基于B/S與C/S混合模式的實驗室綜合管理系統的設計與實現

崔維軍 向 波

摘要 從高校實驗室的現狀和實際需求出發,開發基于B/S與C/S混合模式的實驗室管理系統,實現上機預約、智能排課、實驗監管、遠程控制等主要功能,有效地解決實驗無法及時預約及人工處理預約時出現沖突和學生實驗時無法控制的狀況,在很大程度上提高實驗室的管理水平和設備利用率,使實驗室管理變得更加科學、快速、規范、高效。

關鍵詞 實驗室管理;AJAX;混合模式;遠程控制

中圖分類號:TP393.09 文獻標識碼:A 文章編號:1671-489X(2009)24-0087-03

Design and Implementation of Integrated Management Laboratory System based on B/S and C/S Mixed-mode//Cui Weijun, Xiang Bo

Abstract From the situation of university laboratory and the actual demand, designed and laboratory management system based on B/S and C/S mixed-mode, realized some key function such as experimental booking, smart course arrangement, laboratory monitoring and remote control, effectively address the problem that experiment can not be dealt with in time of booking and Students was unable to control in the class, improved the management of the laboratory level and capacity utilization to a large extent, made the laboratory more scientific, rapid, and highly efficient.

Key words laboratory management;AJAX; mixed-mode; remote control

Authors address School of Economics & Management, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing, 210044, China

長期以來,眾多高校計算機實驗室的各種管理工作一直由人工整理和統計,存在工作煩瑣、信息無法及時共享、統計不方便等問題。隨著高校實驗室數量的增加及規模不斷擴大,以前的以人工為主的管理模式已遠不能達到對實驗室進行高效、科學管理的目的。同時,由于在這樣一個開放性的教學環境中,學生上機玩游戲等不可控因素也是一個令實驗室管理員和任課教師頭痛的問題。因此,打破傳統的實驗室管理方式勢在必行。本文將就這些問題及高校實驗室分散、網絡設施條件有限等實際情況,設計并實現一套基于B/S與C/S混合模式的實驗室綜合管理系統,從而減輕實驗室工作人員負擔,提高實驗室利用率。

1 系統概述

本系統基于B/S與C/S兩種模式,B/S部分主要采用AJAX結合J2EE的方式來實現,C/S部分全部采用Java實現。系統中引進目前較流行的AJAX技術,用來實現B/S模塊中的遠程機器監管功能及搜索建議等功能,實現數據在用戶界面動態無刷新顯示,充分改善用戶使用體驗,使Web應用程序桌面化。同時系統中對實驗項目名稱等的更新采用雙擊動態更新的方式實現,其效果類似于C/S類系統中相應功能的效果。

本系統采用Java語言開發,不受操作系統平臺的限制,系統的運行基于JVM(Java虛擬機),只需在操作平臺下安裝相應的JVM即可運行該Java程序。系統的C/S與B/S部分通過數據庫聯系起來,實驗室管理員在B/S客戶端對數據庫進行相應的操作,然后再由客戶機通過本機MAC地址讀取對應本機的操作信息,并在客戶機上執行,最終實現B/S與C/S兩部分系統的有機結合,來完成系統所要實現的功能。

2 系統主要功能設計

2.1 系統功能結構圖通過對高校實驗室現狀與現實需求進行分析,得出系統的B/S部分及C/S部分功能結構圖,分別如圖1和圖2所示。

2.2 實驗預約模塊設計實驗預約時需要根據實驗室開放情況,通過最大容納學生人數來進行限制。用戶在預約時,系統使用AJAX技術響應用戶相應的請求來動態無刷新更新一部分預約信息。為了防止出現實驗預約沖突,系統對已預約的時間段進行禁用,用戶在預約時,這些時間段將顯示為禁用狀態,并給出相應的提示。為了管理的方便,每個用戶可在登錄后查看自己對應的預約申請,同時可刪除自己沒有被管理員審批或審批不通過的預約申請。所有已被管理員審批通過的預約申請將以課表和列表的形式顯示給用戶,用戶可按實驗室名稱來查詢對應實驗室的實驗安排情況。

2.3 用戶管理模塊設計從實際需求出發,系統共為系統注冊用戶劃分3種不同角色:學生用戶、教師用戶、管理員。所有用戶在默認注冊時都會由系統分配由管理員設置的默認欄目訪問權限,這些權限也可由管理員之后進行更改,這樣在一定程度上提高系統的靈活性。系統對于用戶的注冊采用從后臺統一導入的方式,不提供用戶前臺自助注冊。這樣做的目的是確保用戶信息的真實有效,因為學生和教師用戶信息數據可以由各學院提供。同時因為學院內部一般都將學生信息保存在Excel文件中,而本系統的用戶數據導入又是從Excel中讀取,且導入時只需要提供賬號和姓名2項即可,其他信息將由管理員進行統一選擇,這樣可以很方便地實現同一學院/專業的學生用戶或教師用戶進行批量導入。

