基于SpringBoot的高校實驗室管理系統設計

林圣峰 姚錦江 林濤 劉嘉校 田智卓 李超

作者簡介：林圣峰（1995— ），男，廣東湛江人，助理實驗師，碩士研究生；研究方向：實驗室技術與管理。

摘要：近年來，高校實驗室的教學和科研活動日益頻繁，這對實驗室的管理工作不斷提出新挑戰。為合理優化配置高校實驗室資源，文章提出了前后端分離架構的高校實驗室管理系統的設計思路。系統基于SpringBoot + Vue框架，將實驗室信息管理、數據處理智能交互等融為一體，設計與實現了實用的B/S架構管理系統，并進行了測試，測試結果顯示穩定、流暢。系統具有操作簡單、處理效率高等特點，可為高校實驗室管理提供可靠、高效的解決方案。

關鍵詞：實驗室管理；Vue；SpringBoot；設計思路

中圖分類號：TP311? 文獻標志碼：A

0? 引言

2023年，中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》指出，要在教育、能源等重點領域，加快數字技術創新應用，促進信息系統網絡互聯互通，業務高效協同。《中國教育現代化2035》提出要推動以互聯網等信息化手段服務教育教學全過程。實驗室是高校開展實踐教學、科學研究、人才培養的重要場所。運用信息化手段管理實驗室，為師生的實踐教學提供更好的服務，給予師生在實踐教學中更好的用戶體驗，減輕實驗室管理員事務性工作量，提升實踐教學質量［1］。新形勢下實驗室機房管理已經趨向于精細化、專業化和規范化，主要是以人工為主的傳統實驗室機房管理模式已不能適應當前的要求，積極引進新的管理理念、管理技術，對于提高實驗室機房的實用性、安全性和管理效率至關重要［2-4］。本文通過問卷調查法、訪談調查等調研方法獲取用戶需求，并結合自身實驗室信息化建設經驗，設計與實現了高效的實驗室管理系統。

1? 需求調研與分析

深入調研當前計算機實驗室管理工作現狀是系統設計的基礎。為滿足技術和兼容性的要求，確保系統操作便捷，采用Vue.js + SpringBoot前后端分離架構思想，融入頗具創新的輔助功能。本文遵循“高內聚、低耦合”開發原則，充分運用分布式技術、數據倉庫技術等現代互聯網技術，開發了失物招領、公告通知、實驗課程管理等功能。在系統設計方面，實現了多樣化的交互頁面與多維度的后臺管理功能，以及高效處理業務、工作調度、數據管理與共享。

2? 系統總體架構

對用戶需求以及功能需求進行分析，將系統的各個功能模塊進行梳理和分類。系統模塊細分為首頁模塊、登錄注冊模塊等多個功能模塊（系統的功能如圖1所示），并對這些模塊功能進行詳細的設計。此外，對數據庫、數據庫表結構和屬性進行設計，為整個系統的開發奠定了基礎。通過對系統總體架構規劃，可使系統的設計與實現更加清晰，提高系統的可用性和穩定性。系統的總體架構由應用表示層、業務邏輯層、數據存儲層3個層次組成［5］。

3? 數據庫設計

3.1? 數據庫工具

系統選用MySQL數據庫。該數據庫是一個關系型數據庫管理系統，查詢性能強大。通過后端Java框架集成Mybatis-Plus快速對接MySQL數據庫，實現數據動態支持。MySQL支持多種存儲引擎，支持多線程使用，功能非常強大，可以滿足系統數據開發與存儲需求。

3.2? 數據庫設計原則

數據庫表分為垂直和水平切分，垂直分表是指將表結構按照字段切分，水平分表是指維持表設計不變，按照一定字段采取哈希或者其他規則讓其水平切分到多個表結構的表當中［6］。常見的方式為水平分表，即把一張大的數據庫表分為若干子表，以避免單表記錄數超過閾值導致的性能急劇下降問題［7］。

數據庫設計遵循統一性、簡潔性和適應性原則。統一性要求將同一主題的數據存放在同一個數據表中，以確保數據的一致性和完整性；簡潔性則是為了消除數據冗余，提高數據庫訪問速度，減少系統開銷；適應性則是要考慮到數據表結構的靈活性，以應對系統數據的動態變化。

3.3? 數據庫表設計

根據設計原則與系統數據處理需求，本文設計了用戶登錄表、教師表、課程表、管理員值班表、房間管理員表、當前課程表、公告表、日志表、失物招領表、教師調課申請表10個數據庫表。通過使用實體-聯系圖（Entity Relationship Diagram）來建立數據模型，系統的E-R圖如圖2所示。

4? 系統功能模塊實現

4.1? 注冊登錄模塊

用戶注冊需填寫姓名、工號、手寫簽名（必填項）、學院等信息，填完后點擊確認提交按鈕，前端向后端發起axios請求，后端接口通過@RequestParam接收前端傳來的數據，將注冊信息存儲到數據庫中。如果注冊信息填寫不滿足格式要求，則提醒注冊失敗。

用戶在登錄界面輸入賬號和密碼后，點擊登錄按鈕，前端會向后端發起Axios請求，后端接口通過@RequestBody接收前端傳來的參數，并查詢數據庫中是否存在該用戶。如果存在，后端會生成一個token返回前端，允許該用戶進入相應系統。如果用戶不存在，則提醒登錄失敗，并返回登錄界面。

