广东轻工职业技术学院实验实训管理系统的设计与实现工程硕士学位论文

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1、电 子 科 技 大 学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA工程硕士学位论文ENGINEERING MASTER DISSERTATION论 文 题 目：广东轻工职业技术学院实验实训管理系统的设计与实现 工 程 领 域： 软 件 工 程 指 导 教 师： 佘堃 作 者 姓 名： 陆英杰 班 学 号： 200992232501 3分类号 密级 UDC 学 位 论 文广东轻工职业技术学院实验实训管理系统的设计与实现 陆英杰 指导教师姓名 佘堃 教授、电子科技大学 申请学位级别 工程硕士 专业名称 软件工程 论文提交日期 20

2、13-05-21 论文答辩日期 学位授予单位和日期 答辩委员会主席 评阅人 年 月 日 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名： 日期： 年 月 日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和

3、借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要实验教学管理系统是按照教育部对实验教学示范中心的要求来建设的。目前，教育部对其如何建设和建设的要求及标准现还没有提出具体规定，因此，实验教学管理系统的设计和开发具有一定的创新性。本研究课题主要根据实验教学示范中心的建设目标需要，设计实现一个实验教学网络服务系统，实现实验室使用预约实验室，实现仪器资源共享、开放服务的实验教学平台，提高实验教学水平。系统在软件方面采用采用面向对象和面

4、向过程的方法，实现遵循组件化和模块化的原则，采用ASP.NET语言、Oracle数据库的技术，完成了系统主要功能分析和系统设计。系统采用当前流行的MVC框架，减弱了业务逻辑接口和数据接口之间的耦合，整个系统基于三层的架构来实现。由于系统处理的业务较多，业务之间有较大的差异，要协调各业务开展目前有一定的困难，因此，系统设计的重点在于保证在各业务处理流程上尽可能统一，通过制定数据文件格式、规则等方式，在保证流程统一的基础上，实现各业务的差异处理。与此同时，本研究中对于实验课程的排课采用的是遗传算法来实现，对实验报告文件传输服务设计了实验报告传输服务客户端CFTP，经过测试整体性能达到要求。本系统的

5、开发遵循ASP.NET规范，采用由Web服务器、应用服务器和后台数据库形成的S/A/D三层结构，具备了大型机系统稳定、安全和处理能力高等特性，同时拥有开放式系统成本低、可扩展性强、开发周期短等优点。实际运行结果表明。系统具有良好的可靠性、服务开放性、示范性、较高的保密性和安全性的优适用于高等院校实验教学中心管理，能满足高等院校未来的业务需求和支持新业务的开展工作。关键词 实验教学，管理系统，ASP.NET，数据库系统IABSTRACTExperimental teaching management system is in accordance with the Ministry of Edu

6、cation of the experimental teaching demonstration center to the construction requirements. Currently, the Ministry of Education on how to build and construction of its requirements and standards are also no specific provision, therefore, experimental teaching management system design and development

7、 of a certain innovation. This research mainly based on experimental teaching demonstration center of the goal of building needs, designed and implemented an experimental teaching network service system, to achieve an appointment for laboratory use, the use of billing, appointment in assurance syste

8、ms, collection, billing accuracy and timeliness of the premise , the realization of laboratory equipment used in management, resource sharing devices, open services platform for the experimental teaching, to improve the experimental teaching. System software using object-oriented and process-oriente

9、d approach, enable compliance with the principles of component-based and modular, using the ASP.NET language, Oracle database technology, completed the main functions of the system analysis and system design. System uses the popular MVC framework, weakened the business logic interface and data inter

10、face between the coupling, the entire system is based on a three-tier architecture to achieve. Because the system handle more business, there are large differences between the business, to coordinate the business development there are certain difficulties, therefore, focus on system design is to ens

11、ure all business processes in a uniform as possible, through the development of data files format, rules, etc., to ensure a unified process on the basis of differences in the achievement of the business process. Development of this system follows the ASP.NET standard, used by Web servers, applicatio

12、n servers and database formation of S / A / D three-tier structure, with a mainframe system stability, security and higher processing power characteristics, have both open systems low cost, scalable, short development cycle and so on. The results show that the actual operation. System has good relia

13、bility, service and opening up, exemplary, high confidentiality and security of the advantages of experimental teaching center for higher education management, higher education institutions to meet future business needs and work to support new business . KEY WORDS Experimental Teaching，MIS，ASP.NET，D

14、atabase System III目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1课题背景及意义11.2课题国内外研究现状21.3 本文的研究内容3第二章 实训管理系统相关技术分析52.1遗传排课算法52.2 数据库以及连接技术62.3文件传输服务72.4 本章小结7第三章 实训管理系统需求分析与设计83.1 总体说明83.2功能性需求93.2.1用例分析103.2.2用例设计113.3性能需求133.4本章小结14第四章 实训管理系统的设计154.1实训管理系统整体架构154.2实训管理系统功能设计194.2.1 实验课程排课设计234.2.2 实验预约管理设计234.2.3 实验报

