1、高校实验室管理系统论文 X X 大 学 高校实验室管理系统 学生姓名： 学 号： 班 级： 专 业：系 别: 指导教师： 摘 要当今社会，各行各业的发展越来越依赖信息技术的应用。随着实验室管理制度的不断完善，越来越多的信息需要登记在册。在当今市场上，虽然实验室信息管理软件并不少，但是真正适合高校使用的却少之又少。本论文着眼于高校实验室物品管理的信息化建设，运用当前流行的WEB开发技术，设计和开发一套适合高校使用的实验室物品管理信息系统。在本论文中，充分考虑到了高校实验室管理人员的工作和职责，系统严格按照高校实验室的物品管理制度进行设计和开发。在实验室的日常管理中，系统管理员可以通过该系统进行用
2、户的增、删、改、查。实验室管理员可以通过该系统进行审批管理、易耗品管理、仪器管理和报表统计。而学生或老师则可以通过此系统进行仪器预约、易耗品的申请采购等操作。系统采取了B/S架构设计，使用了流行的Spring容器作为系统的设计基础。开发采用了控制与表现分离的MVC模式，大大降低了系统各层之间的耦合程度。底层数据库的操作则使用Hibernate框架，避免了编写大量JDBC代码的弊端。本系统的设计能够为高校实验室的物品管理提供有效的帮助，解决实验室物品管理中出现的问题，提高相关人员的工作效率。关键词：高校 实验室 物品管理 管理信息系统 The Design and Implementation
3、of University Laboratory Items Management Information System Liu Zhiyong(College of Mathematics and Informatics, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)Abstract:In todays society, the development of all walks of life is more and more dependent on the application of information
4、technology. With the continuous improvement of laboratory management system, more and more information need to be registered. In todays software market, although there is a lot of laboratory information management software, but which is really suitable for colleges and universities are few and far b
5、etween. This paper focuses on the informatization construction of university laboratory items management in order to design and develop a laboratory items management information system for use in colleges and universities by using the current popular web development technology.In this thesis,we take
6、 full consideration on the work and responsibility of the university laboratory management personnel.The design of the system is strictly based on the university laboratory items management system. In the daily management of laboratory, the system administrator can through the system to add, delete,
7、 change or query users information. Lab manager can through the system to carry on the examination and approval administration, consumable management, equipment management, and statistics while students can make an appointment for the use of equipment or apply for procurement through the system.Syst
8、em adopted B/S structure and use Spring container which is most popular in web development as a foundation for the design of the system. The development of system use the MVC pattern which separate the control layer and performance layer. It greatly reduces the coupling degree of systems layers. The
