房監(jiān)控

管理員還可以利用系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，監(jiān)控學(xué)生使用機(jī)器的情況，開啟監(jiān)控，安裝在客戶電腦上的機(jī)房管理客戶端監(jiān)控程序會(huì)定時(shí)掃描該電腦進(jìn)程，若發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)程，如游戲進(jìn)程，就會(huì)采用對客戶電腦抓屏的方法，并在管理端該電腦對應(yīng)圖標(biāo)上閃爍顯示報(bào)警信息，并彈出抓屏圖片，管理員通過查看圖片，進(jìn)一步證實(shí)用戶做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，如玩游戲，管理員可以向用戶發(fā)送消息進(jìn)行提醒，必要時(shí)根據(jù)需要強(qiáng)制登錄用戶下機(jī)。

3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)需求分析

機(jī)房管理系統(tǒng)開發(fā)是為了滿足高校特別是各專業(yè)對于機(jī)房管理的需求，因此該系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)應(yīng)該從實(shí)際需求出發(fā)，而在高校的機(jī)房使用中，主要的需求有如下幾個(gè)方面:①上機(jī)管理，能夠創(chuàng)建用戶、管理用戶，滿足機(jī)房上機(jī)登錄，解決上機(jī)的沖突和資源的浪費(fèi)。②教學(xué)管理，能夠?qū)虢虒W(xué)安排、能夠安排臨時(shí)預(yù)約上機(jī)、能夠在教學(xué)中掌握上機(jī)的動(dòng)態(tài)情況。③機(jī)房設(shè)備管理，能夠在地圖上添加、刪除、查詢設(shè)備及設(shè)備相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)以圖形來管理設(shè)備，并能實(shí)現(xiàn)對報(bào)廢設(shè)備相關(guān)信息的管理和查詢。④數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，能對機(jī)器的狀況、上機(jī)記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以GIS專題圖形式顯示。⑤數(shù)據(jù)輸入輸出，能將需要的信息如實(shí)驗(yàn)課表、學(xué)生名單方便輸入系統(tǒng)，也能將系統(tǒng)里的信息方便導(dǎo)出并保存為常用文檔，方便對數(shù)據(jù)進(jìn)一步的利用。

3.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是在局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的，采用C/S模式，構(gòu)建于分布式數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。服務(wù)端軟件安裝于機(jī)房管理員或教學(xué)電腦上，采用GIS技術(shù)作為系統(tǒng)平臺(tái)，主要完成機(jī)房上機(jī)管理、設(shè)備維護(hù)、教學(xué)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及輸出等日常的機(jī)房管理工作。學(xué)生端軟件安裝于機(jī)房學(xué)生電腦上，主要完成對用戶登錄、密碼修改、用戶信息監(jiān)控等工作。服務(wù)端和學(xué)生端之間都通過分布式數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，學(xué)生端向GIS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提交數(shù)據(jù)，服務(wù)端獲取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)從而對客戶端數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。同時(shí)，服務(wù)端和學(xué)生端也能直接進(jìn)行通訊，但權(quán)限不一樣，服務(wù)端軟件能直接對學(xué)生端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，向?qū)W生端發(fā)送指令并在學(xué)生端中執(zhí)行，如對學(xué)生玩游戲時(shí)提出警告、提醒用戶下機(jī)時(shí)間、終止用戶上機(jī)等。而學(xué)生端軟件不能直接控制服務(wù)端，但可以向服務(wù)端發(fā)送信息。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括機(jī)房設(shè)備布局的地圖空間數(shù)據(jù)和各設(shè)備相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)以及機(jī)房管理所涉及的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如上機(jī)課表數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等。由于大部分機(jī)房無設(shè)備布局的地圖數(shù)據(jù)，對于該數(shù)據(jù)需要現(xiàn)場采集，可以用點(diǎn)要素類表示機(jī)房中的各種設(shè)備，點(diǎn)符合的位置表示設(shè)備在機(jī)房的相對位置，用線要素類表示機(jī)房的各種網(wǎng)線、電線的布局，當(dāng)整個(gè)布局圖繪制好后，設(shè)置點(diǎn)符號(hào)為3D符號(hào)，并在3D符號(hào)貼上各種設(shè)備的現(xiàn)場采集圖片，從而獲得美觀實(shí)用的機(jī)房設(shè)備布局地圖。屬性數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集或從機(jī)房管理員處獲得，對于與機(jī)房設(shè)備相關(guān)的部分屬性數(shù)據(jù)，可以直接和設(shè)備要素類一體化存儲(chǔ)。其他屬性數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，以關(guān)鍵字段和地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如故障信息表、配置更新表都和設(shè)備要素類存在著多對一的關(guān)系，這種連接方式能使得數(shù)據(jù)更易于管理。針對機(jī)房管理的需求，數(shù)據(jù)庫中的表設(shè)計(jì)主要有:電腦信息表、用戶信息表、上機(jī)記錄表、教學(xué)安排表、故障信息表、更新信息表、各種統(tǒng)計(jì)信息表。其中更新信息表如表1所示。