15、告文件传输服务设计264.2.4 用户及权限管理设计264.3实训管理系统的数据库设计274.3.1数据库设计分析274.3.2数据库具体设计304.4本章小结33第五章 实训管理系统详细设计与实现345.1实训管理系统开发环境345.2实训管理系统关键实现技术355.2.1 实验课程排课算法355.2.2 实验预约管理405.2.3 实验报告文件传输服务445.2.4 用户及权限管理495.3 数据库连接和改进505.4本章小结54第六章 实训管理系统的测试556.1测试工具及环境556.2测试情况556.3测试结果及分析606.4 本章小结61第七章 总结与展望627.1全文总结627.2

16、课题展望63参考文献64致 谢68II工程硕士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1课题背景及意义根据教育部启动的新世纪高等教育改革工程实验室建设和发行项目，结合高等学校基础课实验室管理示范中心建设标准的执行，宏观指导并规范高等学校基础课实验室的建设与管理，推进实验室体制和实验室管理改革，推动高等学校加强学生实践能力和创新能力的培养，加快实验室管理改革和实验室建设，促进优质资源整合和共享，提升办学水平和教育质量1。教育部从2005年至2007年将分批建立100个国家实验示范中心，采取由学校自主建设、自主申请，省级教育行政部门选优推荐，教育部组织专家评审的方式产生2。国家实验室管理示范中心是在

17、高等学校实验室管理中心建设的基础上评审，本系统是建立实验示范中心的必须配套项目3。由于实验室管理示范中心网络系统仅仅是建设实验室管理的一个辅助项目，教育部没有对其如何建设和建设的要求及标准没有提出具体要求，如何建设实验室管理网络系统，是建设实验室管理中的一个研究课题，各高等学校也正处于探讨中4。因此，本项目选题设计、开发具有一定的创新性和示范性。目前，我国教育事业发展迅速，对教学提出的要求也越来越高。现有的实验教学网络系统已不能满足发展的需要，主要体现在以下几个方面：（1）实验内容偏重于验证性实验，缺乏创新性实验；（2）实验室缺乏开放性。实验室只根据教学计划来使用，许多实验因实验时间限制而无法

18、完成；（3）实验时间没有自主性；（4）实验教学资源缺乏共享5-7。通过设计开发，本系统可以为学生提供实验选课的网上平台，学生只要在任何一台上网的计算机上就可以浏览所要了解的实验信息，并通过用户验证登录后，找到自己感兴趣的实验进行预约、查询等8。促进学生学习的积极性。本系统为教师提供在线查看学生的实验报告、批改实验报告、查看学生做实验的记录等。系统管理员可在线进行系统信息更新和维护9。实验室教学管理系统把教师从繁重的实验管理工作中解脱出来，投入到实验室管理方法和内容的研究上来，从而提高实验管理水平10。1.2课题国内外研究现状近年来，随着国家对教育事业发展越来越重视，经费投入不断增加，教育部提出

19、了建立实验教学示范中心的思路和建设标准，拟在全国高等学校建设100个左右具有辐射、示范作用的基础课实验教学示范中心，每间实验教学示范中心必须体现其具有网络化、信息化，为高等学校培养适应新世纪国家经济建设与社会发展需要的、具有国际竞争能力的高素质创新性人才创造条件11-13。全国各高校为了全面贯彻落实教育部关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见文件精神，进一步提高高等学校基础课实验室的建设和管理水平，推进实验教学改革，先后建立了实验教学示范中心14。根据教育部建立实验教学示范中心的标准和要求，建立实验教学示范中心，必须有其网络服务系统相配套。目前，全国各高等学校的实验教学管理系统通常

20、只有单一的浏览功能，无法满足当前实验教学的需要。根据现阶段的情况和实际需要，研究开发适合子当今实验教学需要的系统，是很有必要的15。目前，从国内发展来看，实验教学管理系统建设要从体制与管理、实验教学、实验教材、实验人员、仪器设备、环境与设施六个方面规范来考虑。实验教学管理系统要从现有的具有浏览实验教材、实验课程、实验室制度管理等单一功能向教学资源浏览、信息发布、仪器在线管理、仪器设备在线开放、实验教学在线、计费管理等多功能发展，以进一步推进实验室体制和实验教学改革，促进教学资源共享16。全国各省高等学校现已进入建立和评审实验示范中心的工作，建立和评审工作将按照国家教育部的要求进行。我省高等学校

21、已进入实验教学示范中心的评审阶段，将进入下一阶段国家级实验教学示范中心。实验教学管理系统的建设，将会大大地促进实验示范中心的发展17。实验教学系统的发展经历了很多的阶段尤其是近几十年来，随着信息技术和计算机的迅猛发展，也对实验教学系统的发展起到了促进的作用。特别是其他的领域的发展也带动了实验教学系统往更加强大的功能满足复杂实验环境下的需求，实验教学系统也进入到了一个大发展的阶段。实验教学系统的第一个发展阶段是由于各种原因所开发出来的系统只是普通的实验样品管理，普通的实验报告的打印等，可以说是功能简单，同时系统结构也不够完善，在后续的系统维护和进一步的功能扩展方面显得困难。实验教学系统的第一代系

