基于Drupal的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

李媛媛， 周 圍， 靳小燕

(北京交通大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院， 北京 100044)

0 引 言

隨著我國(guó)高等教育事業(yè)的飛速發(fā)展，很多高校招生規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，對(duì)于高校的硬件教育資源的合理有效使用提出了新的挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)之一莫過(guò)于計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室的管理。高校計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室通俗稱為公共機(jī)房，主要承擔(dān)學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、網(wǎng)絡(luò)、英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)訓(xùn)練等實(shí)踐教學(xué)任務(wù)以及考試和學(xué)生的自由上機(jī)實(shí)踐。隨著學(xué)生需求多樣化、上機(jī)實(shí)踐課程任務(wù)和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量的增加，使得目前在實(shí)驗(yàn)室管理人員有限的情況下如何高效地管理計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室成為了迫切需要解決的問(wèn)題。當(dāng)然，一個(gè)科學(xué)合理的公共實(shí)驗(yàn)室管理制度是提高管理效率的基礎(chǔ)，另外還要有一個(gè)好的管理系統(tǒng)才有可能從根本上提高管理效率。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的完善程度代表了高校信息化建設(shè)的水平[1]。

本文針對(duì)高校公共實(shí)驗(yàn)室的管理需求進(jìn)行調(diào)查分析，對(duì)基于開(kāi)源軟件實(shí)施的管理信息系統(tǒng)進(jìn)行深入探討，以期找到低成本、快速、有效、穩(wěn)定的公共實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并且通過(guò)我校建設(shè)實(shí)例來(lái)證明開(kāi)源軟件應(yīng)用的可行性和前景。

1 公共實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)需求分析

通常所說(shuō)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)，是基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)包括了信號(hào)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件在內(nèi)的集成系統(tǒng)。通常以專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為中心，將實(shí)驗(yàn)室的業(yè)務(wù)流程、環(huán)境、人員、儀器設(shè)備、試劑、標(biāo)準(zhǔn)方法、文件記錄、科研管理等多種因素有機(jī)結(jié)合，能夠完成實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和信息的收集、分析、報(bào)告和管理?？v觀國(guó)內(nèi)高校在實(shí)驗(yàn)室管理模式上的發(fā)展，其經(jīng)歷了人工管理模式、計(jì)算機(jī)輔助人工管理模式、LIMS模式等發(fā)展軌跡，提高實(shí)驗(yàn)室的使用率、方便用戶使用、為教學(xué)和科研提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)已成為實(shí)驗(yàn)室管理的大勢(shì)所趨[2]。

計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室的信息管理系統(tǒng)也屬于LIMS范疇之內(nèi)，但和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的LIMS相比，它有自己的需求特點(diǎn)：① 高校公共實(shí)驗(yàn)室面向全校師生服務(wù)，隨著校園網(wǎng)服務(wù)應(yīng)用水平的提高，其管理上融合了校園網(wǎng)應(yīng)用的一部分，如一卡通上機(jī)計(jì)費(fèi)、視頻監(jiān)控管理等，這些功能都是較獨(dú)立的校園網(wǎng)系統(tǒng)一部分，因此公共實(shí)驗(yàn)室的LIMS可不考慮這些功能的實(shí)現(xiàn)。② 雖然沒(méi)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的樣品試劑的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求，但是涉及到的硬件軟件管理任務(wù)比較重。計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展速度快、更新頻率高，實(shí)驗(yàn)室也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展而不斷投入和建設(shè)，硬件分期按需投入為學(xué)校節(jié)約經(jīng)費(fèi)的同時(shí)，帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)室維護(hù)與設(shè)備耗材管理要求也更高。另外，隨著軟件更新和靈活的教學(xué)模式需求，軟件環(huán)境的配置和管理非常重要，因此文件記錄、日常維護(hù)工作是實(shí)驗(yàn)室管理的主要工作。③ 傳統(tǒng)的LIMS主要是C/S模式(客戶機(jī)/服務(wù)器)，功能上相對(duì)專一和封閉。而公共實(shí)驗(yàn)室的LIMS要真正考慮到滿足全校的教學(xué)科研和用戶的需求，就要考慮到開(kāi)放性，不但需要采用B/S模式(瀏覽器/服務(wù)器)，更需要不斷適應(yīng)新需求的功能擴(kuò)充可能性。

計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高的要求，建立高效、科學(xué)、規(guī)范的服務(wù)體系理論和信息化管理平臺(tái)尤其重要。雖然大部分高校可以使用“一卡通”進(jìn)行學(xué)生上機(jī)計(jì)費(fèi)，通過(guò)學(xué)校的設(shè)備管理平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理，但是其余很多管理和服務(wù)，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程管理、軟件管理、維護(hù)日志、多校區(qū)多實(shí)驗(yàn)室信息溝通等還停留在手工階段，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)來(lái)滿足需求。通過(guò)以上分析，我們對(duì)系統(tǒng)需求分析如圖1所示，其中信息公開(kāi)為外部功能，資源管理、日常管理、人員管理都是內(nèi)部功能，需要用戶登錄才能使用[3]。