配置更新信息表 表1

3.4 系統(tǒng)詳細(xì)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，確定系統(tǒng)的功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

在圖2中，系統(tǒng)被劃分為學(xué)生端模塊和GIS監(jiān)控端模塊。學(xué)生端模塊獨(dú)立于電腦操作系統(tǒng)，通過將該模塊引入多活動(dòng)分區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)。電腦開機(jī)后，自檢正常后引導(dǎo)啟動(dòng)學(xué)生端模塊，彈出登錄界面，輸入驗(yàn)證信息后再啟動(dòng)操作系統(tǒng)，該學(xué)生端模塊在系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行，監(jiān)控電腦狀態(tài)并保持與服務(wù)端的通訊連接。GIS監(jiān)控端依托GIS技術(shù)，對機(jī)房的相關(guān)信息進(jìn)行管理，是系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能模塊。其主要功能包括:

(1)文件管理。主要實(shí)現(xiàn)對制作好的地圖進(jìn)行打開和加載，對修改好的地圖進(jìn)行保存和另存為操作。

(2)信息查詢。該功能用于對當(dāng)前地圖以及數(shù)據(jù)庫中的各種信息，按照管理者的要求進(jìn)行查詢和瀏覽，能夠方便管理者及時(shí)掌握機(jī)房中的各種軟硬件資源信息及業(yè)務(wù)信息。包括電腦屬性、故障記錄、配置更新記錄、教學(xué)安排、上機(jī)記錄、登錄信息等信息的查詢;并結(jié)合GIS的特點(diǎn)，提供了簡單查詢、綜合查詢、點(diǎn)擊查詢?nèi)N查詢方式，能夠方便實(shí)現(xiàn)地圖和屬性信息的交互查詢。

(3)設(shè)備維護(hù)。包括設(shè)備添加、刪除、配置更新、故障維護(hù)等具體功能。設(shè)備添加和刪除功能實(shí)現(xiàn)在機(jī)房地圖中交互式的添加和刪除設(shè)備，同時(shí)相應(yīng)的屬性信息也一起添加和刪除，以保障信息的完整性。配置更新功能主要完成配置更新登記和配置更新記錄管理。故障維護(hù)功能，包括了故障信息登記、故障解決方案和專家信息三個(gè)子功能。故障信息登記，用于管理對發(fā)生故障的電腦進(jìn)行及時(shí)登記，這對以后故障的解決，故障的分析統(tǒng)計(jì)提供了一定依據(jù)。故障解決方案依賴故障信息登記和專家信息先查詢出要解決故障的電腦，在建立或?qū)氲膶＜倚畔⒌那疤嵯驴梢詫＜倚畔⑦M(jìn)行分類或模糊查詢，生成解決方案信息，為管理者解決故障提供幫助。

