基于B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

摘要：為了解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中存在的低召回率、差可靠性和局限性大等無(wú)法充分滿足實(shí)驗(yàn)室管理信息化發(fā)展需求的問(wèn)題，本文提出了一種基于B/S（Browser/Server）模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先，分析了基于B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)，接著介紹了系統(tǒng)的主要功能模塊，并選擇ADO方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接，利用MD5加密技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中保存的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以此提升管理系統(tǒng)的安全性。最后，經(jīng)仿真測(cè)試結(jié)果證明，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，基于B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和可行性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；B/S模式；射頻識(shí)別技術(shù)；MD5加密

一、引言

實(shí)驗(yàn)室作為科研實(shí)驗(yàn)研究、人才培養(yǎng)的基地，在信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式存在效率低和無(wú)法滿足信息化管理需求等問(wèn)題。本文針對(duì)如何提升實(shí)驗(yàn)室管理方式的工作效率展開了相應(yīng)地研究。徐春成[1]等人提出了高職實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，有效解決了實(shí)驗(yàn)室管理工作的低可靠性問(wèn)題。鄭希望[2]等人提出了科研智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)增添智能門禁、智能上機(jī)和智能預(yù)約等個(gè)性化服務(wù)功能來(lái)解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理方式中存在的召回率差和能耗高等問(wèn)題?；谶@些研究，本文提出了基于B/S架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要建立在B/S架構(gòu)開發(fā)環(huán)境上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)測(cè)試仿真分析證明了其在實(shí)驗(yàn)室管理中的優(yōu)越性能。

二、B/S架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)概述

（一）B/S架構(gòu)模式

B/S架構(gòu)模式（Browser/Server；瀏覽器/服務(wù)器模式）主要由三層結(jié)構(gòu)組成：數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層[3]，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1所示。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)在服務(wù)器端配置系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，使得大部分的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用邏輯都可以在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，并借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向其他用戶提供相應(yīng)的信息服務(wù)。Web瀏覽器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了用戶工作界面的設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，用戶只需要通過(guò)利用瀏覽器就能夠訪問(wèn)服務(wù)器的網(wǎng)址。此外，B/S模式具有高安全性、易維護(hù)性和良好的兼容性等特點(diǎn)。而Ajax技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)面局部的刷新，提高了服務(wù)器的交互性，并有效降低了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。

（二）MD5加密技術(shù)

MD5加密技術(shù)的主要應(yīng)用是通過(guò)采用任意長(zhǎng)度的輸入信息和線性變換，將被加密的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)長(zhǎng)為128位的新數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有唯一性。因此，MD5加密技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中能夠有效提高數(shù)據(jù)的安全性。

三、基于B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)研究

（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

B/S模式主要指瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用過(guò)程中，用戶只需要借助web瀏覽器就能夠發(fā)送相關(guān)指令，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)瀏覽器直接反饋到用戶界面上。該模式是一種常用的軟件開發(fā)架構(gòu)技術(shù)，具有低維護(hù)成本和易升級(jí)等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本文選擇使用AQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)和ASP.NET技術(shù)。ASP.NET是一種可擴(kuò)展的程序開發(fā)平臺(tái)，其代碼層和表示層的分離可以為系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供保障。根據(jù)上述需求，針對(duì)管理系統(tǒng)的用戶設(shè)計(jì)可以分為學(xué)生、教師和實(shí)驗(yàn)室管理員三種類型。然后，利用系統(tǒng)分別對(duì)每個(gè)角色配置對(duì)應(yīng)的權(quán)限，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括用戶管理、實(shí)驗(yàn)室查詢、用戶統(tǒng)計(jì)、設(shè)備管理和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約等五項(xiàng)功能，具體如圖2所示[4]。

（二）系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)

采用B/S模式設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)主要包含了系統(tǒng)管理模塊、用戶登錄模塊、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約模塊、總線控制模塊、人機(jī)界面交互模塊和數(shù)據(jù)采集模塊等6個(gè)模塊，該些模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的人機(jī)界面交互功能以及數(shù)據(jù)信息采集和處理等功能，提升了實(shí)驗(yàn)室的管理能力。

1.系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)

該模塊的設(shè)計(jì)主要由五項(xiàng)功能組成：系統(tǒng)安全功能、系統(tǒng)配置功能、分類管理功能、用戶管理功能和系統(tǒng)維護(hù)功能等。這些功能的設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)提供了相應(yīng)的參數(shù)配置與管理員登錄、系統(tǒng)操作日志查詢和數(shù)據(jù)庫(kù)連接等管理功能。

2.用戶登錄模塊設(shè)計(jì)

用戶登錄模塊的設(shè)計(jì)允許學(xué)生、教師和實(shí)驗(yàn)室管理員通過(guò)系統(tǒng)瀏覽器頁(yè)面輸入相應(yīng)的用戶名和密碼來(lái)登錄管理系統(tǒng)。在登錄過(guò)程中，瀏覽器會(huì)檢查系統(tǒng)頁(yè)面數(shù)據(jù)的完整性，然后通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口對(duì)用戶的個(gè)人信息進(jìn)行驗(yàn)證和提取。如果系統(tǒng)檢測(cè)到信息不完整，將不會(huì)進(jìn)行下一步操作。此外，當(dāng)控制器收到超出請(qǐng)求范圍的請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)會(huì)禁止操作并顯示相應(yīng)提示窗口。只有當(dāng)輸入的信息能夠完全匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息時(shí)，用戶才能成功登錄系統(tǒng)并訪問(wèn)相應(yīng)的功能[5]。