圖1 計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室的功能需求

2 基于開(kāi)源軟件Drupal的系統(tǒng)可行性分析

對(duì)于高校的公共計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，可自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、也可通過(guò)購(gòu)買商業(yè)軟件來(lái)管理實(shí)驗(yàn)室。雖然購(gòu)買的軟件比較成熟，但是可擴(kuò)充性弱、不能滿足日益發(fā)展的服務(wù)要求。那么在建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊張的現(xiàn)狀下如何快速建立低成本、實(shí)用性強(qiáng)、可擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，是擺在實(shí)驗(yàn)室管理人員面前的任務(wù)。為此在分析實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀和需求的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)調(diào)查分析，決定基于開(kāi)源軟件Drupal來(lái)快速構(gòu)建一個(gè)滿足需求、低成本、可擴(kuò)展的高校公共實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)[4-5]。

2.1 開(kāi)源軟件

開(kāi)源軟件(Open source software)是軟件的版權(quán)持有人在軟件協(xié)議的規(guī)定之下保留一部分權(quán)利，同時(shí)允許用戶學(xué)習(xí)和修改來(lái)增進(jìn)提高軟件的質(zhì)量?；ヂ?lián)網(wǎng)的普及，將原來(lái)分散的開(kāi)發(fā)人員聚合在一起，可開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品級(jí)的工具軟件，從而開(kāi)源成為了一種趨勢(shì)。開(kāi)源軟件大量出現(xiàn)，使快速建立系統(tǒng)成為可能，開(kāi)放源碼學(xué)習(xí)修改的極大自由，使用戶能夠按照自己的業(yè)務(wù)需求定制軟件，削減大量開(kāi)支和人力成本，并擁有良好的升級(jí)可擴(kuò)展性，在傳統(tǒng)私有軟件開(kāi)發(fā)中是不可能的[6]。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)功能需求分析，可以認(rèn)為它是一個(gè)以內(nèi)容管理為主的Web系統(tǒng)?，F(xiàn)在比較有影響的開(kāi)源內(nèi)容管理系統(tǒng)(Content Management System，CMS)有：WordPress，Joomla和Drupal，這三者都是基于PHP腳本語(yǔ)言，使用開(kāi)源Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)于三者系統(tǒng)特性的比較見(jiàn)表1[7-9]。

2.2 基于Drupal模塊化建設(shè)LIMS的可行性分析

Drupal提供了許多功能模塊，分為基本功能模塊和功能增強(qiáng)模塊?；竟δ苣K是Drupal安裝包里自帶的功能模塊，擴(kuò)展功能模塊則需要到官方網(wǎng)站下載?；竟δ苣K又分為固定啟用的基本功能模塊和可選用的基本功能模塊。固定啟用的模塊在安裝后即自動(dòng)啟用，主要包括如下模塊：block(用于支持區(qū)塊的實(shí)現(xiàn))、filter(用于處理內(nèi)容過(guò)濾以便于顯示)、system(用于處理管理員對(duì)站點(diǎn)的設(shè)置)、user(用戶管理及注冊(cè)系統(tǒng))、watchdog(生成并管理系統(tǒng)日志)等。這些模塊可以滿足Web系統(tǒng)管理、人員管理功能。

表1 三大開(kāi)源CMS系統(tǒng)特性的對(duì)比

可選用的基本功能模塊很多，主要有以下模塊：aggregator提供一個(gè)在線的RSS訂閱器，支持RSS，RDF等格式，可定時(shí)掃描新聞源自動(dòng)更新內(nèi)容；archive支持存檔內(nèi)容的管理與瀏覽；locale開(kāi)啟多語(yǔ)言支持，是漢化版本必須開(kāi)啟的模塊；queue允許管理員監(jiān)管文章，所有新提交的文章將先進(jìn)入監(jiān)管隊(duì)列，經(jīng)過(guò)管理員審核后決定是否發(fā)表；search模塊支持站內(nèi)搜索，也能夠很好的支持中文搜索；statistics記錄訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)信息；taxonomy開(kāi)啟目錄分類支持；upload模塊支持上傳文件等。這些模塊可以完成實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的大部分功能[10-11]。

