基于B/S的實驗室EIMS分析與設計

摘 要： 根據我國航空科技重點實驗室設備管理的現狀，結合實際需求，分析傳統(tǒng)模式下的實驗設備管理的優(yōu)點和缺點，同時對系統(tǒng)體系架構進行研究與分析，利用結構化生命周期開發(fā)方法，采用UML統(tǒng)一建模語言對系統(tǒng)開展需求分析與詳細設計，建立用例模型，靜態(tài)模型并完成該系統(tǒng)的數據庫設計，最終在Java Web開發(fā)平臺及SSH2架構下，實現基于B/S的實驗室設備信息管理系統(tǒng)（EIMS）。系統(tǒng)測試結果表明該系統(tǒng)實現了基本功能，具有一定的實用價值，能夠節(jié)省實驗資源開支，全面有效提升實驗室設備的使用效率。最后，就系統(tǒng)開發(fā)過程中遇到的問題給出結論，并對日后系統(tǒng)完善與改進提出展望。

關鍵詞： B/S； UML； MIS； 實驗設備管理系統(tǒng)

中圖分類號： TN710?34； TP311 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）17?0155?04

0 引 言

1967年美國明尼蘇達州創(chuàng)建了世界上第一個MIS學科課程[1]，使信息系統(tǒng)管理進入了科學研究領域。MIS（Management Information System，管理信息系統(tǒng)）是一個由人、計算機及其他外圍組成的能進行信息的收集、傳遞、存貯、加工、維護和使用的系統(tǒng)[2]。通過開發(fā)MIS系統(tǒng)，可以充分利用現代計算機及網絡通信技術實現對信息的加工處理、并編制各種信息資料及時提供給相關工作人員，使其進行決策時作有效參考，從而提高管理水平及工作效率。

目前，我國某航空科技重點實驗室設備信息的收集、錄入、調取及使用主要依賴于傳統(tǒng)手工操作和老舊電子辦公系統(tǒng)，同時，實驗室設備信息管理工作量大且用戶較多，地點分散，使用戶之間信息交流、傳遞很慢，導致相關技術人員在工作過程中不能快速獲取信息并進行有效的分析與使用。因此，為避免不必要的人力、物力和提高工作效率，及時準確地獲取設備信息資料，以適應飛速發(fā)展的航空科技事業(yè)。作為其中的技術人員有必要針對目前實驗室設備管理的現狀及實際需求，結合MIS的發(fā)展趨勢，進行全面科學的調查與分析，探索一條適合我國航空科研、生產和管理特點的MIS建設之路。

1 系統(tǒng)開發(fā)方法概要

鑒于MIS的組織與建設是一項系統(tǒng)工程，開發(fā)方法的選擇很重要。

開發(fā)MIS的具體方法很多，一般大致可分為結構化方法、Jackson方法、維也納開發(fā)方法（VDM）及面向對象開發(fā)方法等。其中結構化方法是使用最早，時間最長、應用最廣的開發(fā)方法。它是根據某種原理，使用一定的工具，按照特定步驟進行開發(fā)。結構化方法總的指導思想是自頂而下、逐步求精，基本原則是分解與抽象[3]。與之相適應的軟件生存周期模型是瀑布模型。軟件生存周期模型借用工程中產品生存周期的概念而得來的。它是指一個軟件從提出開發(fā)要求開始直到該軟件報廢為止的整個時期[3]。其形猶如瀑布流水一樣，如圖1所示。適合于功能和性能明確、完整、無重大變化的軟件開發(fā)[3]。

本文將采用這種較為流行的結構化方法，將整個開發(fā)過程分為若干階段，結構化、模塊化地對系統(tǒng)生命周期進行自上而下的分析與設計。

采用UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語言）對系統(tǒng)進行需求分析，建立用例模型，活動圖，類圖等，將復雜的系統(tǒng)設計問題簡單化，即對軟件系統(tǒng)進行可視化處理、構造和文檔化，實現對系統(tǒng)的理解、設計、瀏覽、配置、維護和信息控制。

2 系統(tǒng)分析

2.1 功能結構分析

實驗室設備信息管理系統(tǒng)，簡稱EIMS（Equipment Information Management System）。實驗室設備主要針對使用頻繁的傳感器和作動筒兩種。EIMS系統(tǒng)設置前、后臺。