22、统目前来说已经在国外很少见到，逐渐被其他定制的系统所取代，但由于我国实验教学系统的发展相对比较晚和不够完善，还有部分单位在使用18。 实验教学系统的第二个发展阶段出现在上个世纪的八十年代，主要是二种架构模式组成，一是终端/服务器模式，一是客户/服务器（C/S）模式，也是由主要的商业公司进行开发和设计。经过前一个阶段的使用，实验教学系统的各种需求也比较完善，因此在实验教学系统的第二个阶段的开发过程中基本可以满足用户的需求19。另外，商业公司所开发的产品系统升级和维护可以实现，还有一些特定的需求也可以满足，如某些特定的分析仪器的管理以及连结等。实验教学系统的第三个发展阶段出现在九十年代中，是基于B

23、/S结构的商业化产品，同时用户也不需要另外再写任何程序就可以满足需求。同时采用B/S结构的话，用户不需要进行用户化的操作就是上线进行使用20。实验室管理的核心目的是培养和提高学生的实践能力和创新能力。传统的实验室管理模式仅是完成教学大纲规定的实验内容，且验证性实验较多，不利于学生创新精神与实践能力的培养。在以素质教育和创新教育为核心的新的高等教育形势下，这种培养方式远不能满足学生能力发展的需求21。为解决这一矛盾，实验室实行开放教学已势在必行。而实验室的使用，使实验室管理出现了新情况、新问题。实验设备维护、实验教师工作量、实验安排等问题使得开放实验室建设受到极大的阻碍22。为实现开放实验室建设

24、得以顺利开展，开放实验室管理得以高效、有步骤地进行，更新实验室管理体制，实施开放式管理是实行开放式实验室管理的保证。结合开放式实验室建设，利用Internet建立开放实验室管理系统是急需解决的问题23。它改革了旧的教学模式，建立了新的体系，大大提高了实验室的利用率和学生学习的积极性，并把管理人员从繁重的管理工作中解脱出来。为此针对以上情况，设计和实现了此系统24。随着信息技术的迅速发展个全球化的不断发展，实验教学系统的发展不仅仅在实验中心的一个很小的范围，而是可以连结到互联网上，各种应用也随之增多，对于用户来说，也希望在异地进行相关的业务的操作25。因此，各个软件开发公司也加入到第四代实验教学

25、系统的设计和开发，开发出完全的适应互联网信息化要求的实验教学系统产品。这样的话就可以实现多个实验中心的联网实现资源的共享，甚至管理员可以在其他地方进行管理业务的操作，扩展了实验中心管理的范围26。另外，随着无线网络的覆盖和应用普及，实验教学系统还可以支持通过无线的方式进行管理和操作，极大的方便了实验中心管理人员对实验中心的信息和情况进行掌握。1.3 本文的研究内容本研究课题主要根据实验教学示范中心的建设目标需要，设计实现一个实验教学网络服务系统，实现实验室使用预约、使用计费，在保证系统预约、采集、计费的准确性和实时性的前提下，实现实验室对仪器使用的管理，实现仪器资源共享、开放服务的实验教学平台

26、，提高实验教学水平。论文共分六章，各章所阐述的内容如下：第一章 绪论。介绍课题的背景以及意义，课题在国内外的研究现状，论文的主要研究内容。第二章 相关技术分析。介绍系统主要采用的技术，包括了ASP.NET技术，数据库技术，统一建模技术等内容。第三章 系统需求分析与设计。介绍系统的需求分析，系统的总体设计，系统的业务模型设计等内容。第四章 系统详细设计与实现。在前面各章分析的基础上上介绍了系统开发环境的选择，系统主要功能模块的设计与实现。第五章 预约模块的详细设计与实现。在这一章中主要介绍预约模块的实现，包括了预约模块的概念模型，物理模型，用例实现和代码的设计等内容，最后还介绍了数据库访问的实现

27、和性能的优化。第六章 总结与展望。主要介绍的是课题工作的总结和下一步工作的计划。67工程硕士学位论文 第二章 实训管理系统相关技术分析第二章 实训管理系统相关技术分析本章简单阐述系统开发中应用的关键技术，包括开发系统所使用的遗传排课算法、数据库以及连接技术和在文件传输技术，作为系统开发所使用的主要技术环境。2.1遗传排课算法国外从20世纪50年代末就对排课问题开展了研究。1963年Gotlieb对课程表问题做了形式化描述，提出了排课问题的 数学模型。但由于在实践中遇到的困难，人们对排课问题的了解是否存在产生了疑问。1976年SEven和Cooper等人证明了排课问题是NP完全类问题，这就从理论

28、的角度回答了排课实践中遇到困难的原因，正式确立了排课问题的学术地位，把人们对课表编排复杂性的认识提高到了理论的高度。现代计算机尚未找到解决NP完全类问题的多项式算法，所以此后这一问题的研究大多离开理论研讨的轨道而转向经验方式，这使80年代的许多排课系统缺乏普适性。自Gotlieb提出排课问题数学模型之后，人们又对排课问题的算法作了许多探索，但由于排课问题是NP完全类问题，并且易受实际问题边界的影响，大多数求解结果都不理想。Ferland等人和吴金荣把排课问题化成整数规划来解决，但计算量很大，而且仅仅适用于规模很小的课表编排，对于大规模复杂的排课情况，至今没有一个切实可行的算法。何永太和胡顺仁等