Drupal的功能增強(qiáng)模塊非常多，主要包括以下類別：第三方集成、基本管理功能、分類/目錄、商業(yè)/廣告、社區(qū)交流、內(nèi)容顯示、開(kāi)發(fā)、評(píng)價(jià)和排序、事件、文件管理、過(guò)濾/編輯、輸入輸出、本地化、安全、新聞聚合、用戶管理、個(gè)性化設(shè)置和易用性等[12-13]。每一個(gè)類目下都有多個(gè)相關(guān)的模塊，用戶可以根據(jù)需要選擇模塊。目前Drupal官方網(wǎng)站上提供下載的模塊已有上萬(wàn)個(gè)，并且每天都在不斷增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室管理需求，可以選擇相應(yīng)模塊來(lái)完善系統(tǒng)功能，增加系統(tǒng)易用性。

3 LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 模塊設(shè)計(jì)

在服務(wù)器上配置apache/mysql/php的Drupal運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)功能需求分析試用相關(guān)模塊，并通過(guò)比較最終確定了如下模塊(見(jiàn)表2)：

(1) 資源管理。通過(guò)啟用Upload和Upload Path模塊可增加上傳附件的功能，為不同的內(nèi)容類型設(shè)置不同的路徑規(guī)則，讓文件根據(jù)管理員定制的規(guī)則上傳到指定的路徑，對(duì)上傳文件進(jìn)行更好的組織和進(jìn)行管理。實(shí)驗(yàn)室文件數(shù)量大種類多，這些模塊的使用有效解決了文件的合理放置問(wèn)題。

表2 基于Drupal的公共實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)模塊

(2) 用戶管理。用戶模塊可提供用戶權(quán)限和角色管理，管理員能夠設(shè)定不同的規(guī)范，自動(dòng)分配給不同用戶相應(yīng)的權(quán)限。本系統(tǒng)內(nèi)用戶角色分為Web用戶、實(shí)驗(yàn)室人員、管理員三類，每個(gè)類別有不同的權(quán)限，加強(qiáng)了內(nèi)部資源的開(kāi)放安全。

(3) 日常管理。利用日歷模塊可進(jìn)行事件日歷管理，使實(shí)驗(yàn)室的工作日志和集中檢查記錄一目了然，便于日常管理。還可用不同顏色顯示不同種類的事件，使工作狀態(tài)快速識(shí)別。

(4) 信息公開(kāi)。除了啟用archive模塊，按日期瀏覽文章存檔，使用搜索模塊方便查找全文信息外，聚合器模塊可為實(shí)驗(yàn)室站點(diǎn)提供強(qiáng)大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關(guān)網(wǎng)站自動(dòng)收集相關(guān)內(nèi)容聚合顯示到系統(tǒng)，方便用戶了解更多信息。

(5) 交互界面。為增加系統(tǒng)可用性，在使用缺省菜單外，還選用nice_menus 和taxonomy_menu 模塊并調(diào)試，可顯示多級(jí)菜單和分類體系樹(shù)，得到了理想的菜單效果，當(dāng)將鼠標(biāo)放置在菜單條目上時(shí)，菜單會(huì)自動(dòng)展開(kāi)，方便了用戶使用。另外還根據(jù)實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)選擇了相應(yīng)主題頁(yè)面。

(6) 系統(tǒng)管理。管理員可以在后臺(tái)的區(qū)塊管理中設(shè)置區(qū)塊的所屬區(qū)域，以及每個(gè)區(qū)塊的屬性(如標(biāo)題、可訪問(wèn)的角色以及在哪些頁(yè)面中顯示等)。本地化模塊使Drupal支持多國(guó)語(yǔ)言，可以用多種語(yǔ)言表現(xiàn)Drupal站點(diǎn)，而不是默認(rèn)的英語(yǔ)[14-16]。

3.2 應(yīng)用效果

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心面向全校教學(xué)實(shí)驗(yàn)服務(wù)，分兩個(gè)校區(qū)，除擁有大規(guī)模計(jì)算機(jī)軟件實(shí)驗(yàn)室之外、還設(shè)有硬件實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室等多功能面向全校的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。配有不同年代多批次采購(gòu)的計(jì)算機(jī)設(shè)備600臺(tái)、每天開(kāi)放14 h，為2萬(wàn)余在校生提供全校公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及課外上機(jī)、考試等服務(wù)。實(shí)驗(yàn)課和實(shí)驗(yàn)室軟硬件管理的工作繁重，而實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員較少。

實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)開(kāi)放源碼的學(xué)習(xí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)需求短期內(nèi)快速建立了基于Drupal的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)室管理效率。該系統(tǒng)的聚合器模塊可為實(shí)驗(yàn)室站點(diǎn)提供強(qiáng)大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關(guān)網(wǎng)站自動(dòng)收集相關(guān)內(nèi)容聚合顯示到系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多校區(qū)信息及時(shí)共享，對(duì)外信息發(fā)布快速及時(shí)，使實(shí)驗(yàn)室人員脫離了傳統(tǒng)的手工作業(yè)。

