農(nóng)業(yè)科研儀器共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

雷波　劉永波　趙黎明　尹亞琳　曹艷　胡亮　唐江云

摘要 PC普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的深入發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)模式的科研儀器共享成為科研信息化的前進(jìn)趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)閑置儀器的充分利用與資源共享，解決設(shè)備申請(qǐng)周期長(zhǎng)、辦公效率低下、儀器代價(jià)高昂等問題，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院秉行無紙化辦公的現(xiàn)代理念，全面考察科研儀器設(shè)備的共享使用工作流程，設(shè)計(jì)了一套更契合現(xiàn)代實(shí)際需求、基于B/S的WEB儀器共享平臺(tái)。該平臺(tái)運(yùn)行借用了Internet和PHP+Mysql技術(shù)，構(gòu)筑了一個(gè)開放式的信息自動(dòng)化管理系統(tǒng)。通過對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一系列測(cè)試與運(yùn)行，得出該系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)便，易于使用與維護(hù)，具備充分利用閑置儀器和減少浪費(fèi)的可行性。

關(guān)鍵詞 儀器管理;農(nóng)業(yè)信息化;PHP;MVC

中圖分類號(hào) S-058文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）17-0247-04

Abstract In order to fully use idle instruments and achieve resource sharing， Sichuan Academy of Agricultural Sciences adopted a modern paperless office concept to design a sharing platform based on B/S， so as to solve the problem of low instrument utilization. The platform supported by PHP + Mysql technology is easy to operate and maintain， which uses the Internet to build an open information automation management system with friendly interface. Through technical and business feasibility tests， it indicated the feasibility that the instruments sharing platform realize the efficient application of equipment. Generally， the full use of idle instruments and the reduction of waste have been actualized in this system.

Key words Instrument management;Agricultural informatization;PHP;MVC

通常情況下當(dāng)科研人員借用其他課題組的儀器設(shè)備時(shí)，需要先向課題組溝通，再寫紙質(zhì)申請(qǐng)，經(jīng)過一系列繁瑣的流程才能使用設(shè)備[1]。這種方式直接導(dǎo)致儀器設(shè)備申請(qǐng)周期長(zhǎng)、效率低下、代價(jià)高，從而降低了科研人員使用儀器的熱情，不便于各個(gè)課題組人員之間的交流，以及管理者對(duì)單位儀器設(shè)備的掌握和分類管理。

為了提高科學(xué)研究水平，減少重復(fù)采購(gòu)帶來人力、財(cái)力、物力浪費(fèi)，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)計(jì)了基于B/S的WEB儀器共享平臺(tái)，旨在實(shí)現(xiàn)科研儀器設(shè)備共享互動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)化管理，讓儀器設(shè)備使用的全過程在同一平臺(tái)下完成。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

1.1.1 擴(kuò)展性。儀器共享平臺(tái)主要用戶面向所有科研院所的職工。隨著職工人數(shù)每年遞增，系統(tǒng)應(yīng)充分考慮用戶數(shù)量上升產(chǎn)生的負(fù)載壓力。同時(shí)，系統(tǒng)支持接口擴(kuò)展，保障未來系統(tǒng)功能完善。

1.1.2 穩(wěn)定性。平臺(tái)應(yīng)具備數(shù)據(jù)通用性，能夠管理各項(xiàng)任務(wù)之間的約束與沖突[2]，保障儀器借用的高峰時(shí)段系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.1.3 安全性。該儀器設(shè)備資料和科研人員使用信息為單位內(nèi)部信息，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮運(yùn)行時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，增設(shè)安全軟硬件設(shè)備，防止因被惡意攻擊而產(chǎn)生的信息泄露。

1.1.4 兼容性。該平臺(tái)是基于B/S的WEB平臺(tái)，由于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)科研人員使用的操作系統(tǒng)和游覽器未統(tǒng)一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮平臺(tái)運(yùn)行的兼容性，保障平臺(tái)在各類操作系統(tǒng)和游覽器中都能穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 功能設(shè)計(jì)

平臺(tái)總體功能設(shè)計(jì)圖如圖1所示：

1.2.1 超級(jí)管理員。完成平臺(tái)的管理與維護(hù)，例如設(shè)備查詢、刪除、發(fā)布、關(guān)閉、統(tǒng)計(jì);添加管理人員、課題組，設(shè)定用戶權(quán)限，刪除多余用戶，管理數(shù)據(jù)字典、組織樹等。

1.2.2 院管理員。可對(duì)全院各個(gè)課題組儀器設(shè)備查詢，可查看各用戶儀器使用申請(qǐng)的情況;可對(duì)各課題組租用儀器的歷史項(xiàng)目進(jìn)行查看和檢索;有權(quán)限添加課題組管理員用戶。

1.2.3 課題組管理員。可對(duì)普通用戶設(shè)備使用申請(qǐng)進(jìn)行審核，可添加和管理課題組擁有的儀器設(shè)備，上傳儀器的相關(guān)信息和圖片;可添加、刪除、管理課題組的所有用戶。

