基于移動終端的大學生實驗設備借還系統的設計與開發

邱國慶 胡 順

[關鍵字] 實驗設備；移動終端；系統設計；系統開發

1 引言

手機的使用已相當普遍，特別在大學生群體，手機已經是每個人必備的學習、生活工具。如果能在實驗室管理工作中，利用手機的便利，提高工作效率，方便學生學習，那將是極具積極意義的事。如何適應當前情況，將設備的借還操作在移動終端上實現，特別是手機上實現，使其在實驗室設備管理上發揮更大的作用，就變得迫在眉睫了。

2 現狀分析

目前，廣西師范大學教育學部實驗設備的借還方式主要還是靠手工記錄，再由管理員擇時統一將記錄輸入電腦后進行電子存檔。這種方式不僅不符合時代發展，效率低下，而且還極其容易出錯，甚至出現電子檔漏登記的情況。同時，由于電子文檔與實際紙質登記情況有滯后性，經常出現某些設備已經借出，但在電子檔里查出結果與實際不符的情況；有的設備已經歸還，但電子文檔未及時更新，導致設備閑置。這些情況，嚴重妨礙了學生的學習過程，降低了實驗室管理效率，加大了實驗室管理人員的工作強度。

在信息化高速發展的今天，社會的通訊代價已經非常低廉，國內幾大運營商針對在校大學生，更是有很優惠的推廣套餐，大學生們經濟上能夠承受學習過程中使用手機的消費。站在時代前沿的大學生認為，這種做法非常符合他們身份，況且這還極大提高了他們的學習效率，所以較容易被廣泛接受。

綜上所述，無論是從環境、費用、需求等各方面來講，開發基于移動終端的大學生實驗設備借還系統是符合當前現狀的做法。同時，如果系統也可以兼容電腦使用，將更加方便實驗設備的日常管理工作。

3 系統模式與整體架構

系統基于O2O（線上對線下，Online To Offline）模式，需要學生和管理員通過線上申請、審核，線下借還、核查的模式完成整個借還工作，如圖1所示。線上和線下工作結合，提高管理效率，促進實驗室管理的信息化。本文將重點探討線上的功能實現，對于線下的操作，不再詳細討論，因此后文提到的系統僅指線上系統。

圖1 系統的O2O模式

系統使用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）的基礎結構。在此結構上，通過對廣西師范大學教育學部學生及實驗室管理人員的需求采集歸納，線上借還系統從邏輯上可細劃分為五層——硬件設施層、數據資源層、應用框架層、應用層、顯示層，具體架構方式如圖2。其中，顯示層對應B/S基礎結構的B（Browser，瀏覽器）端，其他層屬于S（Server，服務器）端。

圖2 系統B/S結構及五層架構

硬件設施層主要包含服務器硬件、安全設備和網絡設備，還要配置好系統所需的系統軟件，搭建Web服務器、數據庫服務器的各種軟件及其他所需的中間件。數據資源層提供數據庫管理操作、數據存儲功能，主要包括學生信息、管理員信息、設備信息、借還記錄和系統日志等數據。應用框架層提供基礎的應用功能模塊，包括用戶管理、權限管理、身份認證、設備管理、借還管理等基本框架功能。應用層實現人與系統的交互功能，包括設備信息錄入、設備信息查詢、在線借還申請、借還申請審核、數據統計等功能。最后通過顯示層的移動端網頁瀏覽器、微信公眾號、電腦端瀏覽器展示給用戶。

4 數據庫設計

系統采用了MySQL數據庫系統，MySQL是最流行的關系型數據庫管理系統之一，在Web應用方面，MySQL是最好的RDBMS(Relational Database Management System，關系數據庫管理系統)應用軟件，同時搭配PHP和Apache可組成良好的開發環境，這也是非常符合我們系統整體構架的選擇。從性能上來看，MySQL有足夠的能力處理我們所需的操作。整個數據庫包括學生信息表、管理員信息表、設備信息表、借還記錄和系統日志，其中系統日志表采取標準日志記錄，不再詳細介紹。

4.1 學生信息表

學生信息表主要記錄學生基本信息情況，包括學號、姓名、系科、年級、手機號碼、密碼、狀態等，數據表的結構詳情見表1。學生信息可直接從已有數據導入，也可以采取固定時間開放注冊，再審批的方式。異常賬戶可修改狀態數據，屏蔽用戶登入系統操作；對即將畢業學生或極個別學生可通過設置特定狀態數據，限制其借入申請。

表1 學生信息表

4.2 管理員信息表

管理員信息表主要記錄管理員基本信息情況，包括工號、姓名、手機號碼、密碼和權限，其結構設計如表2。為實現分級管理，可通過權限值確定管理員權限，如系統管理員擁有最高的操作權限，而學生管理員則只能進行簡單的借還審核確認等操作。