2.4 課堂交流模塊設計該功能模塊用來解決實驗上機時不能及時交流的問題。該功能模塊是采用AJAX動態無刷新顯示用戶所交流的問題。學生和實驗指導教師在上機實驗時可通過此模塊來交流實驗時遇到的問題,而實驗指導教師可以通過該窗口為學生解決經常碰到的問題,避免多個學生提出類似問題的情況,在一定程度上節約學生和教師的寶貴時間。

2.5 電子點名模塊設計實驗指導教師在上機實驗時可使用此功能來對學生進行實時點名。實驗前實驗指導教師只需向該實驗班發出點名命令,教師每次實驗發送的電子點名請求,系統都將生成對應的電子點名冊,內容包含對應本實驗班的學生名單。學生在上機實驗時只需用本人賬號登錄并應答教師的點名即可實現電子點名。為了防別人代答的問題,系統規定在一次實驗課時間段內,同一機器不允許使用2個賬號同時或交替登錄。

2.6 實驗監管模塊設計實驗監管的實現是將B/S與C/S兩部分結合來實現,發揮各自不同的優勢。實驗指導教師可通過Web界面的實驗監管來對在線實驗的機器進行遠程控制,可實現遠程關機、重啟、注銷操作。用戶在Web客戶端向對應學生發送相關命令后,學生機客戶端程序會根據發送的命令在本機上執行相應的操作。同時Web端由管理員設置的禁用程序列表也將由客戶端讀取并在本機上終止相應的進程。該功能的流程圖如圖3所示。

2.7 系統配置模塊設計系統的配置主要用來設置系統的一些參數,包括當前開課學期、開學時間、本學期總周數、預約系統開啟狀態等。這些系統運行的基本參數必須由管理員在系統正式運行前進行正確配置,否則系統無法正常運行。本系統將系統的部分參數設置為可由管理員從后臺進行設置是為了提高系統的靈活性、適用性,滿足不同高校用戶的不同需求。系統中的當前學期和總周數必須在每學期預約開始前由管理員設置好,否則系統預約信息將不能進行正確歸類,實驗課表也將無法正確顯示。

2.8 遠程桌面功能遠程桌面功能是用來配合實驗監管的,管理員可通過遠程桌面連接到遠程機器,并實時獲取遠程機器的截圖,掌握當前學生機上學生的實驗情況。該功能采用Java多線程技術,允許多個客戶端同時連接,因此該功能除了可以用來實現遠程監視作用外,還可以用來實現遠程教學演示,提高實驗教學的生動性。

3 數據庫設計

因為Microsoft公司的SQL Server數據庫是目前流行的網絡數據庫,本系統采用SQL Server2000作為后臺數據庫服務器。數據庫表的設計是系統設計的一個非常重要的部分,為了系統的可擴展性和靈活性,共設計20多張表,各表之間關系通過外鍵來關聯,保證表間數據的完整與一致性。例如預約申請表中的實驗課程編號、實驗室編號、學院編號、專業編號等都是外鍵字段,這些字段需要與實驗課程、實驗室、學院、專業表中對應的主鍵建立關系,以保證表間主鍵與外鍵字段中數據的完整與一致性。但由于系統所涉及的表數量太多,這里就不再將表結構及表之間的關系逐一列舉。

4 系統實現的關鍵技術

系統采用功能強大的SQL Server2000作為后臺數據庫,B/S部分采用AJAX結合J2EE的方式來實現,C/S部分采用Java語言開發。整個系統將C/S與B/S兩種模式的優勢進行集中,對不同功能模塊采用不同的模式來設計。整個系統中將B/S部分功能與C/S部分功能緊密相連的是數據庫,用戶在B/S客戶端發出的請求首先反應到數據庫中,然后再由C/S客戶端從數據庫中獲取相應的命令請求并在本機執行。每當客戶機開機時,客戶端程序會自動將本機信息與遠程數據庫中對應的機器信息進行匹配,如果已存在,則更新在線狀態,否則新增該機器信息。其中B/S系統中獲取遠程機器上線和離線信息是通過AJAX與服務器進行異步通信,動態、實時、界面無刷新獲取。

5 結論

本系統是在結合筆者在實驗室的工作經驗,并分析高校實驗室管理現狀的基礎上,將B/S與C/S兩種模式的優點進行集中,綜合多種技術開發完成的。系統的成功運行,有效地解決了高校實驗室目前管理上存在的問題,充分體現了高校實驗室管理的信息化、網絡化、科學化,提高了實驗室管理水平、工作效率、實驗室利用率,與以前的管理方式相比,在很大程度上降低了管理成本。系統的成功運行對提高高校實驗室管理水平具有很大的意義。

本系統的創新點是將B/S與C/S兩種模式結合起來,并結合AJAX技術,實現在Web界面對實驗室機器進行遠程操作,使實驗室管理不再受空間的限制,實驗員或實驗指導教師在任何一個網絡連通的地方,都能對實驗進行管理,對實驗室的機器進行管理,及時獲取實驗室機器動態信息及學生實驗的實時情況。

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