基于B/S的高校實驗室預約管理系統設計與實現

收稿日期：2023-08-10

基金項目：華中科技大學實驗技術研究項目（HUST-syjsyj-2022077）

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.05.007

摘" 要：為了實現實驗室管理信息化，更好地為師生服務，文章設計并開發一套高校實驗室預約管理系統。該系統是基于B/S結構，采用Vue視圖框架、Nginx服務器及MySQL數據庫構建而成的；支持專業實驗室、教室和會議室的預約管理；入口對接華中科技大學統一身份認證系統，在校師生可直接使用已有的統一身份認證系統賬號密碼登錄系統。用戶可通過瀏覽器完成在線預約、預約查詢、預約管理和數據統計等功能。該系統的應用提高了實驗室管理的規范性和信息化程度。

關鍵詞：預約管理；實驗室信息化；B/S結構；MySQL數據庫

中圖分類號：TP311" " 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）05-0031-05

Design and Implementation of Appointment Management System for

University Laboratory Based on B/S

LI Dan

（School of Medicine and Health Management， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan" 430030， China）

Abstract： In order to achieve informatization in laboratory management and better serve teachers and students， this paper designs and develops a set of appointment management system for university laboratory. The system is based on the B/S structure， constructed using the Vue view framework， Nginx server， and MySQL database. It supports the appointment management of professional laboratories， classrooms and conference rooms. The entrance of it is connected to the unified identity authentication system of Huazhong University of Science and Technology， and teachers and students can directly use the existing unified identity authentication system account and password to log in the system. Users can complete functions such as online appointment， appointment query， appointment management， and data statistics through the browser. The application of this system has improved the standardization and informatization level of laboratory management.

Keywords： appointment management; laboratory informatization; B/S structure; MySQL database

0" 引" 言

高校實驗室是進行實踐教學和科學研究的重要場所[1]，承擔著人才培養、科研攻關和文化傳播等重要任務，在當前“雙一流”建設中，已成為各高校教學與科研建設的重中之重[2]。實驗室不僅為眾多課程和學生提供服務，同時還為部分教師的科研應用提供服務[3]。目前高校普遍存在實驗室場地資源緊張，專業實驗室、教室和會議室數量有限的問題，而傳統實驗室場地管理主要依靠人工完成，師生需要找實驗室管理員進行手動登記預約，這種基于人工的管理模式使得實驗室管理員工作煩瑣、效率低下，并且存在容易出錯和不利于快速查詢統計等問題[4]。此外，由于基于人工的管理模式信息化程度低，信息維護依靠紙質登記和電子表格記錄，師生無法及時便捷地獲知實驗室實時使用情況，導致部分場地空閑率較高，實驗室資源難以得到充分利用。目前，雖然有一些成熟的預約管理系統，但大部分都是專門針對會議室預約或者專業實驗室預約，而將專業實驗室、教室和會議室納入同一個系統統一管理的尚不多見。基于這一背景，本文設計開發了一套基于B/S結構的高校實驗室預約管理系統，實現實驗中心專業實驗室、教室和會議室預約的統一管理。

1" 系統架構設計

實驗室預約管理系統采用B/S結構，用戶端是標準的瀏覽器，服務器端是標準的Web服務器，系統的維護工作主要集中在服務器上，可以有效節約開發時間大大提高系統開發效率[5]。系統采用經典的三層結構設計模式，由用戶表示層、業務邏輯層和數據訪問層組成，其系統架構如圖1所示。

圖1" 系統架構圖

1）表示層是用戶與預約管理系統直接交互的界面，用戶通過Web網頁訪問系統，系統通過表示層接收用戶輸入的數據并傳輸給業務邏輯層，同時將后臺數據通過表示層展示給用戶。

2）業務邏輯層是系統架構中最核心的部分，是數據訪問層與表示層的橋梁，實現三層之間的數據連接和指令傳達，它主要關注業務規則的制定和業務流程的實現。系統業務規則由實驗中心管理人員制定，主要包括不同類型場地的預約是否需要審核、場地是否支持多人同時預約等；業務流程則是根據業務規則確定業務在系統中的具體扭轉步驟。系統業務邏輯層中預約管理和場地管理兩個模塊實現了系統的核心業務；用戶管理和會話管理則實現系統登錄、會話和權限管理等功能。

系統對接了統一身份認證平臺，統一身份認證是指不同的業務系統通過一個認證系統驗證用戶身份，在各信息系統有訪問權限的前提下，用戶憑借一個賬號密碼就可以登錄不同的信息系統[6]。為方便在校師生使用，本預約管理系統入口對接了華中科技大學統一身份認證系統，師生無須重新注冊，可直接使用已有的統一身份認證系統賬號密碼進行身份認證。認證通過后，系統可根據統一身份認證接口自動獲取用戶姓名和學號等信息。