表2 管理員信息表

4.3 設備信息表

設備信息表主要記錄實驗設備基本信息情況，包括設備編碼、設備名、總數量、庫存數量、設備描述、設備狀態，數據表的結構詳情見表3。

表3 設備信息表

4.4 借還記錄表

借還記錄表主要記錄借還操作情況，包括記錄號、借還的設備編碼、借還操作的學生、經手的管理員工號、操作類型、借還數量、借還時間、備注，數據表的結構詳情見表4。該表是核心記錄表，所有的借還操作都將在此表中記錄下來，以備隨時查詢、統計。備注字段可存儲與借還相關的信息，如借還時設備損壞情況描述、約定借還期限、管理員的提醒話語等信息。

表4 借還記錄表

5 系統實現

系統使用PHP語言開發，申請了個人發微信公眾號的開發環境，可以完全滿足移動終端的使用，又不增加開發的技術成本。開發過程中我們選擇了最優化的軟硬件開發環境，以提高效率。由于篇幅所限，我們在文中除了說明所需硬軟件環境外，只討論在線借還申請和微信公眾號開發的具體實現。

5.1 軟硬件環境

為了縮短開發周期，Web服務器、數據庫服務器直接使用了WAMPServer進行架設，它是Windows下的Apache+PHP+MySQL集成環境，能夠提供HTTP服務、MySQL數據庫服務、PHP等所需的圖形管理環境，非常便利。由于服務器處在校園內，服務器安全部署方面，除了直接依賴學校現有的硬件防火墻外，我們通過安裝服務器安全狗軟件，配合Windows自帶防火墻來實現，強化安全配置，關閉不需要的端口和服務。

應用框架層使用當前成熟的Yii2框架，它是一個高性能的，適用于開發Web 2.0應用的PHP框架。該框架擁有一套嚴格的安全校驗方案，能很好地維護系統安全。它遵循了MVC（Model View Controller，模式-視圖-控制器）模式，確保了清晰分離邏輯層和表示層，非常有利于后期的擴展和維護，也可大大提高開發效率，縮短開發周期。

另外，Yii2框架可非常方便地實現對移動客戶端的支持，幾乎不需要做額外工作，就能讓系統既支持電腦端，又能在手機、平板等移動端完美展示。對于微信公眾號的服務，只需要申請好公眾號，設置好服務菜單，即可直接跳轉到原始界面，在微信里提供服務。因此，使用Yii2框架可無縫開發既符合電腦，又符合移動端瀏覽器，還符合微信公眾號的顯示層界面。使用Yii2框架的GII模塊，我們可快速完成應用框架層的用戶管理、權限管理、身份認證、設備管理、借還管理功能的開發，這對于熟悉Yii2框架的開發者，都能輕松實現。

5.2 在線借還申請

在線借還申請由用戶發出，系統進行身份認證后，初步查詢設備情況，若符合借出條件，將由系統暫行接受學生申請，提交進入系統審核等待階段，學生到達實驗室后，再由線下實驗室管理員核查設備后，實施借還，再進行線上的最后確認，最后打印出紙質文件，簽字確認后存檔，才算完成借還過程，具體流程如圖3。

圖3 在線借還申請流程

5.3 微信公眾號開發

直接從微信公眾平臺申請后，即可進入該平臺進行微信公眾號的功能開發。微信公眾號設置了三大功能：設備查詢、借還申請、借還查詢。設備查詢界面，學生可以輸入設備名的關鍵字，查閱所需設備的狀態數據，掌握此設備即時的庫存信息，即可發起借還申請。借還查詢可查閱自己發起的借還申請及審核情況，掌握自己的借還信息。

通過公眾號的服務器環境設置，我們可共享后臺已經在應用層實現了的功能，微信公眾平臺主要實現顯示層功能即界面的開發。目前微信公眾平臺主要依靠H5（HTML5，超文本標記語言）來實現。為了更好、更高效地實現微信公眾號的界面開發，我們直接選取了第三方的H5制作工具。這些第三方工具與官方提供的相比，有更多的元素、更美的資源、更時髦的排版、更便利的操作方式。例如，某些第三方平臺直接提供模板化的場景，一鍵即可完成微信文章的排版、美化等功能，非常方便。

6 系統測試

系統完成后，還需進行各方面的測試。我們主要完成了功能測試、性能測試、兼容性測試和安全測試。功能測試需測試所有鏈接、表單、數據是否有效，各模塊是否正常實現，微信公眾號能否正常使用。性能測試除了需要測試網站及公眾號的連接速度外，還要進行系統壓力測試。兼容測試需完成當前電腦端主流網頁瀏覽器的兼容測試，如IE內核、Firefox內核、Safari內核的各種瀏覽器，還需要完成不同系統，如Windows、Android和IOS系統下的瀏覽效果測試。安全測試，除了要做好服務器操作系統安全設置，及時打好系統補丁，安裝專用防火墻外，還要進行第三方的安全檢測（例如360網站安全檢測），安全問題關鍵還是在平時系統使用過程中，多注意檢查系統漏洞，監測系統性能。

7 結束語

長期以來，實驗室設備的借還管理都是一項繁瑣的工作任務，給實驗室管理人員帶來諸多工作壓力，也給學生造成許多學習阻礙。通過開發基于移動終端的借還系統，能大大緩解以上矛盾，提高工作效率。另外，自主開發的系統可隨時根據自身需求進行功能上的完善，適應未來實驗室管理的工作模式。