前臺功能主要包括系統(tǒng)登陸、傳感器信息處理和作動筒信息處理三種功能，其中傳感器信息處理功能包括對傳感器信息的查詢、調取及對傳感器候選列表信息的處理，作動筒信息處理功能包括作動筒信息查詢、調取及作動筒候選列表信息處理。

后臺功能包含用戶管理和設備信息維護。用戶管理功能是對用戶身份進行驗證與管理，設備信息維護是指對傳感器及作動筒數據信息庫進行添加、修改及刪除。EIMS的前臺和后臺功能結構分別如圖2，圖3 所示。

2.2 用例圖分析

用例圖分析是使系統(tǒng)功能從抽象到具體的過程，逐步實現軟件的可理解性與可操作性。例如，EIMS頂層用例圖如圖4所示，傳感器子系統(tǒng)用例圖如圖5所示。

圖4中角色分為用戶和管理員。用戶執(zhí)行三種功能：系統(tǒng)登錄、傳感器信息處理及作動筒信息處理；管理員執(zhí)行兩種功能：用戶管理和設備信息維護。

圖5為傳感器子系統(tǒng)用例圖。用戶角色執(zhí)行三種功能，包括傳感器參數信息查詢、傳感器信息調取及傳感器候選列表信息處理。

2.3 動態(tài)活動圖分析

在用例圖的基礎上建立相應活動圖。例如，傳感器信息查詢活動圖如圖6所示。用戶調取指定傳感器信息進入候選列表，即創(chuàng)建候選列表活動圖如圖7所示。管理員活動圖如圖8所示。

圖6中傳感器查詢方式分為兩種，即傳感器編號與量程兩種。查詢結果為要求有效期內的參數信息。

圖7中首先查看傳感器信息是否屬于“已使用”狀態(tài)，如果“已使用”，則返回，若處于“未使用”狀態(tài)，則加入候選列表，此時可選擇進入已經建立的候選列表或新建候選列表，若候選列表已經建立，則選定候選列表，否則新建候選列表。傳感器信息成功調取進入候選列表的同時，傳感器源信息狀態(tài)更改為“已使用”狀態(tài)。

圖8中管理員可對設備信息進行創(chuàng)建、查詢、刪除及修改。

2.4 靜態(tài)模型

根據系統(tǒng)需求，建立系統(tǒng)關系類圖，進一步明細類之間的關系。如圖9所示。

EIMS系統(tǒng)中分為五種類，類名分別為：SysAdmin（系統(tǒng)管理員）、Client（用戶）、Sensor（傳感器）、Actuator（作動筒）和Order（候選列表）。

3 系統(tǒng)設計

3.1 數據表結構設計

系統(tǒng)采用MySql數據庫。根據項目需求建立數據信息表，分為用戶、管理員、傳感器、作動筒及候選列表五種數據信息表。分別對應保存用戶類、管理員類、傳感器類、作動筒類及候選列表類信息。例如，表1用來保存用戶（Client）數據信息表。表2用來保存?zhèn)鞲衅餍畔⒈怼?/p>

3.2 界面設計

應用JSP技術，開發(fā)系統(tǒng)與用戶交流的界面。界面分為前、后臺界面及各種功能操作界面，主要包括用戶和管理員登入界面以及傳感器信息查詢、傳感器信息調取、傳感器候選列表信息處理、作動筒信息查詢、作動筒信息調取以及作動筒候選列表信息處理等功能操作界面。前臺，即用戶登入界面如圖10所示。

3.3 系統(tǒng)架構設計

一般來講，MIS系統(tǒng)的開發(fā)主要有兩種架構模式：C/S架構和B/S架構。

C/S（Client/Server）結構，即客戶機和服務器結構。由客戶機與服務器兩部分構成。數據管理由服務器實現，服務器將數據提交給客戶端，客戶端將數據進行計算并將結果呈現給用戶。客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。它的開發(fā)成本較高，兼容性差，要求技術人員的專業(yè)水準較高。

B/S（Browser/Server）結構，即瀏覽器和服務器結構。隨著網絡技術的發(fā)展，很大程度上簡化了客戶端，所有的應用邏輯都集中在服務器。B/S的分布性特點，可以實現隨時隨地查詢、瀏覽等業(yè)務，通過增加網頁即可實現業(yè)務擴展和共享。局域網建立B/S結構，能有效地保護數據平臺和管理訪問權限，服務器數據庫也很安全[4]。

