高校大型儀器設備共享平臺的設計與實現

摘要：文章分析了高校大型儀器設備的使用現狀和目前大型儀器設備共享平臺的研究狀況。提出了通過信息化管理手段來提高大型儀器設備的利用率的方法。根據系統(tǒng)的功能需求，討論了平臺的數據庫設計和功能設計，并使用LAMP技術開發(fā)了一個基于Web的大型儀器設備共享平臺。

關鍵詞：大型儀器設備；共享平臺；數據庫設計；LAMP

1.大型儀器設備使用現狀

近年來，國家不斷加大對科研投入的力度，一方面，大型儀器設備數量越來越多，有限的教育投入還不能滿足社會日益增長的需求；另一方面現有儀器設備效益沒有充分發(fā)揮。教育部直屬高校40萬元以上儀器設備使用狀況調查顯示， 良好狀態(tài)約占三分之一， 三分之二的儀器設備的使用效益還有待提高，綜合效益偏低的設備約占三分之一左右[1]。大型儀器設備使用效率和效益不高，需要通過管理手段來提高設備的利用率。

據CNKI中國知網檢索統(tǒng)計，1997-2011年針對高校大型儀器設備共享研究的文獻共有64篇，但有關共享信息平臺構建的研究只有3篇，大約在5%左右[2]，因此，針對目前一方面對大型儀器需求的增長，另一方面現有的大型儀器利用率低下的問題，就其原因，還是管理理念、共享機制和信息化的管理手段方面存在問題[3]，對于大型儀器共享機制的研究已經較多，本文就采用信息化管理手段，采用先進的開發(fā)方法，構建共享平臺進行闡述，開發(fā)基于網絡環(huán)境的大型儀器設備開放共享軟件系統(tǒng)，實現大型儀器設備的信息查詢、預約使用、效益考核等功能，可將所有的開放共享的儀器設備全部納入其中，供校內外用戶方便快捷地使用，這對提高設備使用率，緩解教育資源供求矛盾，具有十分重要的現實意義。

2 大型儀器設備共享平臺的需求分析

2.1 平臺的功能需求

高校大型儀器大多分散安裝在學校各部門，為了提高共享使用效率，建立了大型儀器共享使用的網絡信息系統(tǒng)，通過網絡的形式將學?？晒┕蚕淼拇笮蛢x器設備統(tǒng)一到這個平臺上來，實現了分散設備的虛擬集中管理，將共享儀器設備的性能、應用領域、存放部門、管理人員、聯(lián)系電話、收費標準、預約使用方法等詳細信息在網上公布[4]，方便用戶的實時查詢及相關資料下載，因此，共享平臺必須具備大型儀器設備的基本信息模塊、設備信息錄入模塊、網上預約模塊、效益評價模塊、服務反饋模塊、信息交流模塊等功能，通過建立大型儀器設備共享平臺，采用網絡化的管理方法，提高大型設備共享服務的水平。

2.2平臺的角色定義

根據共享平臺實際的應用需求，系統(tǒng)的用戶角色分為四類，分別是未注冊用戶，可以查詢、瀏覽儀器信息，但不能預約；注冊用戶，可以查詢、瀏覽儀器信息，并且可以對開放的儀器進行預約；學院管理員，可以在注冊用戶的功能基礎上，對本學院的儀器進行添加、刪除、修改，可以瀏覽查詢本學院的儀器的預約情況；設備處管理員，可以完成系統(tǒng)的所有功能，包括分類管理、儀器管理、預約管理、服務管理、友情鏈接、用戶管理、公告管理、數據備份等所有的功能。

