基于B/S的高校測繪設備管理系統設計與實現

王磊，常換燕，張孝榮

（1.陜西能源涼水井礦業有限責任公司，陜西榆林，719000；2.陜西省一八五煤田地質有限公司，陜西榆林，719000）

0 引言

高校人才培養不僅要培養具有扎實理論基礎的大學生，同時還要具備一定的基礎運算能力、實踐動手能力和科研創新能力，因此在高校人才培養過程中實驗實踐教育是不可或缺的一部分。如何建設高水平實驗教學中心、最大限度發揮實驗中心實驗設備利用率和投資效益成為目前高校實驗教育亟需解決的問題[1-5]。高校擁有多個實驗教學中心，每個中心的儀器設備不盡相同、實驗方法各有不同、管理方法也有一定差別，均具有自己的特點與特色。測繪地理信息實驗教學中心，簡稱測繪實驗中心主要負責測量及其相關學科的實驗實踐教學[6-8]，擁有多種測量設備，包括全站儀、經緯儀、水準儀、GNSS接收機等（如圖1）。測繪儀器與其他學科儀器不同，測繪儀器使用無固定場所，根據實習要求可以在任何地方教學實習，借用歸還頻繁、借用時間較長，因此在設備管理中具有一定的獨特之處。該文以某高校測繪地理信息實驗教學中心為研究對象，進行系統需求分析、設計及功能實現相關研究。

圖1 測量相關儀器

中心設備主要包括全站儀、GNSS、經緯儀、水準儀、掃描儀、陀螺儀等，其中全站儀145臺、GNSS接收機68臺、經緯儀120臺、水準儀45臺，各類設備數量眾多、型號繁雜。在眾多設備的日常管理中，主要使用紙質記錄的方法進行出借與歸還，同時教師實驗預約都采用電話進行溝通，在管理過程中容易出現實習沖突、儀器協調出錯等問題，并且儀器借用使用紙質記錄容易出現丟失、無法查找等情況，基于紙質記錄進行儀器使用統計分析相當困難。因此針對測繪儀器設備管理過程中出現的各種問題，該文介紹開發一套測繪設備管理系統，服務于高校測繪實驗中心設備管理，提高管理效率，解決測繪儀器管理過程中出現的各種問題。

1 B/S架構簡介

B/S（Browser/Server、瀏覽器/服務器）是指用戶的程序儲存在服務器，數據存儲在服務器數據庫中，服務器端是標準的Web服務器協同應用服務器響應瀏覽器的請求，用戶通過瀏覽器與服務器之間進行通信，任何帶有瀏覽器的設備均能登陸系統進行相關操作[9-12]，如圖2所示。

圖2 B/S架構網絡圖

B/S架構采用三層架構的模式，即表示層、應用層和數據層，用戶通過不同設備上的瀏覽器與應用服務器進行通信，應用服務器讀取數據層中的數據反饋給用戶，完成用戶數據的讀取、存儲和修改。B/S架構與C/S架構相比，優勢在于不需在不同的客戶機安裝不同的應用程序，只需安裝通用瀏覽器軟件，節約客戶機硬盤空間和內存。同時，簡化了系統開發和維護，無需為不同用戶開發不同的應用程序，只需在服務器上為各個組別用戶設置不同權限即可[7]。另外，B/S架構具有跨平臺性，兼容性好，任何一部具有瀏覽器且能夠上網的設備均可進入系統進行管理操作，同時用戶體驗一致，無需針對特定用戶進行定向開發[6-7]。同時在開發過程中采用Ajax實現網頁局部刷新，極大減輕服務器端壓力，提高系統效率，同時采用Html5進行網頁設計與開發，實現網頁特效。

2 系統設計

■2.1 功能設計

根據測繪實驗中心設備管理的相關規定與借用規則，對測繪實驗中心的管理流程及用戶情況進行總結整理，整個系統用戶包括學生、教師、實驗室管理員、中心領導（超級管理員）四類，各類用戶相關操作事務流如圖3所示。

圖3 系統事務流程圖

(1)用戶登陸系統，不同角色用戶進入不同界面進行不同操作，所有用戶均可進行個人信息修改操作；

(2)教師用戶進入系統，可以進行實習預約；

(3)學生用戶進入系統，可查看自己當前以及歷史借用儀器情況；

(4)實驗室管理員進入系統，可查閱所有儀器出借情況，以及進行儀器的出借、更換和歸還操作，并且可以對教師用戶提交的實習申請進行審核、批復。另外可以對學生和教師用戶進行管理，如禁用賬戶、審核新申請賬戶等；