9、 underlying database operations are using Hibernate framework to avoid the disadvantages of writing a lot of JDBC codes.The design of this system can provide effective help for the itemsmanagement of the university laboratory .It not only can solve the problems arising from the laboratory items mana
10、gement, but also enhance the working efficiency of the relevant personnel.Key words: College Laboratory Item management Management information system目 录1 前言 11.1 研究背景 11.2 研究目的和意义 21.3 研究内容和方法 21.3.1 研究内容 21.3.2 设计原则 31.3.3 研究方法 42 技术方案 42.1 开发平台 42.2 技术框架 53 系统需求分析 83.1 系统涉众及总体用例分析 83.2 主要用例详述 113.
11、2.1 注册以及登录用例 113.2.2 易耗品入库用例 133.2.3 申购易耗品用例 143.2.4 预约设备仪器用例 144 系统总体设计 164.1 功能和模块划分 164.2 系统架构设计 164.3 系统包结构 174.4 开源框架的使用 185 系统详细设计 215.1 用户管理模块 215.2 易耗品管理模块 225.2.1 易耗品出入库 225.2.2 搜索易耗品 235.2.3 申购易耗品 235.3 仪器管理模块 245.3.1 搜索仪器 245.3.2 预约仪器 245.3.3 仪器保养 255.3.4 仪器报废 255.4 审批管理模块 265.4.1 申购审批 26
12、5.4.2 仪器预约审批 275.5 统计分析模块 286 数据库设计 296.1 概念设计 296.2 数据库表设计 296.2.1 用户管理模块表设计 296.2.2 易耗品管理模块表设计 306.2.3 设备仪器管理模块表设计 317 系统实现 327.1 系统登陆和注册 327.2 系统主界面 337.3 用户管理 337.4 易耗品管理 347.5 仪器设备管理 357.6 审批管理 367.7 统计分析 368 结论与讨论 388.1 结论 388.2 讨论 38参考文献 39致谢 40华南农业大学本科生毕业论文成绩评定表1 前言1.1 研究背景随着信息技术的飞速发展，信息系统的使
13、用已经越来越普遍。在高等院校中，管理信息系统的使用已经遍及到校园的方方面面。在如今的高校中，信息技术的应用包罗万象。学生课程安排，成绩查看，公选选课，甚至是二手物品的买卖，都已经应用到了信息系统。实验室管理系统也同样紧随计算机硬件、软件和网络等技术的发展，不断升级，更新换代（陶滔等，2001）。 管理信息系统的普及为高校的管理提供了极大的便利。然而，并不是所有的方面都已经趋近成熟。在高校的实验室物品管理中，依然存在着较大的缺漏。虽然实验室管理制度已经日趋完善，但是所有的管理依旧是建立在纸质档案的基础上，实验室信息化建设远远落后于实验室硬件的发展（卢娜，2007）。如今，实验室管理存在如下主要问
14、题: （1）档案管理混乱。实验室物品的所有记录，包括领用、入库、出库等都是记录在一个档案本上，对于这些记录需要实验室的管理人员认真登记核对，一旦保存不善，就极有可能造成档案的丢失。 （2）档案信息查找困难，账面提供的信息可用性不大。实验室物品信息记录在纸面上。当需要所需信息时，需要耗费一定精力查找。一旦数据量不断增多，就很难查找到所需的信息。而且，实验室管理人员只是简单记录这些信息，对于这些信息的统计分析都需要进行繁复的计算工作。 （3）对库存和过期物品缺乏有效控制。实验室物品管理员需要不定时地对实验室物品的库存进行检查，以便制定短期或长期的采购计划。而且，实验室物品将要过期时，实验员不能得到
15、及时提醒。 （4）流程不够简化。对于物品的采购申请、审批，设备仪器的预约、审批等流程完全可以通过信息系统来完成，简化实验室的管理流程。 针对以上问题，必须引入计算机管理手段加以有效地解决（Wendy Boggs etal，2000）。本设计探讨通过建立B/S（Browser/Server）模式的WEB实验室管理信息系统，以需求驱动设计的思想来为高校实验室物品的管理提供一套可行的系统解决方案。1.2 研究目的和意义本论文的设计是以高校实验室物品管理的信息化为目的。该系统基于B/S模式，不同于客户端系统，B/S模式的信息系统不需要繁琐的安装和使用程序，凡是具有上网功能的计算机都可以通过HTTP传输
16、协议使用该系统，减少使用系统带来的繁琐和不便(谭振贇，2010)。为实验室相关使用人员提供便捷的物品管理等功能。系统根据高校实验室物品管理的相关制度，提供一下功能：（1）易耗品管理：记录实验室中的易耗品的入库，出库操作。方便快捷的查询库存信息，记录物品的存放位置，现有库存等，设置库存预警和过期预警。还可以通过本系统向管理员提出采购。（2）设备仪器管理：记录设备仪器的基本信息，对设备仪器进行保养、预约使用或者报废操作。 （3）审批管理：审核学生或其他普通实验室人员的申购要求，审核设备仪器的预约使用。 （4）统计分析：为实验室管理人员提供实验室的入库、出库、易耗品消耗、申购等数据，提供图表等直观的