29、人试图用图论中的染色问题来求解排课问题，可惜图的染色问题本身也是NP完全类问题。由于问题的复杂性，研究者探索利用启发式函数来解决排课问题，通过模拟手工排课过程来实现计算机排课。课程表是地方高校开展教学活动的指令性文件。在地方高校的传统排课方式下，课表编排主要是靠手工完成的，排课人员需要花费大量的时间和精力，并且容易出错，同时手工操作也不能满足资源需求的经常变化。当前地方高校普遍利用计算机进行自动排课，不但能使教务人员从繁杂的排课任务中解脱出来，提高教务管理工作效率，而且能改善教学管理质量，合理、高效地利用有限的教学资源，使学校的各种教学活动、教学管理及其它相关的工作能够有序、规范地进行，维持正

30、常的教学秩序，同时对推动教务管理的信息、化起到非常重要的作用。由此出现了众多的计算机排课软件。但是当前地方高校再采用计算机进行排课过程中，大多采用传统方法进行程序设计，把程序作为系统核心。系统中所使用的排课数据主要考虑了一般性排课原则，而对于不同学校的特点考虑不足，特别是学生层次的关注度不够。并且数据与程序结合过于紧密，程序的修改维护有很大难度，不便于系统扩充和升级，因此限制了系统的通用性。而且在发生特殊情形下，只能依赖于人工调整，虽然有很多地方高校先后购买过多个排课软件，但都不能圆满地解决课表编排的问题，造成了大量的浪费。同时课表编排问题涉及教师、教室、学生、课程及教学时间等多种因素的组合规

31、划，具有规模大、约束条件复杂以及不断变化等特点，根据上文的分析，缺乏人性化，没有对学校内的学生进行考虑是问题存在的原因。 2.2 数据库以及连接技术目前，数据库有Oracle9i,Sybase,Informix, Microsoft SQL Server 2000,DB2,My SQL等众多的产品。Mircosoft SQL Server 2000是Microsoft公司推出的大型数据库系统，能够与Microsoft公司的其他的产品很好地结合，也提供JDBC编程接口37。但Oracle是目前国际上最流行的关系型对象数据库，它可以很好地支持各种信息，包括支持ASP.NET，己成为全世界大、中型管

32、理信息系统首选目标之一38。采用Oracle数据库，在实现数据库安全性管理方面，有以下优点:（1）通过验证用户名称和口令，防止非Oracle用户注册到Oracle数据库，对数据库进行非法存取操作。（2）授予用户一定的权限，授予用户对数据库实体（3）限制用户操纵数据库的权力（如表、表空间、过程等）的存取执行权限，阻止用户访问非授权数据。（4）提供数据库实体存取审计机制，使数据库管理员可以监视数据库中数据的存取情况和系统资源的使用情况39-41。（5）采用视图机制，限制存取基表的行和列集合。为防范系统采用假用户（即非数据库用户）身份来管理等，系统还可以利用角色功能，来防止出现上述的安全“漏洞”。用

33、户采用自己的标识和口令注册，但在未得到授权的角色前，是没有操纵数据库的任何权限。授权用户的角色是埋在应用程序中的，只有应用程序才知道角色的名称和口令，从而激活角色，使用户拥有相应的权限40。在应用系统之外，其他用户可以连接到Oracle，但没有激活相应的角色，是不能做任何事情的，而管理人员或开发人员不知道用户的标识和口令，是无法登录到Oracle，即使他能够推算出角色的标识和口令42。基于Oracle数据库的安全性与功能完备性和扩充性，在处理大容量数据时与其他流行数据库相比具有明显的优势。考虑高等院校规模日益增大，和今后系统功能的扩大，系统将选用Oracle数据库，是比较恰当的选择43。2.3

34、文件传输服务随着现代教育技术的发展, 教学理念和教学方式都发生了根本性变化, 以学生为主体、教师为导向 的教学观念正在形成, 利用计算机网络进行自主学习, 是当今课堂教学的发展方向。学生在网上学习的过程中, 客户端与服务器需要进行大量的数据交互传输, 与一般文件传输系统不同的是, 服务器在提供教学时传输的文件具有一定的次序性, 该次序与教学过程中的知识点结构和学生类别有关。本文提出的传输协议是为了实现网络教学而设计的, 其目的是有效而安全地传输学生终端与服务器之间的交互信息。因此该协议具有针对性强、程序精练、传输效率高及安全可靠等优点。在大批量小文件的传输过程中，每个文件的传输过程都需要建立数

35、据连接、传输数据和关闭连接，文件用于数据传输的时间较少，有大量的时间耗费在数据连接的建立和关闭过程，所以对于大批量小文件采用文件分簇与连接复用的方式进行传输，以提升传输效。2.4 本章小结本章简单阐述了系统开发中应用的关键技术，包括开发系统所使用的ASP.NET语言技术、数据库技术和在工程设计上使用的UML建模技术，这些技术在后面的系统的实现中都会使用到。工程硕士学位论文 第三章 实训管理系统需求分析与设计第三章 实训管理系统需求分析与设计本课题研究开发的系统是一个基于教学科研实验、主要面向广东轻工职业技术学院实验中心管理人员的应用系统，适用于各类高等院校使用。实验教学网络系统提供前台、后台管