根據航空科技重點實驗室的設備使用現狀，對系統(tǒng)選擇采用基于B/S的體系結構模式，可以較大程度節(jié)約開發(fā)成本，系統(tǒng)維護人員在服務器端完成系統(tǒng)的日常維護，提升系統(tǒng)運行效率。

3.4 系統(tǒng)實施設計

在系統(tǒng)實現中，盡管使用傳統(tǒng)的JSP+JavaBean+Servlet（見圖11）能開發(fā)出功能強大的Java Web應用，但在團隊開發(fā)過程中難以規(guī)范和統(tǒng)一，艱巨的Bean管理任務，使其優(yōu)越性明顯遜于SSH2框架（Struts2.1+Spring3.0+Hibernate3.3）[5]。

Struts具有組件的模塊化、靈活性和重用性的優(yōu)點，同時簡化了基于MVC的Java Web應用程序開發(fā)，規(guī)范和統(tǒng)一了整個開發(fā)過程，大大提高了Java Web的開發(fā)效率（如圖12所示），同時在ORM中Hibernate由于其功能與性能的優(yōu)越而成為Struts框架最理想的底層數據交換組件。Spring為Struts和Hibernate提供了極為便利的集成方式[5]。

4 結 語

本文結合MIS的概念、發(fā)展方向及開發(fā)方法等相關理論知識，主要對某航空科技重點實驗室設備信息使用及管理的現狀和發(fā)展需求進行研究分析，并從需求出發(fā)，使用適合的開發(fā)方法及開發(fā)工具，對整個軟件系統(tǒng)從分析、設計到實現整個過程中涉及到的方法、架構、設計等問題進行了討論與研究。

以此為基礎，在系統(tǒng)實施階段，采用了Java Web技術，借助開發(fā)工具，初步完成了系統(tǒng)開發(fā)、調試及測試工作。結果表明分析與設計真實反映了用戶的實際需求，完成了具有實用價值的MIS開發(fā)實踐工作，為后續(xù)系統(tǒng)的進一步改進工作奠定了基礎。

以下是未來可供改進以及需進一步研究的方向：

（1）雖然該系統(tǒng)初步實現了基本的業(yè)務功能，但由于該系統(tǒng)在實際環(huán)境中需要實現大量并發(fā)訪問，所以改進系統(tǒng)的并發(fā)性問題是未來進一步研究的課題；

（2）考慮到設備信息數量規(guī)模的增長，相關的數據庫規(guī)模也會隨之變化，如何提升系統(tǒng)的工作效率也是需要進一步深入研究的方向；

（3）目前，由于本實驗室工作環(huán)境的一些特殊性，該系統(tǒng)還處于相對獨立的狀態(tài)，缺乏與外部相關系統(tǒng)連接的接口，因此，建立該系統(tǒng)與外部相接的接口是十分必要的。

參考文獻

[1] 白麗娟，閆相斌，宋曉紅.MIS科研產出及核心知識體系研究[J].情報雜志，2011（10）：201?206.

[2] 張利軍，劉超.基于UML的實驗設備管理信息系統(tǒng)的分析和設計[J].現代計算機：專業(yè)版，2010（1）：195?197.

[3] 鄧良松，劉海巖，陸麗娜.軟件工程[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004.

[4] 楊華.NET平臺下基于B/S和C/S的MIS開發(fā)模式比較分析[J].信息與電腦，2011（9）：177?179.

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[6] 倪麗菊.基于B/S結構與C/S結構的混合體系結構的研究[J].福建電腦，2010（9）：124?125.

[7] 王永，王敏，李敏.管理信息系統(tǒng)中用戶個性化界面配置研究[J].科技管理研究，2012（17）：220?224.

[8] 王國輝，李文立，楊亮.JSP數據庫系統(tǒng)開發(fā)完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2006.

作者簡介：王曉英 女，1972年出生，陜西耀縣人，工程師。主要研究方向為飛機結構強度試驗控制。

劉思揚 男，1990年出生，陜西咸陽人，助理工程師。主要研究方向為飛機結構強度試驗控制。