(5)中心領導管理員進入系統，可以對管理員進行審核，授予學生或教師管理權限、或撤銷其管理員權限。同時，能夠對所有儀器出借情況、人員借用情況進行統計分析，并輸出報表。

■2.2 數據庫設計

數據庫設計是針對某特定情況下的應用環境，創造最完善的數據庫模式，從而構建起數據庫及應用系統，使其可以迅速高效地對數據完成存儲，達成各類用戶的應用具體需求[7]。在本系統中根據系統需求將數據庫表分為Users、Roles、UserRoleRelations、Devices、Courses五個數據表，分別表示用戶數據表、角色數據表、用戶角色關系數據表、設備數據表、課程數據表。用戶數據表用來存儲所有用戶信息，包括姓名、學號、班級、學院、電話等；角色數據表用來保存用戶角色，方便后續角色的擴展；用戶角色關系表用來聯系用戶與角色，一個用戶可能擁有多個角色，如教師既可能是一般任課教師，又可能擁有一定的實驗室管理權限；設備表主要用來存儲實驗室所有設備信息，包括設備編號、設備名稱、購買日期、設備型號等；課程表主要用來存儲教師預約課程信息，進行實習安排。

表1 用戶信息表

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表2 設備信息表

表3 借用記錄信息表

3 功能模塊設計

根據系統需求及系統功能設計，將系統分為登陸、個人信息維護、用戶注冊、用戶管理、設備管理、實習預約、儀器借用歸還、管理員管理、統計分析9個模塊。

■3.1 用戶登錄模塊

用戶登錄模塊主要對用戶登陸進行密碼驗證，密碼采用MD5加密算法進行加密，確保用戶密碼的安全。同時，對用戶的角色進行篩選判斷，確保用戶能夠進入自己所屬角色的主界面。

■3.2 用戶信息維護模塊

用戶信息維護模塊針對所有用戶均可使用，用戶均可進入該模塊對本人可更改信息進行修改，如班級、手機號、郵箱、微信號等，但是無法對一些，如學號、姓名等信息進行修改，該部分信息由管理員用戶修改。

圖4 系統功能模塊圖

■3.3 注冊模塊

注冊模塊主要服務于新進學生或者教師，新用戶在該模塊完成系統注冊，填寫必要的資料信息，由管理進行審核，審核通過時，其賬戶能夠正常使用，其功能主要是防止用戶灌水注冊。

■3.4 用戶管理模塊

用戶管理模塊主要負責對學生和教師等一般用戶進行管理，能夠禁用、解禁某些用戶，同時能夠對用戶的一些必要信息進行修改，如用戶的學號、姓名等。另一方面，用戶管理模塊負責對新注冊用戶進行資料審核，符合要求的用戶，進行審核通過，使其成為學生或教師等一般用戶。

■3.5 設備管理模塊

設備管理模塊主要負責設備的日常管理，包括新進設備的添加、設備信息的修改、設備的報廢和維修狀態的更改等。

■3.6 實習預約模塊

實習預約模塊主要服務于教師用戶，教師能夠在系統中進行實習預約申請，管理員及時審核，防止實習沖突，同時也確保實驗室人員能夠及時準備實習儀器，并且及時進行實習儀器充電。

■3.7 儀器借用歸還模塊

儀器出借與歸還模塊是測繪儀器使用最頻繁的功能，測繪儀器設備與其他設備有所不同，測繪實習、實踐性質決定測繪儀器需要不間斷、長時間借出，因此在長時間不間斷借出歸還過程中容易出現紕漏，如紙質記錄丟失、借用記錄登記不清等現象，造成儀器不知去向、無法追蹤，因此采用本系統能夠避免出現這些問題，提高儀器管理效率，同時，追蹤每一臺儀器的走向，確保儀器正常使用，提高使用效率。

■3.8 管理員管理模塊

管理員管理模塊主要服務于超級管理員，也就是實驗室主管領導，主管領導對實驗室的儀器出入、借用情況進行定期檢查。同時，能夠對用一般管理員的權限進行授予和撤銷，對管理員進行一定的管理，并且能夠查閱任何一臺儀器由哪位管理員借出、更換、或者歸還。定期進行儀器使用分析與統計，保證儀器的更新換代，為儀器采購提供依據。