36、理。系统由中心概况、仪器展示、仪器预约、实验教学、实验室管理、计费管理等几部分组成。3.1 总体说明系统需求分析是在系统设计之前首先要进行的，是整个系统开发过程中最重要项目，全面调查是分析设计工作的基础。由于编写程序只占软件开发过程中很小的一部分，而起着决定性因素来自前期用户的需求调查分析。只有真正的理解和正确表达了用户本质问题，才能做系统的分析和设计，直至编程开发实现系统47。系统需求分析的目的是将用户的需求及其解决方法确定下来，包括开发者关于现有组织管理状况的了解，用户对信息系统功能的需求，数据业务流程管理功能和管理数据指标体系，新系统拟改动和新增的管理模型等。一个新系统的开发和应用，需要

37、对用户做详尽的调查和分析，才能使系统功能和用户需求相一致。本课题所要研究和实现的实验室管理系统采用现代信息技术为基础，简化各个流程和环节，提升实验室管理工作的效率，利用计算机对实验室管理主要环节进行操作，实现可管可控。在课题的立项过程中，主要是对实验室管理的环境进行调查和分析，对主要领导人和工作人员进行需求调查的交流，对目前的工作流程进行相关的调查。广东轻工职业技术学院从1992年开始开设计算机类专业，经过多年的不断投入，计算机专业实训基地已初具规模，2006年获省教育厅授予示范性建设专业。至2007年初，我院对计算机专业实训基地投资1350万元，建筑面积近1250平方米，拥有各类计算机及网络

38、设备约1600台套。目前，广东轻工职业技术学院已建成计算机网络技术应用实训室（锐捷网络技术实训室）、计算机网络技术基础实训室（金浪网络技术实训室）、综合布线实训室（CISCO网络技术实训室）、微机安装调试实训室（计算机组成原理与接口实训室）、计算机软件实训室（NIIT实训室）、电子商务实训室和计算机一室、计算机二室、计算机三室等20个计算机及网络技术实训室。本系统为满足实验教学示范中心的要求，仪器设备具备信息化、网络化、智能化，实验室设备可以开放使用，可以自主实验，实现网上开放教学。建立实验教学和实验室信息平台，实现实验教学网络化、智能化管理。推进实验室开放管理，实验内容也将从验证性实验为主，

39、正在逐步增加设计性的命题实验。功能需求要求系统主要实现以下功能：（1）对于实验教学的系统管理员来说可以实现实验教学的安排，实验项目的安排对于申请预约的实验进行合理的安排。（2）对于实验教学的管理员来说可以方便对于实验课程的设置，删除；用户及权限的管理。（3）对于实验教学中的教师用户来说，可以实现教学计划的实验课的教学，实验报告的审阅，学生实验情况的管理。（4）对于实验教学中的学生用户来说可以实现实验课程，实验项目的申请预约，学生在做完实验项目之后填写和提交实验报告，查询实验的成绩。（5）根据实际情况，可以方便快速的实现实验教学管理环节中的各种报表的生成，为实验教学提供数据支持。3.2功能性需求

40、广东轻工职业技术学院实验教学管理系统要具有一个良好、稳定的、可服务的系统，在满足功能和接口需求的前提下，尽可能地提高系统的性能、可用性和可扩展性。实验教学管理系统应包括以下功能：（1）信息管理功能主要能进行信息发布、信息修改、信息删除。（2）仪器预约功能主要能完成的功能是用户申请预约、用户执行预约、用户取消预约、用户更改预约。（3）仪器管理功能仪器管理功能包括仪器的数量、种类、状况、配置、价格、资产编号等功能。（4）计费帐务管理功能主要能完成的功能是实现对仪器使用情况的计费及不同仪器计费标准及其管理、欠费管理、帐务的管理。（5）信息查询功能主要能完成的功能是实现对仪器信息、预约信息、发布信息、

41、教学资源、教学课件的正确查询。（6）具有上传下载打印功能本系统的开发遵循J2EE规范，采用由Web服务器、应用服务器和后台数据库形成的S/A/D三层结构，完全的Web应用方式，客户端要适应工E5.0以上版本或Netscape6.0以上版本的浏览器，所有的客户端只需要通过浏览器进行操作，不需要安装任何其他的软件;服务器层要适应主流的Web服务器、应用服务器和主流中间件，数据库层要采用主流数据库技术。本系统使用ASP.NET技术框架和oracle数据库，程序安装在Tomcat服务器端运行，以加大数据的处理速度和安全性。为了满足网站经常更新的需求，系统设计采用模版方式，界面的修改不影响处理程序流程。