1.2.4 普通用戶。普通用戶在組織樹中處于最底層，每個(gè)普通用戶均有所屬的課題組。普通用戶可在設(shè)備申請(qǐng)中填寫使用信息，使用完儀器后可對(duì)儀器使用情況進(jìn)行評(píng)價(jià)操作;可查看已申請(qǐng)的設(shè)備狀態(tài)，管理個(gè)人使用記錄及信息，對(duì)自身資料和密碼進(jìn)行修改。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

該平臺(tái)利用MVC框架（Model view Controller）分離設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯和用戶界面[3]，該設(shè)計(jì)模式具備修改邏輯代碼時(shí)無需調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和用戶界面的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性[4]。MVC的視圖層和業(yè)務(wù)層分離，允許在不重新編譯模型和控制器代碼的前提下更改視圖層代碼，這樣盡管訪問方式和客戶端顯示格式不一樣，后臺(tái)處理的數(shù)據(jù)是一樣的，較低的生命周期成本減輕了維護(hù)工作的負(fù)擔(dān)。

系統(tǒng)前端以PHP+HTML+CSS為實(shí)現(xiàn)方式，滿足電腦、智能手機(jī)等多種客戶端訪問;應(yīng)用層由控制層、業(yè)務(wù)邏輯層及基礎(chǔ)服務(wù)層組成，該層主要響應(yīng)來自客戶層的請(qǐng)求，通過業(yè)務(wù)邏輯處理像信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層;該系統(tǒng)數(shù)據(jù)層采用PHP后端常用的PDO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，將相關(guān)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)選用目前最常用的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。MySQL使用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言[5]，便于開發(fā)人員操作。圖2是系統(tǒng)的系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架。

2.2 核心功能

普通用戶申請(qǐng)使用操作已經(jīng)存在于系統(tǒng)的儀器時(shí)，應(yīng)注明使用時(shí)間與使用范圍，申請(qǐng)成功后待管理員通過申請(qǐng);管理員具備使用審批、儀器管理、課題組人員管理等功能。平臺(tái)運(yùn)行基本流程如圖3所示。

因設(shè)備使用具有排他性，若儀器正在被科研人員占用則顯示為儀器使用中狀態(tài)，儀器使用后用戶完成評(píng)價(jià)操作，狀態(tài)才會(huì)修改為空閑。除使用中時(shí)內(nèi)容為不可修改狀態(tài)，其他情況管理員均可對(duì)儀器內(nèi)容信息進(jìn)行修改。借閱儀器的部分核心代碼如下所示：

function index（）

{

if（$_SESSION[ " userlevel " ]==1 ‖ $_SESSION[ " userlevel " ]==2）{

$addWhere = "1=1 and ` statement` >1";

}else{

$addWhere = "1=1 and ` statement` >1 and ` suo_name`= " ".$_SESSION[ " suoname " ]." " ";

}

$addSql = ";

$orderfield = input：：getInput（"get.orderfield"） ？ input：：getInput（"get.orderfield"） ：? " id " ;

$ordermode = input：：getInput（"get.ordermode"） ？ input：：getInput（"get.ordermode"） ：? " DESC " ;

$addSql .=? " ORDER BY " .$orderfield.".$ordermode.";

input：：getInput（"post.search"） && $addWhere .= " and ` ".input：：getInput（"post.field"）." ` LIKE? " %".trim（input：：getInput（"post.search"））."% "";

view：：set（"pager"，sf：：getModel（"apply_book"）->getPager（$addWhere，$addSql，20））;

view：：apply（"inc_body"，"admin/applybook/index"）;

view：：display（"admin/page"）;

}

2.3 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)功能測(cè)試以黑盒測(cè)試為主，黑盒測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能是否實(shí)現(xiàn)。考慮該平臺(tái)服務(wù)面廣，院內(nèi)科研人員較多系統(tǒng)需能負(fù)載大量用戶同時(shí)訪問，因此功能測(cè)試后再使用專業(yè)測(cè)試工具Jmeter對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行壓力測(cè)試。

由表1可知，Jmeter壓力測(cè)試顯示，在100用戶并發(fā)訪問時(shí)，服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間在0.5～1.8 s，未出現(xiàn)丟包現(xiàn)象;500用戶并發(fā)訪問時(shí)，相應(yīng)時(shí)間在 2.2～6.7 s，未出現(xiàn)丟包現(xiàn)象;在1 000用戶并發(fā)訪問時(shí)，系統(tǒng)延遲增大，最長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到22 s，且出現(xiàn)21.7%的丟包。

通過對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一系列的測(cè)試及運(yùn)行，得到了如下結(jié)論：該科研儀器共享平臺(tái)有較好的穩(wěn)定性及便捷性，能保證500用戶并發(fā)訪問時(shí)順利通暢運(yùn)行。同時(shí)為用戶提供了一個(gè)導(dǎo)航清晰、友好的界面，較契合當(dāng)今科研機(jī)構(gòu)的實(shí)際需求。