(4)上機(jī)管理。包含了用戶管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、執(zhí)行下機(jī)、發(fā)送消息等功能。其中用戶管理功能負(fù)責(zé)用戶的創(chuàng)建和用戶的管理，能創(chuàng)建、刪除和修改用戶信息等。下機(jī)處理、登錄處理、發(fā)送消息用于日常和教學(xué)上機(jī)的管理，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控可以掌握機(jī)器的使用動(dòng)態(tài)。

(5)教學(xué)管理。包含了教學(xué)安排導(dǎo)入、預(yù)定上機(jī)、上課模式、上課延時(shí)等功能，教學(xué)安排導(dǎo)入能導(dǎo)入預(yù)定的教學(xué)安排計(jì)劃，預(yù)定上機(jī)能夠?qū)εR時(shí)性的上機(jī)進(jìn)行安排，上課模式、上課延時(shí)便于教學(xué)管理。

(6)統(tǒng)計(jì)分析。包含了故障信息、配置更新、上機(jī)記錄等的統(tǒng)計(jì)。故障信息統(tǒng)計(jì)能統(tǒng)計(jì)出機(jī)房每臺(tái)電腦出現(xiàn)的各種故障次數(shù)，配置更新統(tǒng)計(jì)能統(tǒng)計(jì)出每臺(tái)電腦不同配置更新的次數(shù)，上機(jī)記錄統(tǒng)計(jì)能統(tǒng)計(jì)出每個(gè)用戶在每臺(tái)電腦上的登錄次數(shù)及上機(jī)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)信息以圖表和GIS專題圖的形式進(jìn)行輸出。這些統(tǒng)計(jì)是對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的有效信息挖掘，為機(jī)房管理者了解設(shè)備運(yùn)行情況和用戶情況提供數(shù)據(jù)支持。

(7)數(shù)據(jù)輸入輸出。數(shù)據(jù)輸入包含了專家信息的導(dǎo)入和教學(xué)安排導(dǎo)入，支持Excel和Access數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。數(shù)據(jù)輸出包含了配置更新信息輸出、教學(xué)安排輸出、故障信息輸出、上機(jī)記錄信息輸出。能對將各種信息輸出為Word或Excel文檔，方便管理者對數(shù)據(jù)進(jìn)一步的利用。

4 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，以ArcEngine作為GIS軟件平臺(tái)，以C#2008作為編程語言，以SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，以江西理工大學(xué)地理信息機(jī)房的相關(guān)數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)，編程開發(fā)了地理信息機(jī)房管理信息系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，下面對該系統(tǒng)的幾個(gè)典型應(yīng)用作簡要介紹。

(1)日常上機(jī)管理。主要對上課之外的學(xué)生自由上機(jī)進(jìn)行管理，點(diǎn)擊系統(tǒng)上機(jī)管理菜單下的登錄信息，可以查看系統(tǒng)的登錄用戶，登錄用戶所在電腦高亮顯示，并顯示登錄學(xué)生的真實(shí)姓名。管理員可以向登錄的用戶或機(jī)器發(fā)送消息，與用戶進(jìn)行交流或?qū)τ脩暨M(jìn)行提醒，如圖3所示。管理員也可以根據(jù)需要對一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行登錄，登錄使用缺省的賬號(hào)，在地圖上點(diǎn)擊要登錄機(jī)器圖標(biāo)，然后選擇登錄到該機(jī)器，即可對該電腦進(jìn)行控制。管理員還可以利用系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，監(jiān)控學(xué)生使用機(jī)器的情況，系統(tǒng)界面如圖4所示。管理員還能對上機(jī)情況記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和輸出，以便班主任或?qū)I(yè)教師了解所在班級(jí)的學(xué)生上機(jī)情況。