3）數據訪問層是對原始數據的操作層，主要負責系統數據庫的訪問，實現對數據表的操作，為系統的業務邏輯處理提供數據訪問支撐[7]。系統主要處理兩類數據：一是預約管理相關的數據，包括預約地點、時間等；二是用戶身份數據，既包括與學校統一身份認證系統對接獲取的校內用戶信息，還包括通過系統注冊登記的用戶信息。

2" 系統數據庫設計

系統采用MySQL數據庫。MySQL是在Web應用方面最好的關系型數據庫管理系統之一，具有快速、可靠、跨平臺、使用成本低，并且源碼開放等優點[8]，被廣泛應用于Web系統開發。關系數據庫將數據保存在不同的表中，而不是將所有數據放在一個大倉庫內，加快了速度并提高了靈活性[9]。預約管理系統數據庫表結構如圖2所示，主要涉及六張數據表：場地表、用戶表、預約信息表、預約審核表、課程表和課程時間表。

1）場地表，用來維護預約系統管理的場地信息，可通過在場地表中新增或刪除場地數據記錄以靈活調整系統管理的場地。系統支持對專業實驗室、教室和會議室三種不同類型的場地進行管理，并且針對不同類型場地制定了相應預約規則。

2）用戶表，主要記錄通過預約系統注冊的用戶個人信息，包括登錄名、登錄密碼和姓名等；同時還記錄了用戶角色類型，不同的角色登錄系統會分配不同的操作權限，分為超級管理員、普通管理員和普通用戶三類。此外，還記錄了用戶錯誤登錄次數，當錯誤登錄次數超過系統設置的指定次數時，系統會鎖定該用戶，在系統設置的指定時長后才能再次嘗試登錄。

3）預約信息表，主要記錄系統的預約信息，當用戶提交新的預約信息時，就會在預約信息表中生成一條預約記錄。預約信息表是場地使用情況統計的數據源，根據不同的選項篩選，可以得到不同條件下的統計數據表。

4）預約審核表，記錄管理員預約審核的操作記錄。

5）課程表，對于教室和教學實驗室，最重要的用途是滿足學校教學需求，根據教學計劃完成授課任務。學校教務處會在每學期末制訂下學期教學計劃，根據教學安排，將課表信息導入課程表，并通過調用轉預約函數，將課表數據寫入預約信息表，完成教室場地的預定。在無課程占用的空閑時段，教室可對師生開放預約。

6）課程時間表，由于學校作息時間表分為夏季作息和冬季作息，兩種作息時間表中同一節次對應具體時間點不同，如華中科技大學夏季作息第五節課上課時間為14：00，而冬季作息第五節課上課時間為14：30。課程時間表記錄了第1-12節課在夏季作息和冬季作息時間表中分別對應的上課時間和下課時間，以便系統根據具體季節自動調整課程預定時間段。

3" 系統功能設計

實驗室預約管理系統的服務對象主要有普通用戶、管理員和超級管理員。管理員主要負責預約審批、場地管理和普通用戶管理，還可對預約記錄數據進行條件查詢、統計和導出；超級管理員則主要實現對普通管理員和用戶的權限管理。系統的功能模塊如圖3所示，包含六大功能模塊：用戶管理、場地管理、預約查詢與申請、我的預約、預約管理和數據統計。

1）用戶管理。預約管理系統完成了與華中科技大學統一身份認證系統的對接，校內師生使用已有的統一身份認證系統賬號和密碼即可直接登錄；學校兼職導師、兼職教師、聘用人員和臨時人員等沒有統一身份認證系統賬號的用戶可通過注冊預約系統內部賬號在專用入口登錄系統。

系統管理員可在后臺進行新增用戶信息、變更角色類型、刪除用戶和修改密碼等操作。管理員除了可以逐條新增用戶信息，當新增用戶數量較大時，還可以通過Excel文件批量導入用戶信息。

2）場地管理。系統支持管理的場地類型分為專業實驗室、教室和會議室三種。根據實際場地情況，管理員可新增和刪除場地信息，系統會根據數據庫中的實時數據，動態地展示當前管理的場地。系統場地管理靈活，可適用于不同實驗室推廣使用。

3）預約查詢與申請。預約查詢與申請是系統的核心功能模塊，其業務流程如圖4所示。根據實際應用場景中是否支持多用戶同時預約，可將系統支持管理的場地分為兩類：一是專業實驗室，二是教室和會議室。華中科技大學衛生管理信息實驗中心的專業實驗室主要是不同應用場景下帶電腦機位的機房，開放專業實驗室預約時根據剩余可用機位數進行預約，支持多用戶預約同一時間段不同的機位；教室和會議室主要用于課堂教學和會議，同一時間段僅能一名用戶預約使用。