圖4、5為該平臺(tái)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院成功試運(yùn)行的界面。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

3.1 共享經(jīng)濟(jì)理念 共享經(jīng)濟(jì)[6]概念最初是美國(guó)學(xué)者M(jìn)arcus Felson和Joel Spaeth提出的，是建立在三方創(chuàng)建的以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的市場(chǎng)平臺(tái)。共享經(jīng)濟(jì)下的商業(yè)模式不同于中間鏈長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)成本高的傳統(tǒng)商業(yè)經(jīng)濟(jì)（圖6、7），能滿足當(dāng)今時(shí)代個(gè)性化和定制化服務(wù)的需求。

經(jīng)測(cè)試，農(nóng)業(yè)科研儀器共享平臺(tái)具有提高資源使用率，降低儀器使用成本，閑置資源社會(huì)化再利用和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，為科研人員解決儀器利用率的問題，這符合共享經(jīng)濟(jì)交互性、經(jīng)濟(jì)性、持續(xù)性的特點(diǎn)。

3.2 模式創(chuàng)新，符合節(jié)能減排新理念

農(nóng)業(yè)科研儀器共享平臺(tái)使用普通用戶、課題組管理員、管理員多用戶三級(jí)模式，依次填報(bào)、審核，再到評(píng)價(jià)。互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳遞信息資料極大程度地降低了在送閱資料過程中申請(qǐng)使用和審批時(shí)產(chǎn)生的紙張損耗[7]。保證了儀器借用流程的嚴(yán)謹(jǐn)性、可靠性、環(huán)保性[8]。

3.3 自定義服務(wù)，用戶可根據(jù)自身需求設(shè)備模板

由于儀器設(shè)備種類繁多，不同類別的儀器需要填寫的模板側(cè)重點(diǎn)不同，只有單一固定的設(shè)備模板往往難以滿足使用者的需求[9]。因此，筆者在該平臺(tái)中引進(jìn)了多種儀器設(shè)備模板供添加儀器的用戶選擇，保證了該平臺(tái)的實(shí)用性。

3.4 人性化界面，操作簡(jiǎn)便，界面清晰

最大程度地降低在儀器借用流程中的人力、物力和時(shí)間損耗，從而保證研究者有更多精力投入到科研本身。

4 小結(jié)

當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)共享經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)模式的科研儀器共享已經(jīng)成為科研信息化的發(fā)展潮流[10]。四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科研儀器共享平臺(tái)對(duì)科研儀器設(shè)備的共享使用工作流程進(jìn)行全面考察，改變了整個(gè)科研設(shè)備儀器借用流程被分割為信息孤島的現(xiàn)狀，同時(shí)簡(jiǎn)化了管理結(jié)構(gòu)，提高了管理效率，是一套能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)備租用工作的基于WEB的科技共享系統(tǒng)。在當(dāng)今新媒介不斷興起的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，科研工作者的研究水平、管理流程都應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷融入現(xiàn)代技術(shù)手段[11]。該系統(tǒng)充分提高了閑置儀器的利用率，為未來以互聯(lián)網(wǎng)模式建立的科技信息共享平臺(tái)打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁宏.大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（1）：5-8.

[2] 高鳳新，盧士香.高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理和使用的信息化建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（5）：272-274，282.

[3] 劉愛蘭.農(nóng)業(yè)院校科研管理綜合評(píng)價(jià)研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[4] 劉婷婷，劉爽.農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)大型科研儀器設(shè)備共建共享機(jī)制運(yùn)行現(xiàn)狀及對(duì)策建議[J].農(nóng)業(yè)科技管理，2016，35（6）：45-48.

[5] 程琳琳，王旭，田維敏，等.農(nóng)業(yè)科研單位大型儀器設(shè)備共享的研究與探討：以中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所為例[J].農(nóng)業(yè)科研經(jīng)濟(jì)管理，2014（4）：15-19.

[6] 胡同福.基于網(wǎng)格的農(nóng)業(yè)科研儀器設(shè)備共享方法研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[7] 劉永波.四川農(nóng)畜育種攻關(guān)云服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2017.

[8] 翁建茗.利用PHP的MVC框架實(shí)現(xiàn)教室預(yù)約管理系統(tǒng)[J].福建電腦，2016，32（9）：106-107.

[9] 范磊，白紅杰，鄭國(guó)清，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)企業(yè)集團(tuán)信息化設(shè)計(jì)研究[J].農(nóng)業(yè)科技管理，2018，37（6）：37-41，65.

[10] 賈寶紅，王曉蓉，馬雪，等.天津市農(nóng)業(yè)信息推送服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（10）：1329-1332，1362.

[11] 劉永波，曹艷，雷波，等.農(nóng)業(yè)科研項(xiàng)目申報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川農(nóng)業(yè)科技，2016（12）：48-49.