圖3 對用戶提醒界面示意圖

圖4 屏幕監(jiān)控界面

(2)教學(xué)上機(jī)管理。要管理教學(xué)上機(jī)首先必須有教學(xué)安排，系統(tǒng)提供導(dǎo)入教學(xué)安排功能以方便上機(jī)管理前先導(dǎo)入教學(xué)安排數(shù)據(jù)。開始上課時(shí)，教師選擇啟動(dòng)上課模式窗口，選擇上課班級(jí)，輸入上課時(shí)段，選擇斷開網(wǎng)絡(luò)連接，確認(rèn)后，啟動(dòng)上課模式。啟動(dòng)上課模式后，在該時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前登錄用戶是否屬于該班級(jí)學(xué)生，如果不是將自動(dòng)讓其下機(jī)，如果同時(shí)選擇斷開網(wǎng)絡(luò)連接，將使當(dāng)前局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)斷開，可以滿足某些教學(xué)要求。同日常上機(jī)一樣，教師可以查看學(xué)生上機(jī)的登錄情況，了解哪些學(xué)生在上機(jī)，哪些學(xué)生缺課，還可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能監(jiān)控學(xué)生上機(jī)情況，學(xué)生可以和老師相互發(fā)送信息。如果老師需要延長教學(xué)上機(jī)時(shí)間，或者有時(shí)為了給學(xué)生留出保存數(shù)據(jù)的時(shí)間，可以通過上課延時(shí)功能，輸入延長時(shí)間進(jìn)行時(shí)間延長。

(3)機(jī)房設(shè)備維護(hù)。通過地圖窗口可以方便添加、刪除和更新電腦，實(shí)現(xiàn)以圖管機(jī)，圖機(jī)信息一體化存儲(chǔ)。更新電腦配置界面如圖5所示?？梢酝ㄟ^按電腦編號(hào)、更新類別和更新時(shí)間三種方式查看機(jī)房電腦更新記錄，并可對更新情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和輸出，生成統(tǒng)計(jì)專題圖和打印報(bào)表。如果某臺(tái)電腦發(fā)生故障，可以對故障信息進(jìn)行登記，將信息保存到數(shù)據(jù)庫中以方便對故障電腦進(jìn)行集中處理。通過查看故障電腦功能，能了解哪些機(jī)器的故障還未得到解決，并可在地圖上定位故障電腦，并瀏覽相關(guān)故障信息。

通過故障解決方案功能獲取故障處理的專家信息，輔助管理員進(jìn)行故障處理。首先，查詢出你想要解決的故障記錄，在四種查詢方式中選擇一種查詢方式，雙擊故障信息瀏覽的數(shù)據(jù)框中要解決的一條故障記錄，該條故障記錄中故障類別和故障描述將在專家信息中查詢相應(yīng)的解決方案，并顯示故障的解決意見。故障解決方案界面如圖6所示。

圖5 配置更新

圖6 故障解決方案界面

5 結(jié)語

隨著高校對機(jī)房利用水平和層次的不斷提高，對于機(jī)房管理的要求也會(huì)相應(yīng)提高，而如何去開發(fā)出更加合理，更加人性化的機(jī)房管理系統(tǒng)將會(huì)是我們不得不去思考的問題。本文基于GIS技術(shù)構(gòu)建的機(jī)房管理系統(tǒng)，經(jīng)過應(yīng)用實(shí)踐表明，該系統(tǒng)既具有一般的機(jī)房管理信息系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的優(yōu)勢，也發(fā)揮了GIS人性化的圖形界面操作、查詢輸出方式多樣、系統(tǒng)開發(fā)簡潔高效等優(yōu)點(diǎn)。為高校機(jī)房的信息化管理探索了一條新的途徑，具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值。

［1］張德時(shí).高校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.中國電化教育，2010(277):119～123

［2］宋建松.高校機(jī)房管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.天津:天津大學(xué)，2007

［3］王巍巍.機(jī)房管理軟件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)［D］.長春:吉林大學(xué)，2008

［4］黃藝.機(jī)房信息化管理系統(tǒng)［D］.西安:電子科技大學(xué)，2009

［5］岳文輝，虞乃而，吳健平等.基于GIS儀器共享平臺(tái)的建設(shè)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(6):178～182

［6］任升蓮，許娟，張志茂等.基于WebGIS的實(shí)驗(yàn)室資源管理系統(tǒng)開發(fā)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(3):198～201