42、设置网站维护系统，方便对整个系统进行管理。通过此系统，所有的管理动作都可以不限时间地点地通过Internet网络完成。3.2.1用例分析系统主要包含两类用户，一种是使用仪器的用户，即仪器用户，另外一种用户是实验室中心的管理人员，负责多种的管理职能，比如说，预约管理、仪器管理、计费管理、角色管理等。仪器用户又分为三类，包含老师、学生及校外的人员，校外人员主要是指来学校实验教学中心做实验的单位、个人，本系统的设计也支持这样的业务，以进一步体现实验室中心开放化、社会化的思想，其角色UML如图3-6所示。仪器用户包括：学校内部使用仪器做各种实验的老师、学生，以及校外的单位、个人，这些使用者统称为仪器用

43、户Instru User由学校专门的实验室管理人员担任，属于教辅的类别Lab Adminstrator图3-1 系统角色对于仪器用户析，为讨论方便，根据本单位的为例来对角色进行分析，具体如图3-7所示，给出了角色一般化关系。管理工程系仪器用户学生教师校外人员建筑工程系机电工程系计算机信息系仪器用户设计与艺术系图3-2 角色一般化关系3.2.2用例设计（1）前台系统为仪器用户提供自服务的界面，包含6个主要的用例：系统首页、仪器展示、用户注册、仪器预约、使用日志及用户帐单，其UML图如3-8。系统首页是仪器用户访问本系统以后，给用户提供的第一个页面，负责宣传介绍实验教学中心，使用户能了解实验教学中

44、心提供的服务、业务办理方法，及向用户通告实验教学中心的各种通知、新闻。系统首页仪器展示用户注册仪器预约使用日志用户账单用户图3-3 前台系统用例仪器展示是一个给仪器用户提供的综合查询服务，使任何网站的用户都能查询仪器的信息，并提供多种的查询办法，方便用户找到他需要的仪器资料。用户注册是一个验证性的过程，任何人要进行仪器预约，都必须要首先进行注册，对于校内的用户，注册过程主要涉及到核对用户填写的注册资料是否正确，如果正确，则允许注册并给他们提供本网站的访问密码，对于校外用户，注册时填写的资料信息必须经过后台的管理人员审查通过以后则允许注册成功。仪器预约为仪器用户提供具体的预约实现的功能，提供查询

45、具体仪器的预约情况，将空闲的时间段给用户标注出来，方便用户的选择，用户已经预定的时间段，在尚未使用的规定时间前也可以取消预约。使用日志使仪器用户能将任何的时间段内使用仪器的日志信息查询出来，提交给用户，方便用户核对仪器使用费用。用户帐单使面向仪器用户提供的一种查询统计功能，使用户能按照仪器、统计出仪器使用的次数、累计时长、使用费用，方便用户与实验室中心对帐。（2）后台系统为实验室中心的管理人员提供服务，包含以下几个主要的用例：消息发布、用户管理、注册管理、中心管理层管理、仪器查询管理、计费管理、角色管理，其UML图如图3-9所示。后台管理人员通过消息公告，可以向前台的网站用户（或是仪器用户）发

46、布实验室中心的消息、通知、公告等信息，发布的消息有时间段生命周期的控制，过期的消息系统将自动删除。用户管理使实验室管理人员能审查仪器用户的资料是否正确，对于校外用户，管理员可通过次用例控制是否让他们注册。对于欠费的黑名单用户，管理人员可通过次用例暂时吊销用户预约仪器的权利。实验室管理人员消息公告仪器管理用户管理预约管理计费管理账务管理欠费处理角色管理图3-4 后台系统用例仪器管理完成对仪器信息的管理，包括仪器信息的增加、删除、修改及查询，并负责维护仪器预约的单价的制定，支持对校内用户、校外用户定不同的价位。预约管理使实验室中心的管理人员能查看未来三天以内用户对各种仪器的预约情况，并使实验室管理

47、人员能调整预约时间、取消非法预约。（3）计费帐务对于仪器计费的管理，主要由六个用例完成，即仪器使用计费、帐务处理、计费查询与统计、欠费管理、报表生成。仪器使用计费使管理人员在规划的帐期时间到达以后，能启动计费程序，计算仪器用户的仪器使用费，并生成用户帐单。帐务处理根据实验室中心设置好的规则，对特定仪器用户的费用做出优惠处理，对于一些贫困学生，还可作出减免的处理，并对用户的帐单作出销帐处理。计费查询与统计完成仪器用户对不同帐期的费用的查询与统计，系统记录完整的日志。报表生成能根据计费查询与统计的结果自动产生。欠费管理对欠费用户的费用作出查询统计，并能根据欠费时间、金额等条件生成欠费黑名单，方便实

48、验室中心管理人员追缴欠费。3.3性能需求根据教育部关于建设实验室管理示范中心的要求和建设标准，其网络服务系统能适应不同学科的实验室管理实验建设和管理，能对不同学科的教师学生提供服务，也可对外提供服务44。广东轻工职业技术学院实训系统要具有一个良好、稳定的、可服务的性能，在满足功能和接口需求的前提下，尽可能地提高系统的性能、可用性和可扩展性，具体系统要求具有以下性能：（1）服务开放性这是目前实验中心网络系统所缺乏的问题，影响实验室开放的原因，除了管理体制之外，更主要的原因是缺乏现代技术手段的支撑。系统能体现其服务开放性，就是要求系统能支持开放式室实验室的运作方式。（2）管理性 实验室通常对其仪器