4.2? 教師信息管理模塊

進入后臺信息管理系統后，用戶點擊教師信息管理界面，前端通過Axios請求后端接口，后端接口返回包含教師信息列表的JSON數據。前端提取數據后，采用分頁形式渲染到界面上。若需刪除某個教師信息，用戶僅需點擊刪除按鈕，會彈出刪除確認彈窗。如果確認刪除，前端通過Axios向后端請求刪除教師信息接口，并將教師編號（tid）作為參數傳遞。后端根據 @RequestParam接收前端傳過來的Tid，利用Mybatis-Plus的delete方法刪除該教師數據。

4.3? 調課審批模塊

用戶可通過系統的課程管理中的調課管理選項來完成調課操作。管理員可在管理端審核調課申請，使用Axios向后端發起請求并添加token值來獲取相應的數據。后端會根據@RequestBody判斷是否有沖突等情況，成功的話會返回JSON數據提示管理員。審批通過后，前端通過Axios向后端發送審批請求，并添加token值。后端根據 @RequestBody 判斷是否滿足條件，并在前端界面上提示是否調課成功。調課審批模塊包括單節課程調課、節假日調課、調課日志查詢和調課審批。管理員可在調課日志界面查詢調課操作日志。

4.4? 失物招領和公告模塊

用戶點擊失物招領管理，前端Axios會請求后端的失物招領接口，將接收到的失物招領JSON數據展示在界面上。如點擊添加按鈕，左側會有抽屜彈出，用戶可在抽屜上填寫失物招領信息，填寫完點擊添加按鈕，前端執行Axios請求后端添加失物招領信息接口，同時headers會帶上唯一標識token，后端接口通過@RequestBody 獲取前端的數據，并將數據處理添加到數據庫失物招領表。

4.5? 課程信息模塊

用戶點擊當天課表展示或每周課表展示，前端會向后端發送請求，請求返回一個包含JSON數據的響應。系統支持課表導入和導出功能，在上傳課表時，點擊“下載模板”按鈕獲得導入格式的Excel文件，修改后上傳系統，后端使用XSSFWorkBook類讀取Excel表格中每行的數據，并將其添加到指定的課程信息表中。導出功能通過，先進行模糊查詢，再點擊“導出”按鈕，用戶可以導出相應的數據。這一功能是采用前端的Excel導出技術table2excel實現的。

5? 系統測試

系統采用黑盒測試方法，從輸入數據與輸出數據的對應關系出發，對管理系統各個模塊的界面和功能進行單元測試，從用戶角度解決存在的問題。為保證系統整體協調性，本文根據設計要求對軟件進行了集成測試［8］。同時，利用PostMan測試后端接口返回數據是否跟預期一致。最后，對系統進行了壓力測試、可靠性及安全性測試等系統測試。測試結果符合預期設計要求與技術要求。

6? 結語

高校實驗室是進行教學與科研的重要場所，而傳統的實驗室管理模式已不能適應發展的需求，本文基于SpringBoot + Vue框架，搭配MySQL數據庫與Element-UI組件庫設計了高校實驗室管理系統，經投入使用，系統功能符合實際需求，包括失物招領、公告通知、實驗課程管理、實驗室值班人員管理、實驗室使用登記等功能模塊。經反復測試與優化，已成功部署并投入使用，實驗室管理水平和實驗設備利用率有顯著提升，減輕了實驗室管理人員的工作負擔，在提高實驗教學效率方面具有良好的應用前景，對實驗教學過程的優化和整體工作流的提升有積極的推動作用。

參考文獻

［1］邱坤，顧亦然，魏莉.高校文科實驗室信息化管理系統的探究［J］.實驗技術與管理，2019（8）：260-262.

［2］冀琳彥，李新冬，朱易春，等.高校實驗室統一化管理模式的探討［J］.實驗科學與技術，2012（2）：161-163.

［3］曹蓓，徐圓圓，曹旭.醫科院校實驗室安全管理工作現狀分析與建設探討［J］.實驗室研究與探索，2019（4）：286-290.

［4］孫小琪，孫杰，張鵬程.“互聯網+”背景下創新復合型實驗室建設探究［J］.實驗技術與管理，2019（8）：256-259.

［5］胡勇祥.基于大數據驅動的智慧圖書館推送系統設計［J］.現代電子技術，2020（20）：102-104，108.

［6］譚鵬，朱艷輝，楊蕓樺.分布式數據庫訪問層中間件的研究與實現［J］.電腦知識與技術，2018（24）：7-9.

［7］樊榮，鄭剛，植耀玲.基于分表的閃電定位系統數據庫設計［J］.計算機應用，2021（增刊2）：136-138.

［8］張彤.基于切片技術的應用軟件集成測試方法研究［J］.計算機仿真，2022（5）：361-365.

（編輯? 李春燕）

Design and implementation of university laboratory management system based on SpringBootLin? Shengfeng， Yao? Jinjiang， Lin? Tao， Liu? Jiaxiao， Tian? Zhizhuo， Li? Chao

（Guangzhou City Institute of Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract：? In recent years， the teaching and research activities of university laboratories are becoming more and more frequent， which poses new challenges to laboratory management. In order to optimize the allocation of university laboratory resources， this paper puts forward the design idea of university laboratory management system with front-end separation architecture.Based on SpringBoot+ Vue framework， the system integrates laboratory information management， data processing and intelligent interaction， and designs and implements a practical B/S architecture management system. The test results show that the system is stable and smooth. The system has the characteristics of simple operation and high processing efficiency， and can provide a reliable and efficient solution for university laboratory management.

Key words： laboratory management; Vue; SpringBoot; design ideas