3 大型儀器設備共享平臺的設計

3.1 平臺的功能設計

平臺的系統(tǒng)分為前臺和后臺兩部分。前臺主要是面向未注冊用戶和注冊用戶，主要有平臺信息顯示模塊（包括公告信息、服務指南、最新入網設備等）、設備信息查詢模塊、設備預約模塊、平臺用戶交流模塊等，用戶交流模塊可供用戶在平臺上就設備使用情況進行咨詢、交流。后臺管理功能主要面向學院管理員和設備處管理員，用來完成相應的管理功能。后臺管理功能主要有分類管理、儀器管理、預約管理、用戶管理、系統(tǒng)管理等功能，其中分類管理，完成一級分類、二級分類的增加、刪除、修改、查詢功能，儀器管理完成儀器設備的增加、修改、刪除、查詢功能。預約管理是面向管理員用戶的，為管理員查詢入網設備共享使用情況進行查詢，學院管理員可查詢本學院共享設備的預約使用情況，設備處管理員可查詢全校的入網的儀器設備預約使用情況。用戶管理是面向設備處管理員的，可對系統(tǒng)中所有的用戶進行增刪改查。系統(tǒng)管理功能主要有前臺頁面顯示信息管理，學校二級管理部門的管理，系統(tǒng)數據備份等功能，其中前臺頁面顯示信息服務管理包括平臺的服務介紹、服務指南的修改和刪除、平臺公告信息增刪改功能、平臺的友情鏈接的增刪改，數據備份功能，為了保證系統(tǒng)數據的安全，管理員需要定期備份系統(tǒng)數據，避免系統(tǒng)出現故障時，數據丟失。如圖1所示為共享平臺的功能圖。

3.2平臺的數據庫設計

對于一個基于web應用系統(tǒng)來說，數據庫設計的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的性能，甚至關系到整個系統(tǒng)的成敗[5]。因此，根據共享平臺的功能，在進行數據庫設計時，就要考慮到系統(tǒng)的運行效率，注意數據庫對象命名的規(guī)范和字段類型、寬度的選擇，為保證數據的一致性和完整性，必須遵循一定的設計步驟、范式理論和基本原則，避免數據冗余和修改、插入、刪除異常[6]。此外，恰當使用索引，索引能夠提高系統(tǒng)的性能，保證數據庫表中數據的唯一性并加快數據的檢索速度。因此，為了提高運行效率，適當保留冗余數據，在數據冗余和處理速度之間找到合適的平衡點[7]。表1是根據上述原則，為共享平臺設計的

4大型儀器設備共享平臺的實現

4.1 平臺的體系結構

大型儀器設備開放共享平臺，采用 B/S三層結構模型進行開發(fā)，分為數據層、服務器層和客戶端層，如圖2為平臺的體系結構模型。B/S結構是Web興起后的一種網絡結構模式，這種模式將系統(tǒng)功能實現的核心部分集中到服務器上，客戶端采用通用的網絡瀏覽器，瀏覽器通過Web Server同數據庫進行數據交互，用戶界面全部為Web頁面，所有界面的呈現和操作都是通過瀏覽器將數據發(fā)送到Web服務器，向Web服務器提交請求并與數據庫服務器連接，對用戶請求進行處理后，將處理結果通過網絡再返回瀏覽器[8]。這種模式簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用，是信息系統(tǒng)架構的趨勢。

4.2 平臺的開發(fā)技術

使用LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP） [9]開源產品組合實現設計，LAMP組合就是在Linux操作系統(tǒng)上配置Apache服務器、MySQL服務器，PHP應用程序服務器，其中PHP作為服務器端的腳本語言，Javascript 作為客戶端腳本，MySQL作為后臺數據庫，Apache2.0作為web服務器，PHP腳本把HTML與MySQL數據庫連接起來，通過數據庫的數據操縱語言DML（insert 、delete、 update、 select）來完成系統(tǒng)的設計[10]。LAMP是目前國際流行且成熟的Web框架，和Java/J2EE架構相比，LAMP具有Web資源豐富、輕量、快速開發(fā)等特點，和微軟的.NET架構相比，LAMP具有通用、跨平臺、高性能、低價格的優(yōu)勢，因此LAMP組合是具有成本低廉、部署靈活、快速開發(fā)、安全穩(wěn)定等特點，是企業(yè)Web應用的首選平臺[11]。