49、及其使用的管理能力比较弱。要实现实验室外开放，系统应支持和实现对实验室仪器和使用者的管理。（3）扩展性 系统支持与校园网进行连接，具有相互可以查询数据的能力；也支持以与仪器设备管理系统连接，具有互相交换数据、互相查询数据的能力。（4）辐射性这是目前各高校存在的问题，系统仅适用本学科的使用，适用面较窄。本系统应适用于不同高等院校、不同学科的实验室管理使用。3.4本章小结本章是系统的需求分析，首先进行系统的功能方面的需求和性能方面的需求进行了一定的分析，通过分析可以得到系统的需求，接着针对上述的需求，进行系统的数据流程的分析，最后完成整个系统的需求分析。工程硕士学位论文 第三章 实训管理系统的设计

50、第四章 实训管理系统的设计本课题研究开发的系统是一个基于教学科研实验、主要面向广东轻工职业技术学院实验中心管理人员的应用系统，适用于各类高等院校使用。实验教学网络系统提供前台、后台管理。系统由中心概况、仪器展示、仪器预约、实验教学、实验室管理、计费管理等几部分组成。4.1实训管理系统整体架构为实现系统建设的总目标，系统主要由五个部分组成，即前台系统、后台管理、预约时间管理、计费帐务及基础系统平台。前台系统为广大的仪器用户提供服务，包括仪器的查询、预约等功能，使其产生预约单会写入到数据库里面，供后台管理人员审查；后台管理系统是面向实验中心的管理人员的系统，提供多种的管理功能，包括仪器管理、预约管

51、理等，同时还负责启动自动运行的预约时间管理的模块；预约时间管理启动后，能在后台连续不断的运行，自动生成可供仪器用户预约的空闲时间段；计费帐务主要涉及到仪器使用费的计算，优惠条件的设置、计费标准的设置、仪器用户帐单的生成，费用的减免、费用缴纳、欠费管理邓工作、基础系统平台，主要包含系统运行需要的UNIX服务器及大型数据库系统，为上层应该软件系统提供服务。系统整体框架如图4-1所示。仪器用户预约时间管理前台系统后台管理计费账务数据库实验室管理人员图4-1系统整体框架图在前台系统中，用户可以进行浏览、仪器查询、仪器预约、预约查询、成绩查询、计费查询、实验世道查询、密码修改、在线答疑、实验报告、上传下

52、载和注册登录等功能。前台系统框架如图3-2所示。用户操作管理浏览查询预约注册登录上传下载图4-2前台系统框架图在后台管理系统中，后台管理元可以进行信息的发布、修改、删除、查询邓管理，可以进行仪器查询、提供对外服务、可以对中心管理层进行管理，可以提供数据库备份和前台用户资料录入功能、实验安排、计费管理、角色管理功能。后台管理系统框架如图4-3所示。后台管理预约管理信息管理仪器查询对外服务计费管理中心层管理文档管理角色管理图4-3后台管理系统框架图从技术层面看，系统采用Struts框架和Spring框架。Struts和Spring都是当前流行的MVC实现框架，MVC减弱了业务逻辑接口和数据接口之间

53、的祸合。基于这种三层结构的应用系统不但具备了大型机系统稳定、安全和处理能力高等特性，同时拥有开放式系统成本低、可扩展性强、开发周期短等优点。用户界面层的组件可以是ASP.NET组件。ASP.NET组件和ASP.NET都用来生成动态网页，它们的主要作用是表示层逻辑，接受并检验用户输入的数据，把数据传给后端的业务逻辑层，并把业务逻辑层处理的结果返回给用户。Web层的开发采用了先进的Struts页面框架。应用服务器层主要完成业务逻辑，在本项目中业务逻辑主要分为两类，OLTP型和工作流型业务逻辑层由ASP.NET来实现。应用服务器层定义和封装了系统及系统未来发展的商务对象模型，也就是业务逻辑的基本要素

54、，业务对象在客户服务支持系统软件体系中起到一个承上启下的骨干作用。数据层由数据库产品来实现，如oracle，database，Sybase，SQL Server等等，在具体的数据访问开发方面，采用Spring框架实现透明的数据访问。这种三层结构模式可极大地方便应用数据的开发和维护，使程序员能集中开发位于中间层web服务器端的应用程序而无需考虑用户端的兼容性，而且后台数据库系统的改变或数据结构的变化不会对用户端产生影响。三层B/S模式增加了较厚的中间层，形成了“瘦用户端-胖中间层-瘦服务器”的计算模式。本系统设计采用的前台和后台，在三层框架的ASP.NET环境中运行。底层完全基于一个关系数据库，