圖4" 預約申請流程圖

用戶在查詢各場地預約情況時，支持按日期查詢，顯示系統管理的所有場地某一天的預約情況；也可按指定場地查詢，顯示該場地某一周的預約情況。專業實驗室查詢結果以列表形式展示不同時間段已預約人數和可預約總人數。

在申請預約時，如果是申請預約教室或會議室，為提高場地利用率，用戶填寫提交預約信息后，在預約不沖突的情況下，無須審核即預約成功；如果是申請預約專業實驗室，因為涉及實驗準備工作，提交預約信息后還需等待系統管理員審核。

4）我的預約。“我的預約”菜單顯示用戶本人的預約記錄和預約審批狀態，預約狀態有待審核、預約成功和審核駁回三種。用戶可以修改、刪除未來時間段的預約信息，歷史預約記錄不允許修改。

5）預約管理。管理員可以查看所有預約記錄，對用戶提交的預約申請進行審核。審核結果有審核通過和審核駁回兩種，若駁回審核，需要填寫駁回原因。還可以新增和刪除預約記錄，在新增預約時，既可以逐條新增，也可以通過Excel文件批量導入。

對于需要承擔教學任務的場所，包括教室和專業實驗室，支持導入課表文件，系統自動將課表數據轉換為批量預定教室，這樣就可以實現一鍵完成整個學期課程的教室預定，而無須逐條操作。

6）數據統計。管理員可查詢所有的用戶信息和預約記錄，并根據篩選條件批量導出查詢結果。系統支持的篩選條件包括導出日期范圍、場地類型、場地名稱和審核狀態。導出的數據列表包含場地名、場地類型、預約日期、預約起始時間、預約結束時間、預約事由、預約人和使用時長等信息。

通過導出的預約數據可對專業實驗室、教室和會議室的使用情況進行統計分析，找出各場所的集中使用時間段，提前進行設備檢查；而在不常使用時間段，則可安排實驗室維護工作。此外，可定期導出報表，實現實驗工作量的信息化管理。

4" 系統實現

4.1" 關鍵技術

本系統是一個基于B/S結構的Web應用程序，前后端完全分離。系統前端對應于系統架構中的表示層，是用戶與系統直接交互的界面。前端頁面是基于Vue視圖框架進行開發的，它是一款基于標準HTML、CSS和JavaScript構建的用于開發者高效構建用戶界面的框架，具有框架簡單靈活、低耦合、第三方UI庫豐富和易于開發和維護等優點[10]。

服務器端采用的是基于Linux系統的Node.js+

Nginx+MySQL+Redis技術棧。因為系統可能出現大量用戶同時使用系統的高并發問題，采用適合高并發的Node.js框架，它是系統核心框架，擁有龐大的開源生態系統，并且其采用的基于事件的異步I/O模型，非常適合處理I/O密集型的業務[11]；Nginx是一個高性能Web服務器，具有穩定性高、功能集豐富和系統資源消耗低等顯著優點；MySQL是一款關系型數據庫管理系統，用來存儲系統中的關系型數據；采用Redis緩存，將一些不經常改變但又經常訪問的數據常駐內存中，并在內存中完成對數據的操作，從而提高訪問效率[12]。

4.2" 系統運行的主要界面

如前文所述，系統支持兩類場地的預約管理：一是教室和會議室，二是專業實驗室。圖5和圖6展示了兩類場地的查詢頁面，圖5是教室和會議室預約情況查詢頁面，用戶可以直觀看到各教室和會議室的預約情況，并且課程占用和會議占用使用不同顏色進行了區分展示。圖6是專業實驗室預約情況查詢頁面，由于實驗室支持多用戶同時預約，展示的是可用機位總數和已預定機位數。

圖7和圖8是兩類場地的預約申請頁面，主要區別在于教室和會議室預約申請時需要指定具體開始時間和結束時間，而實驗室則是按照上午、下午和晚上進行整時間段預約。

圖7" 教室和會議室預約申請頁面

圖8" 專業實驗室預約申請頁面

5" 結" 論

本文研究開發了基于B/S結構的高校實驗室預約管理系統，充分考慮專業實驗室、教室和會議室等不同類型場地的具體使用場景，制定不同預約規則，提高了實驗室的利用率和開放性。通過本系統實現實驗室場地的信息化管理，相較傳統人工管理模式，提升了師生使用的便利性，降低了實驗室管理與維護成本，大大提高實驗室管理水平。系統場地管理功能靈活，適用于同類型實驗室，具有很高的推廣使用價值；也可根據不同需求，調整和完善系統功能，對于其他實驗室管理系統開發具有一定的借鑒意義。

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作者簡介：李丹（1991—），女，漢族，湖北武漢人，工程師，碩士研究生，研究方向：實驗室信息化、計算機技術與應用。