实验室开放预约系统的设计与实现

实验室开放预约系统的设计与实现

宋阿羚 刘海峰 田俊杰 仝 亮

解放军陆军工程大学 江苏南京 211101

摘 要：针对当前高校实验室普遍存在的管理任务重、人手少、手段旧、效率低等现实问题，设计开发一套实验室开放预约系统。介绍了当前高校开放预约管理的现状，分析了系统的功能和用户需求，并从系统的功能、数据库对系统进行了设计，通过业务流程图和界面对系统实现进行说明。该系统具有实用、安全、智能、可扩展等优势，提高了实验教学质量和实验室管理、服务水平。

关键词：实验室管理；开放预约；信息化

实验室是高校从事实验教学、科研工作和自主学习的重要场所，是培养学生创新能力、动手能力、实践能力不可或缺的基础设施[1,2]。

高校实验室普遍存在实验场地广、仪器设备多、管理人员少、教学任务重、管理手段旧、管理效率低等现实问题，使用先进的管理技术手段规范、改进和加强实验室的管理工作具有迫切的现实意义。本文以实验课程教学模式改革为牵引，以规范实验室管理和培养学生综合能力为目标，分析实验室开放过程中存在的现实问题，设计并最终实现了一套切合我校实际的实验室开放预约管理系统。

(3)实验室开放管理信息化程度不高。在面对实验室场地、仪器、课程多，学生预约需求大，实验室管理人员缺乏、技术力量不足等情况时，无法满足开放需求。

2　需求描述

2.1　功能需求

结合实际，我院实验室开放预约系统基于以下功能需求。

(1)显示和查询。实时显示实验室场地信息，包括实验室通知公告、排课情况，场地、仪器闲置和预约情况等，方便用户进行在线查询。

(2)开放。按照既定课表，根据空余场地、保障人员及教师时间，由实验室管理人员对空闲的实验室场地、仪器进行开放；或是根据实验教学需要，教师提出对场地、仪器开放申请。

(3)预约。根据开放情况，教师、学生利用校园网或预约终端进行场地、仪器的预约并自动派位。

(4)审核。由实验室管理人员对开放和预约情况进行审核，审核情况通过电子邮件或手机短信进行通知。

(5)门禁准入、供电。对实验室门禁、电源进行设置和远程控制，预约成功人员在有效时间段内刷校园卡进入实验室，被派位实验位设备自动上电，如没有预约成功，则无法入内，设备不供电。

(6)积分管理。对学生预约过程进行记录，根据积分规则，能够由系统自动或管理员手动对学生进行积分管理。

1　高校实验室开放预约的现状

在高校教学改革不断深化的大背景下，许多高校积极探索实验室开放预约管理模式和运行机制[3]，建立面向学生开放预约的管理制度，构建多元化的开放式教学体系，并在实践中不断优化和改进，取得了一定的成果，但还存在以下问题。

(1)实验室制度机制不适应开放要求。当前，许多高校实验室管用分离、管教分离、管建分离现象比较突出，实验室开放工作该由谁来抓，怎么抓；由谁来保障，如何高效保障；由谁来实施，怎么实施，许多高校分工模糊。

(2)实验室开放程度低、对象狭窄。多数高校对于较为专业的实验场地开放度高，对于大型设备、精密仪器开放度高，而对于基础型、通用型实验室及仪器开放度低；实验室面向教师、研究生学生开放多，面向本科生开放少。

2.2　用户需求

(1)实验室管理员。实验室管理员是整个实验室管

作者简介：宋阿羚，硕士，讲师；刘海峰，博士，副教授；田俊杰，硕士，教授；仝亮，硕士，讲师。基金项目：解放军理工大学理学院教育教学课题《实验室开放管理机制研究》(编号：LYJY1414)。

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理的主体，是实验室的第一责任人，应当具有开放管理、预约审批、门禁管理、供电管理、积分管理、信息发布、系统后台管理等功能。

(2)教师。教师是高校实验室最重要的使用对象，是实验室管理系统最重要的使用者和受益者，应当具备的功能有：实验室各种信息查询，实验课程安排、要求等信息的发布，授权状态下实验室门禁、供电系统的管理，实验场地、仪器开放申请，根据需要课程时间以外实验室的预约。

(3)学生。学生是实验室最大的适用人群，是实验室管理系统广泛的受益者，应当具有实验室信息查询、个人积分查询、预约学习、刷卡进入实验室、仪器设备和故障报修申请等功能。

3　系统的设计

3.1　功能设计

本系统主要设计为开放管理、预约管理、系统管理3个功能模块。

(1)开放管理。开放管理由实验室管理员执行，分为自由开放和课表化开放两种模式。自由开放是根据实验室场地、课程、人员等实际情况，选择某一时间段、场地，学生可以在此时段通过预约进入实验室；课表化开放则是将拟制好的课表导入开放系统，在既定课表空闲时段开放实验室，学生可以自由进入实验室进行实验；开放历史能够对历次开放情况进行查询。