3.實(shí)驗(yàn)室預(yù)約模塊設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室預(yù)約模塊的設(shè)計(jì)主要為用戶提供線上預(yù)約功能，包括儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)所用藥品的預(yù)約。同時(shí)，也為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)室可預(yù)約的分室、相關(guān)教師、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等詳細(xì)情況，幫助用戶快速完成預(yù)約。

4.總線控制模塊設(shè)計(jì)

該模塊作為實(shí)驗(yàn)室管理模塊中的重要部分，主要由總線控制和交叉編譯控制兩個(gè)部分組成，通過(guò)總線控制和交叉編譯控制，實(shí)現(xiàn)總線控制模塊的設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)總線控制模塊設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用多模信息調(diào)度模型控制基于B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的組件。這種方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中腳本和輸出組件的互聯(lián)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，提高系統(tǒng)的信息管理能力和自適應(yīng)調(diào)度能力。

5.人機(jī)界面交互模塊設(shè)計(jì)

人機(jī)界面交互模塊的設(shè)計(jì)主要結(jié)合了B/S架構(gòu)系統(tǒng)的信息處理系統(tǒng)，將用戶所需的信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)管理層。同時(shí)，結(jié)合Linux平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)進(jìn)行集成控制，通過(guò)總線協(xié)議控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)B/S模式和管理信息化調(diào)度設(shè)計(jì)，并利用Linux內(nèi)核完成管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序環(huán)境開發(fā)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)。最后，通過(guò)程序的交叉編譯控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

6.數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集及處理模塊是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的核心部分。首先，通過(guò)結(jié)合ISA/EISA/Micro Channel擴(kuò)展總線的情況，設(shè)計(jì)了管理系統(tǒng)的無(wú)線通信功能。然后，通過(guò)B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理模塊設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)可以對(duì)采集到的信息進(jìn)行逐層處理，得到所需的目標(biāo)信息。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的控制命令設(shè)計(jì)，主要利用132Mbps的遠(yuǎn)程控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息處理的控制。同時(shí)，結(jié)合Linux開發(fā)環(huán)境和交叉編譯技術(shù)，完成管理系統(tǒng)的集成信息調(diào)度和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理模塊的設(shè)計(jì)。最后，結(jié)合總線控制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)，從而得到相應(yīng)的控制命令定義，并利用總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸[6]。

（三）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

基于B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中離不開數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過(guò)為不同用戶分配角色和配置權(quán)限，可以使數(shù)據(jù)的組織更加協(xié)調(diào)。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，以降低數(shù)據(jù)冗余并優(yōu)化數(shù)據(jù)修改過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)關(guān)系的分解也不是盲目的，其目的是降低關(guān)系模式的規(guī)模，避免不必要的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)更新異常，并結(jié)合數(shù)據(jù)的形式確定模式規(guī)范等級(jí)的配置。通常根據(jù)屬性間的函數(shù)和程序復(fù)雜度來(lái)劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中的度量標(biāo)準(zhǔn)（1NF、2NF等范式），等級(jí)越高，表示存儲(chǔ)同一類型數(shù)據(jù)時(shí)需要更多的表[7]。

因此，針對(duì)本文的數(shù)據(jù)庫(kù)選擇利用SQL Serveer數(shù)據(jù)庫(kù)為主，這樣既滿足范式理論的要求，又能有效保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，具體字段設(shè)計(jì)見表1。

四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的Web服務(wù)器設(shè)計(jì)主要利用ASP編寫和VBscript腳本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，用戶只需借助瀏覽器對(duì)Web服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)就能夠登錄到系統(tǒng)通。而web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器兩者之間主要選擇利用ADO對(duì)象進(jìn)行連接，然后利用MD5加密算法來(lái)保障用戶的賬號(hào)密碼安全。為了更進(jìn)一步驗(yàn)證本系統(tǒng)的功能，下面給出了部分實(shí)現(xiàn)代碼。

（一）工作人員表插入功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)管理員、教師和實(shí)驗(yàn)室管理員主要由工作人員表的角色字段來(lái)表示。當(dāng)在系統(tǒng)中插入或更新工作人員記錄時(shí)，若是不滿足教師屬性、超級(jí)管理員屬性和實(shí)驗(yàn)室管理員屬性等三者之一時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)根除錯(cuò)誤及重新操作的提示，實(shí)現(xiàn)代碼如下[8]：

Create trigger Tab_gzry_updateinsert '在Tab_grzy表中創(chuàng)建更新、插入觸發(fā)器

On Tab_gzry for undate ， insert

As

Declare @role char（20）'定義局部變量@role

Select@role = role from inserted '將表inserted中的role字段讀到@role變量中

@role not in（“普通用戶”，“實(shí)驗(yàn)室的管理員”，“超級(jí)管理員”）

Begin

RAISERROR（“角色只能是普通用戶、實(shí)驗(yàn)室管理員或者超級(jí)管理員”，）'提示語(yǔ)

ROLLBACK TRANSACTION'回滾操作

End

（二）程序開發(fā)

在充分考慮實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的運(yùn)行性能、開發(fā)成本、運(yùn)行成本和安全性等因素后，本文選擇利用Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)B/S模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)程序開發(fā)設(shè)計(jì)。這樣使得所開發(fā)的程序能夠支持大部分操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)，并且該程序還具有良好的擴(kuò)展性和跨平臺(tái)性。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合B/S架構(gòu)技術(shù)，提出了實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，有效解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)存在的低召回率、差可靠性等問(wèn)題。同時(shí)，給出了管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求分析、總體架構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等步驟，并采用無(wú)線傳感組網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。最后，經(jīng)測(cè)試結(jié)果表明，本文提出的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性。

作者單位：趙惠 金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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