17、统计信息。 （5）用户管理：实验室相关人员的增删改查，授予用户相关角色。 从实验物品规范管理的角度来说，物品使用情况的登记十分重要(何都良，2005)。该系统实现实验室计算机化管理, 极大地方便了管理员记录、统计、查询等实验室日常管理工作 ,大大减轻了其工作强度 ,提高了工作和管理效率（屈泳，2007）。实验室物品管理信息系统的设计与实现都是基于高校的实验室管理制度。希望通过该系统能够结束实验室目前的纸质化管理水平，使实验室的物品管理向着信息化的方向迈进。1.3 研究内容和方法1.3.1 研究内容（1）了解高校实验室的管理制度，针对实验室管理涉及的相关人员，明确其对系统的需求。针对实验室的物品
18、管理，优化相关业务流程。（2）掌握实验室物品的信息表示方式，进行满足实际条件的数据库设计。（3）Web开发环境的搭建。（4）系统核心代码的模块化编写。（5）系统的测试和部署。1.3.2 设计原则本系统是基于Java Web技术开发的实验室管理信息系统。对于一个信息系统的设计应该充分考虑以下几点设计原则。 （1）用户界面友好 良好的用户界面能够为用户带来舒适的操作体验。在用户的操作过程中，应该给以用户友好的提示，帮助用户了解系统的操作方法。对于一些需要展示的数据能够以图表的方式展示给用户。对于用户的错误操作能够提供友好的反馈。 （2）模块化开发对于系统的开发应该遵从模块化开发的思想（Haigh
19、Andrew，2003）。模块化思想原来是出现在系统工程以及流程管理之中。随着软件开发技术的不断成熟，模块化思想也更加普遍地运用在了软件开发中。在本系统中，同样体现了模块开发的优点。它能够有效地减小系统开发的复杂度。本系统主要分为了用户管理模块、易耗品管理模块、仪器管理模块以及统计分析模块。模块与模块之间应对独立。这也为软件维护和调试带来极大的好处。 模块编写时，要充分考虑模块的代码数量。从图1可知，代码行越多，bug的增长率越高。200400行之间的逻辑行的代码是最佳的，鲁棒性越好。图1 缺陷数量和缺陷密度与模块大小的定性曲线图1.3.3 研究方法本系统的实现采用系统开发生命周期(Syste
20、ms Development Lifecycle)法进行实施。 （1）问题的定义及规划通过实地调研和查阅资料了解当今高校实验室物品管理存在的问题。明确问题的边界，确定系统所要解决的主要问题和次要问题。 （2）需求分析 采用实地调研和访谈的方式了解系统的用户边界，了解系统的用户对系统的功能有何需求，以用例的形式表达用户需求，做到需求的细粒度分析。 （3）软件设计设计系统的总体架构，结合用户对系统环境以及网络环境等要求，确定开发工具等。对系统应用关系进行架构性设计，通过需求阶段对用户的分析归类，用图的方式描述出用户和各个模块的全局视图，弄清楚系统的边界。 （4）程序编码规范地编写代码，合理地运用注
21、释。方便后期的代码维护。 （5）软件测试和维护合理地运用测试工具进行单元测试和模块测试。同时要注重软件的性能问题，缩短用户操作的响应时间。2 技术方案2.1 开发平台系统的开发平台如下：开发平台：Java 1.6；集成开发环境：Eclipse Kepler 4.3；数据库：Mysql 5.5；Web容器：Tomcat 7.0； （1）TomcatTomcat是深受广大Web开发者喜爱的Web服务器。它运行时占用系统资源少，不仅具有邮件服务的功能，同时也支持负载均衡。随着编程语言的开发，Tomcat也处于不断地改进之中。Tomcat服务器是轻量级服务器，在中小型企业以及并发性访问量不大的系统中被
22、普遍使用。当使用一台Apache服务器的时候，Tomcat实际上作为一个与Apache独立的进行。Tomcat服务器具有跨平台，容易扩展的特点。由于本系统的规模并不是很大，用户使用量小。因此这种轻便小巧的web服务器对于本系统的应用来说，是非常适合的。 （2）EclipseEclipse 是基于 Java 的跨平台的自由集成开发环境（IDE）（赵阳，2013）。在Java开发过程中提供了人性化的开发环境。它不仅具有Java语法检查，代码提示等基础功能，你还可以根据你的需要将开发插件集成到Eclipse。它已经超越了一般Java IDE的概念。它是一个开放的平台，你可以为Eclipse添加任何需
23、要的功能。利用Eclipse,你可以快速地构建java开发环境。实用齐全的功能可以提高编写代码的效率。调试是每一个程序员必做的工作，在Eclipse中，你可以使用Eclipse的调试模式，为代码设置断点，查看每一步运行的输出、每一个变量的计算值。你还可以为代码设置停止条件，查到代码的调用堆栈。以上这些都是Eclipse比较实用的调试功能。 （3）MySQL简介MySQL是一个小型的关系型数据库管理系统，它将数据保存在不同的表中，而不是将数据保存在一个大的仓库中，因此与其他数据库相比具有更快的速度和更高的灵活性。MySQL使用的语言是标准的SQL语言，该语言简单，易学易用。MySQL数据库由于具
24、有体积小，速度快，使用总成本低的特点，很多中小企业都选择其作为网站的数据库，帮助开发者降低网站的总成本。MySQL具有如下优点： 综合统一 高度非过程化 面向集合的操作方式 以一种语法结构提供多种使用方式 语言简洁，易学易用2.2 技术框架JavaEE开源框架在Web开发中起着举足轻重的作用(Johnson R，2005)。在本系统中，采用了Spring+Hibernate+SpringMVC的开发架构。之所有没有才采用传统的SSH(Struts+Spring+Hibernate),主要是基于以下原因：springMVC是方法级别的拦截，而Struts是类级别的拦截。SpringMVC的一个U