(2)预约管理。教师或学生通过网页或预约终端查询实验室开放情况，按照场地和时间两种方式进行实验室预约，预约时既可以指定某一个实验室，也可以直接预约到实验位。预约成功后，有效时间内学生刷卡进入实验室，实验位自动供电，预约时间段结束时，门禁自动恢复，设备自动断电。预约申请过程中，系统根据预约人员身份和积分情况判断能够使用的场地和设备；实验过程中根据积分规则，自动或管理员手动对预约全程进行积分管理。

(3)系统管理。系统管理主要对系统后台进行设定，其中，审批管理对开放和预约申请进行审批，对开放预约的积分规则进行设定；门禁设置、供电设置对门禁和供电规则进行设置；课表设置对实验室排课规则进行设定并导入课表，场地管理对实验室开放预约场地进行配置，用户管理对系统的用户、权限、密码等进行配置，信息发布将实验室排课、预约、开放等信息发布到显示终端或网站。

ISSN1672-1438CN11-4994/T

3.2　数据库设计

E-R图也称实体联系图(Entity Relationship

Diagram)，它用来表示实体类型、属性和实体之间的联系，经常用于数据库设计之中[4]。在E-R图中用矩形表示实体，用菱形表示实体互相之间的联系，用椭圆表示实体的属性，实体、属性及联系之间用直线进行连接，并在直线旁标注联系的类型(1:1，1:N或N:M)。

开放预约系统中实体主要包含：实验室管理员、教师、学生、实验室、场地信息、通知公告等，开放预约系统的E-R图如图1所示。

图1　开放预约E-R图

4　系统的实现

系统软件基于JAVA SSH2架构开发，以B/S模式提供用户UI，后台数据库采用MySQL，不同权限的用户账号登录系统后，出现不同的功能界面，实现相应的功能。

4.1　业务流程

系统分为开放和预约两大主要功能，以开放管理为例。开放管理由实验室管理员执行，按照选择开放模式、设置开放相关信息、设定开放规则、确认开放等流程进行，开放管理流程图如图2所示。

图2　开放管理流程图

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4.2　系统界面

以自由开放为例，管理员在执行开放操作时，需要选择开放日期、时间、场地、实验位等信息，输入开放主题、开放描述等内容，对提前预约时间、预约取消时间、门禁生效失效时间、爽约规则、开门规则、供电规则进行设定，随后选择相应时间段即可完成开放。系统界面如图3所示。

5　结语

本文研究的实验室开放预约系统的设计和实现，为高校学生创新能力、动手能力的培养提供了更加广阔的舞台，实现了实验室信息发布的动态化，业务流程的网络化以及开放预约的智能化管理[5]，缓解了学校对于实验课程教学模式改革提出的新要求，激发和调动了学生学习兴趣，提升了实验室管理水平和效率。参考文献

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尹燕霞,李洁,孙秀英.生物学实验室开放研究与实践[J].中国现代教育装备,2009(11):122-124.

陶永才,张青.数据库技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2014.

孙梯全,李延标,田俊杰.基于物联网的实验室智能管理系统的构建[J].课程教育研究,2014(36):235-237.

图3　自由开放界面

Design and Implementation of Laboratory Open Reservation System

Song A'ling, Liu Haifeng, Tian Junjie, Tong Liang

Army Engineering University of PLA, Nanjing, 211101, China

Abstract: In order to solve the problems in the management of university laboratories, such as heavy management tasks, old management methods, lack of manpower and low efficiency, we design and develop an Open Laboratory Reservation System. This paper first introduces the current situation of open reservation management in universities, analyzes the function of the system and the needs of users, and then designs the system from such two aspects as the function and the database. The realization of the system is described by business flow chart and system interface. This system boasts of being practical, safe, intelligent, scalable, etc.. It improves the quality of experimental teaching, laboratory management and service.

Key words: laboratory management; open reservation; information

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构建基于SDN技术的智慧校园架构，为校园网提供高

参考文献

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杨泽卫,李呈.重构SDN架构与实现[M].北京:电子工业出版社,2017:23-24.

晃通,宫永直树.图解OpenFlow[M].北京:人民邮电出版社,2016:171-172.

效的网络管理、动态的安全策略、良好的用户体验。在搭建智慧网络的同时综合运用云计算、云存储等技术，实现智慧教学、智慧科研、智慧管理、智慧生活、智慧安防，可以加速推进校园建设与“互联网+”的高度融合，推动校园向高效化、智能化发展，提升全校师生的满意度和获得感。

Research on the Application of SDN Technology in the Construction of Smart Campus

Wang Lin

Northeastern University, Shenyang, 110819, China

Abstract: In the era of \"Internet+\brought high pressure on the traditional campus network. As a new type of network architecture, SDN leading the network change. This paper puts forward the smart campus architecture based on SDN technology through the analysis of SDN and OpenFlow protocol, and then makes a comprehensive study on the application of SDN technology in campus network management and user experience.Key words: SDN; OpenFlow protocol; smart campus

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