■3.9 統計分析、報表輸出模塊

統計分析、報表輸出模塊主要根據需要對每學期、每年的儀器使用情況、儀器出借頻率、儀器型號及類別的使用情況進行統計，并進行相關分析，最終以報表的形式進行輸出，供學校或學院工作考核、新儀器采購等方面參考。

4 系統實現

本系統開發采用.Net體系中的ASP.NET框架進行開發實現，并使用其中的MVC（Model View Controller）三層模型進行代碼實現，數據庫采用SQL Servcer2017。以某高校測繪地理信息實驗教學中心為研究對象，進行系統的設計與實現。

■4.1 界面設計

在ASP.NET MVC開發模型中采用代碼與邏輯分開的方式進行前臺頁面設計和后臺邏輯控制，在前臺頁面中采用cshtml文件進行頁面設計，cshtml采用Razor Rendering Engine引擎進行頁面驅動和控制。系統用戶主界面主要側重于系統的管理與應用，左側功能列表清晰明了，方便用戶進行功能選擇，右側主界面區域進行儀器、人員、或者管理的相關界面展示，界面設計緊湊、功能清晰明了。在左側功能導航區域，根據用戶角色的不同加載不同的功能列表，方便用戶自主操作，減少干擾項，即僅顯示當前用戶的可操作權限功能，避免造成功能不清、操作混亂。從系統擴展性來說，左側功能區域方便用戶功能擴展、右側主區域顯示用戶功能操作結果。并且，系統對所有用戶設計了統一的界面風格、界面整體色彩協調、風格統一。

圖5 系統主界面

■4.2 系統實現

對系統的需求和性能進行綜合分析，考慮系統的安全、穩定性、可靠性、可擴展性、以及開發成本，最終確定本系統基于微軟的Net平臺進行開發，開發語言采用C#語言，基于ASP.NET框架采用MVC模型進行系統實現[13]，數據庫采用SqlServser2017。

微軟的Net平臺是非常成熟的開發平臺，其中ASP.NET架構更是Web應用中高效率、高性能的開發平臺，其中MVC是ASP.NET開發模型之一，Model（模型）表示應用程序核心，View（視圖）用來對數據進行顯示，Controller（控制器）用來處理數據的輸入輸出，MVC模型進行系統的開發，使系統的邏輯業務與數據展示分離，方便系統功能的擴展和系統維護。

數據庫同樣采用微軟的SQL Server2017版本進行數據庫開發，SQL Server是微軟的關系型數據庫管理系統。具有使用方便可伸縮性好與相關軟件集成程度高等優點，并且是一個全面的數據庫平臺，使用集成的商業智能 (BI)工具提供了企業級的數據管理。

5 結語

測繪實驗教學中心設備管理系統建設完成后，首先在局域網內對小范圍用于進行測試使用，檢驗系統的穩定性、安全性，并且對現有設備進行登記入庫，完成系統數據庫的初始化工作。在試運行期間，不斷調整系統的參數，保證系統安全高效地運行，同時，在學生、教師、實驗室管理員中進行推廣培訓，使用戶群體能夠逐漸掌握和接受新的信息化系統。試運行結束后，系統正式運行，在后續的儀器借用、歸還、實習預約、實驗室管理中嚴格采用系統管理，逐步實現所有實驗設備的信息化，在信息化的基礎上合理規劃儀器的使用、減少儀器損壞、合理購置新儀器，最終達到實驗室管理的智能化。

系統的開發對于解決目前測繪實驗中心設備管理具有重要的意義，具體體現在一下幾點：（1）提高實驗室對設備的管理水平，時刻掌握每一臺儀器的情況；（2）對設備借用記錄信息化，防止記錄丟失，進而造成儀器丟失；（3）學生在儀器借用時能夠實時查詢自己當前借用情況，與圖書借閱系統類似，防止學生借用超時，并且能夠提醒學生及時歸還儀器；（4）教師通過系統能夠預約實習，避免實習沖突及其他意外情況發生；（5）統計儀器借用情況，分析每一臺儀器的使用時長、頻率等，及時維護使用頻率高的儀器，防止儀器損壞；（6）對每一類儀器進行使用分析，為新儀器的采購提供依據，采購損耗大、使用率高的儀器；（7）對每一個同學的儀器使用情況進行查詢分析，間接對學生的實踐能力進行評價。