另外系統(tǒng)的日歷模塊也給日常管理工作帶來(lái)很大便利，工作人員可迅速了解實(shí)驗(yàn)室的工作日志和集中檢查記錄，不同種類的事件還可用不同顏色顯示，使工作狀態(tài)快速識(shí)別。采用該系統(tǒng)沒(méi)有軟件購(gòu)置和開(kāi)發(fā)費(fèi)用，且可隨時(shí)擴(kuò)充新功能，開(kāi)源模塊化的使用使系統(tǒng)穩(wěn)定且易于維護(hù)，滿足了實(shí)驗(yàn)室信息管理的多方需求。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多高校存在類似我校的計(jì)算機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室服務(wù)功能和信息化建設(shè)不足的同類問(wèn)題。通過(guò)基于開(kāi)源軟件Drupal的信息管理系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施，不但可以快速提高實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，促進(jìn)全校范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的充分利用，提升教改實(shí)踐和科研環(huán)境，還可以影響和推動(dòng)高校的信息化管理進(jìn)程。開(kāi)源軟件的使用，可快速、低成本、按需建設(shè)，易用性和擴(kuò)展性高，易于維護(hù)，在今后的信息化建設(shè)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，具有廣泛的前景。

[1] 張 建,羅月童.基于高校公共機(jī)房管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件,2012,33(6):8-10.

ZHANG Jian,LUO Yue-tong.Based on the public computer coom management system design and implementation[J].Computer Engineering & Software, 2012,33(6):8-10.

[2] 楊海鷹.基于LIMS 平臺(tái)的應(yīng)用技術(shù)探討[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2006(6):12-16.

YANG Hai-ying. Discussion of the applied technology based on LIMS[J].Modern Scientific Instruments,2006(6):12-16

[3] 王亞琴，梁 方.高校計(jì)算機(jī)公共機(jī)房的管理與維護(hù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2005(6):39-40.

WANG Ya-qin,LIANG Fang.Management and maintenance of public computer room in colleges[J].Computer Knowledge and Technology,2005(6):39-40.

[4] 覃國(guó)蓉,何 濤.校園機(jī)房課堂監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2011，28(5):64-66．

TAN Guo-rong,HE Tao.Design and implementation of class supervision and management system at computer room of campus[J].Computer Applications and Software,2011,28(5):64-66.

[5] 姚 克.高校機(jī)房管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2010.

[6] 許艷丹，張前進(jìn)，盛安元．基于CMS平臺(tái)的校園網(wǎng)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．中國(guó)西部科技，2010，9(4)：38-41．

XU Yan-dan,ZHANG Qian-jin,SHENG An-yuan.University website based on CMS platform[J].Science and Technology of West China,2010,9(4):38-41.

[7] Drupal中國(guó)網(wǎng)站，http://drupalchina.cn/

[8] Drupal官方網(wǎng)站，http://drupal.org.

[9] http://www.drupalsites.net/

[10] 孫 方.基于Drupal 電子學(xué)檔平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2012，22(1)：98-102.

SUN Fang.Drupal-based e-portfolio for design and application[J].Modern Educational Technology,2012,22(1):98-102.

[11] 黃存東，盛安元，張前進(jìn).基于Drupal 的校園網(wǎng)站群系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，26(2):54-57.

HUANG Cun-dong,SHENG An-yuan,ZHANG Qian-jin.The analysis and design of Drupal-based campus website group system[J].Journal of Changsha University,2012,26(2):54-57.

[12] 馬建玲.開(kāi)放源代碼的內(nèi)容管理系統(tǒng)Drupal[J].現(xiàn)代情報(bào),2007,27(2):50-52.

MA Jian-ling.Open source content management system Drupal[J].Modern Information,2007,27(2):50-52.

[13] 戴 馬.淺談基于Drupal網(wǎng)站開(kāi)發(fā)過(guò)程[J].信息系統(tǒng)工程，2011(8)：115-116.

DAI Ma.The website development process based on Drupal [J].Information System Engineering,2011(8):115-116.

[14] 李 倩，盧志國(guó). 利用Drupal構(gòu)建圖書館的門戶網(wǎng)站[J]. 圖書館學(xué)刊，2011(2):114-116.

LI Qian,LU Zhi-guo.The library portal site built by Drupal [J].Journal of library science,2011(2):114-116.

[15] 楊 萌，馬伊凡.Drupal在圖書館中的應(yīng)用[J].圖書館學(xué)刊，2012，35(4):106-107.

YANG Meng,MA Yi-fan.The application of Drupal in a library[J].Journal of Library Science, 2012,35(4):106-107.

[16] 孫 榮. 基于開(kāi)源軟件Drupal構(gòu)建高校數(shù)字化教學(xué)資源門戶[J].現(xiàn)代情報(bào)，2012,32(12):52-57.

SUN Rong.Based on the open source software Drupal to build college digital teaching resource portal[J].Modern Information,2012,32(12):52-57.