4.3部分頁面的實現

預約管理功能模塊是平臺的主要的功能模塊，我們以該功能模塊為例進行說明。注冊用戶通過平臺前臺頁面的設備信息模塊進行預約，由設備所在部門的管理人員進行統(tǒng)籌安排，并將實驗安排信息及時反饋給用戶，讓預約用戶提前做好實驗準備工作，合理安排實驗時間；預約相應設備后，儀器設備單位的管理員在后臺對預約情況進行處理，如圖3是預約管理的界面，在該界面上可得到預約用戶、預約的設備、預約使用的時間等信息，點擊該儀器設備，可得到該儀器設備的詳細信息、點擊預約用戶可得到該預約用戶的詳細信息。實現代碼略。

5 結語

高校大型儀器設備的共享，除了政策和制度建設外，必須配合有效的信息化管理手段。我校2009年自主開發(fā)了大型儀器設備共享平臺，實現大型儀器設備的信息查詢、設備的錄入、預約使用、服務管理等功能，系統(tǒng)的使用，方便了用戶快捷地在線查詢、預約使用，同時也使得大型儀器設備使用信息更加準確，為大型儀器設備共享使用的效益考核提供了準確的數據。經過近3年運行和完善，學校有353臺大型儀器設備在大型儀器共享平臺網上發(fā)布并開放運行，平均每年受益的本科生、研究生就達2500余名，系統(tǒng)能滿足實際應用的需求，效果良好，實現了大型儀器設備開放和共享全部流程，以及效益考核部分流程的網絡化和信息化，具有一定的推廣價值，對提高大型儀器設備的利用率，具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1] 梁 雄，胡澤友，楊 毅. 高校大型儀器設備共享的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：194-196

[2] 英衛(wèi)峰，高 言，趙會武. 高校大型儀器設備共享若干問題研究[J].實驗技術與管理，2011，28（11）：213-215

[3] 解成喜，唐 軍，張正方. 大型儀器設備共享平臺建設研究[J].實驗技術與管理，2010，27（10）：1-3

[4] 畢衛(wèi)民.學習國外先進經驗 推進高校大型儀器共享平臺建設[J]. 實驗室研究與探索，2011，30（10）：258-262

[5] 黃琳.基于B/S 結構的人事績效考核系統(tǒng)的設計與實現[D]， 江西農業(yè)大學碩士論文，2011

[6] 毛國軍.高級數據庫原理與技術[M].北京：人民郵電出版社，2004。

[7] 謝興生.高級數據庫系統(tǒng)及其應用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[8] [10]馬漢達.基于WEB的開放實驗室管理信息系統(tǒng)開發(fā)[D]，鎮(zhèn)江：江蘇大學碩士論文，2007.

[9] 高洛峰. 細說PHP[M]. 北京：清華大學出版社，2009.

[11]月光博客.LAMP網站架構方案分析[EB/OL].http：//www.williamlong.info/archives/1908.html

作者簡介：馬漢達（1966—），男，江蘇南通，碩士，高級工程師，實驗中心主任，主要從事計算機應用研究、教育信息化研究與高校實驗室管理工作。

E-mail：mahd@ujs.edu.cn

聯(lián)系電話：13775545267

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通訊地址：江蘇鎮(zhèn)江 京口區(qū)學府路301號 江蘇大學 計算機學院

論文編號：201303035，其中第二作者改為“宋元書”，這樣作者是“馬漢達，宋元書，丁勤林”三人，論文修改稿見附件。

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作者簡介：馬漢達（1966—），男，江蘇南通，碩士，高級工程師，實驗中心主任，主要從事計算機應用研究、教育信息化研究與高校實驗室管理工作。

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