55、由Oracle实现。系统由WEB服务器提供良好的用户界面，同时由基于WEB的后台管理系统提供系统管理和系统维护功能。系统采用IIS作为WEB服务器，操作系统采用Solaris，系统的数据源采用oracle9i来实现，如图4-4所示。动态网页采用ASP.NET来完成。整个系统基于三层的架构，采用“学生、教师、校外人员”的用户体，囊括了实验预约、计费管理、信息查询等。后台管理也采用相同的架构，但采用与前台不同的IP地址和端口，主要供后台管理员使用，保证系统有较高的保密性和安全性。前台用户登陆信息查询浏览仪器预约预约取消仪器查询资料上传下载计费查询后台管理员登陆仪器展示添加仪器展示删除仪器展示修改用

56、户信息仪器查询信息发布计费管理数据库表格Sys_glrySys_yqxxSys_yqyySys_yqlySys_zcyjSyzx_kj等调用文件处理数据后台Oracle数据库中的相应表格修改平台上运行Solaris Oracle ASP.NET图4-4 系统总体功能图根据模型设计，系统主要对WEB页、WEB Server的处理程序及数据库管理三部分开发。WEB页面为用户提供系统的界面和内容，并且通过对WEB页面的选择和向WEB服务器提交的表单信息，由服务器处理请求信息后反馈给用户，以实现各种功能。WEB Server的处理程序负责用户层与数据层之间的联系以及相关信息的处理，信息的管理以及跟踪使

57、用ASP.NET提供的类库和接口实现。数据库管理就是对数据库存取访问。图4-5是MVC模式的框架体系结构组件（Controller）浏览器ASP.NET（View）Web服务（Model）数据源1.发出请求2.实例化4.使用3.转发5.返回响应图4-5 MVC模式框架体系结构图MVC最突出的优点是使得多个不同视图可以共享同一个模型，将一个应用程序的业务逻辑，控制逻辑和表现逻辑分解。由于将数据和逻辑从表示层中分离出来，所以无论用户想要的是什么样的界面，如HTML或Flash，都可使用同一个模型对不同的界面进行支持，这同时也实现了代码的重用。由于返回的数据没有进行格式化，所以同样的构件能被不同界面

58、使用。若把其他数据库移植到oracle,只需改变模型即可。采用正确的实现了模型，不管数据来自数据库或者LDAP服务器，视图都会正确的显示她们。由于运用MVC的应用程序的三个部件相互独立，因此改变其中一个不会影响其他两个，所以依据这种设计思想能构造良好的低耦合的构件。ASP.NET是用来把一些信息保存起来以便在各个对象之间传递。4.2实训管理系统功能设计系统功能分析的目的是捕获和描述所有的系统需求，并且建立一个模型来定义系统中主要的域类（系统中的关键类），通过系统分析，确定系统模块的组成。本系统的模块功能流程图如图4-6所示。（1）信息发布模块信息的动态发布是实验教学示范中心的基础，信息发布系统

59、的设计，可以使信息发布人员不用求助于专业计算机技术人员，也不用自己编程就能增加、修改动态内容。首页界面前台管理计费系统系统管理每日新闻成绩指导查询实验预约实验查询实验资料提交实验报告成绩提交预约实验名单查询所修实验课程查询上传文件管理数据库备份实验课程管理实验仪器管理前台用户资料录入新闻系统更新图4-6 系统功能流程图信息发布系统是使非计算机专业人员自动生成网站，动态发布信息。整个系统结构方式将如图4-7所示。FOS注册及身份认证网页模板生成与管理导航栏结构及内容管理信息管理系统维护BBS数据库图4-7 信息发布模块结构图网页模板可以按用户需求生成，对当前现有模板可以进行修改和删除操作，并可根

60、据当前选择模板的不同而显示不同的操作界面。修改模板时，需设置标题、文件名、背景图像、文本区域、图像、链接、边界、动画等项。信息发布内容包括综合新闻、中心简介、中心组织机构、共享资源简介、实验室管理、教学的通知或文件、本学期开设的实验课程目录、年度实验计划等。系统可实现图片上传功能。信息索引管理子模块可以添加、删除、修改关键词，修改关键词的显示顺序，并且能对索引的内容进行维护。（2）仪器管理模块实验教学中心的仪器管理，将从以下几方面来考虑：1）仪器查询统计。能够对学校内部所有仪器设备查询，对外提供开放仪器的查询，并提供小留言版，保证交互意见的及时反馈。仪器查询的内容包括仪器近期的使用、预约情况、

61、型号、制造厂家、产地、工作状况、租用费用、配置、购置时间等信息。2）仪器管理。仪器采用二级分类管理，分类的仪器设备可以添加、修改、删除，同时要关联到仪器设备的类别属性，如数量、购置时间、配置、价格等。某一大类的删除、修改要包括其下小类及设备。可以对仪器的大类、小类进行模糊匹配搜索。可添加、删除、修改实验仪器，仪器设备图片能够在线上传。前台用户能查询设备预约情况，后台不仅可以查询仪器预约，还能对仪器预约结果进行单一或批量的删除和修改；能设置允许预约、不开放、维修中、报废等限制条件，规定预约仪器的范围；能修改预约仪器的属性，能上传或删除仪器图片和资料，包括技术资料。3）仪器状况。可随时在线查看仪器的静态状况（帐、物、卡是否齐全和相符）；可随时在线显示仪器设备的工作状况（使用中，维修中、待修中、