25、RL对应一个处理器方法，每一个处理器方法都可以通过方法参数接收请求传递的数据，这些数据在方法中是相互独立的，不能共享。而Struts虽然也可以一个方法处理一个请求，但是action类的数据却是所有方法共享的。本系统采用了如下框架： （1）Spring框架 Spring是为系统提供各种实例化类的容器（Rod Johnson，2004），其最重要的概念便是IOC(Inversion of Control，控制反转)。Spring IoC是Spring Framework的最核心的部分。所谓控制反转，是指通过使用IoC容器对象依赖关系的管理被反转了，也就是说，对象之间的依赖关系由IoC容器进行管理，
26、并且由Ioc容器通过依赖注入（DI，Dependency Injection）的方式来完成对象的注入（黄强，2006）。 在使用spring容器的时候，我们需要将我们需要的JaveBean在容器里面注册。容器启动的时候，spring会根据配置文件或者扫描注解包的方式将类注入到容器里面进行管理。Spring默认的类实例是单实例类，也就是使用的时候，容器总是返回同一个实例，这样可以有效减少内存的占用(Craig Walls etal，2006)。当使用时，不需要程序显示创建实例，它会通过依赖注入的方式为你实例化bean。Spring将传统的”对象-对象”的依赖模式转变为了“对象-IoC容器-对象”
27、的依赖模式。 随着spring新版本的不断发布，2.5版本以后，spring bean的配置已经从编写XML文件的方式转变为使用注解的方式，这使得bean的配置和注册变得更加得方便。使用注解的方式使开发者从编写大量的配置文件中解放出来,代码的编写变得更加简洁。 （2）Hibernate框架Hibernate是当前最流行的对象关系映射框架。它对JDBC进行了轻量级的封装。由于传统JDBC操作数据库的繁琐以及CMP的种种限制,Hibernate这种面向对象的数据库操作框架很快成为了主流。Hibernate将数据库的数据封装成一个个实体类，通过操作实体类来实现对数据库的增删改查。除此外，Hibern
28、ate还对数据库的操作提供了众多的使用接口,例如query和criteria接口，其包含的方法几乎可以完成所有数据库的操作。随着hibernate的发展，实体类的映射已经由书写*.cfg.xml的方式转变为使用注解的方式进行配置。Hibernate的运行过程如图2所示。 应用程序先调用Configration类，该类读取Hibernate的配置文件及映射文件中的信息，并用这些信息生成一个SessionFactory对象。 然后从SessionFactory对象生成一个Session对象，并用Session对象生成Transaction对象；可通过Session对象的get()、load()、s
29、ave()、update()、delete()和saveOrUpdate()等方法对PO进行加载、保存、更新、删除等操作；在查询的情况下，可通过Session对象生成一个Query对象，然后利用Query对象执行查询操作；如果没有异常，Transaction对象将提交这些操作结果到数据库中。 图2 Hibernate的运行过程 （3）SpringMVC SpringMVC是Spring框架的一个子模块，它是一种请求驱动类型的Web轻量级框架（郭延香，2013）。使用springMVC能够帮助我们设计出干净轻薄的web层，提供强大的约定大于配置的契约式编程支持，同时支持本地化解析，主题解析，文件
30、上传等。在springMVC中具有灵活的数据验证，格式化和数据绑定机制。 SpringMVC是spring最重要的一个子模块，它很好地实现了WebMVC的设计思想。当用户在web.xml中配置以后，它的DispatcherServlet拦截符合用户配置的请求，并将该请求转发给相应的控制器。控制器接收到请求后，收集和绑定请求到一个对象，这个对象被称为命令对象。然后，命令对象被委托业务对象进行处理。处理完毕后返回一个ModelAndView。此时，前端控制器收回控制权，它根据ModelAndView中的View选择视图，并将模型数据渲染出来。3 系统需求分析用例用于表示系统所提供的服务，它定义了系
31、统是如何被参与者所使用的，它描述的是参与者为了使用系统所提供的某一完整功能而与系统之间发生的一段对话。用例图的使用可以清晰的描述系统的用户需求。3.1 系统涉众及总体用例分析在高校实验室的管理中，实验室通常是以各个学院为单位进行管理。在一个拥有实验室的学院中，每个实验室都有专人看管，其角色为实验室的管理人员。每个实验室除了实验室管理人员外，还有普通用户的角色，普通用户通常是需要频繁使用实验室的学生或老师。系统还需要系统管理员来进行维护。系统的用户包括三类用户，分别为系统管理员、实验室管理员和普通用户。图3展示了系统的涉众以及总体的用例。由于系统的用例较多并且易于理解，限于篇幅，本文采用表1所示的系统用例统计表加以说明。图3 系统总体用例图 （1）系统管理员 创建用户，对用户进行增删改查操作等操作。将用户关联到相应角色（实验室管理员或普通用户）。 （2）实验室管理员对易耗物品的入库，出库进行记录。对某些有预警需要的物品设置过期预警或者库存预警。当物品的库存低于某一设定的值或者有效期低于某设定值时，系统能够及时提醒。结合各种条件，查看物品的库存，类型，购入单位等信息。审批普通用户(学生，普通实验员)的仪器预约申请。审核后，预约人可以查看到审核结果。审批普通用户(学生，普通实验员)对实验物品的申购请求。设备仪器的添加、报废处理，对设备的
