汪 蘭

浙江傳媒學院 浙江杭州 310018

實驗室IC卡管理系統(tǒng)的設(shè)計與研究

汪 蘭

浙江傳媒學院 浙江杭州 310018

就如何在以計算機為主要設(shè)備的實驗室開展IC卡智能化管理，進行了設(shè)計與初探，以期達到實驗室管理的規(guī)范化、自動化和無人化，加大實驗室開放力度，減輕了機房管理人員的工作負擔。

計算機房；管理系統(tǒng)；IC卡

我院作為一所影視藝術(shù)類的專門院校，非常重視培養(yǎng)學生的后期編輯和制作能力，近年來隨著招生規(guī)模的擴大，投入了大量資金建立了多個影視后期制作、特技動畫實驗室，以滿足學生實踐的需要。這些實驗室以計算機為主要實驗設(shè)備，每天除了承擔正常教學任務(wù)外，還需要對不同層次的學生長時間開放，以滿足學生創(chuàng)作個人作品的需要。但目前，我院現(xiàn)對實驗室機房的管理模式仍為傳統(tǒng)的人工管理模式，管理人員采用人工管理手段通過手工記錄和機房巡視來監(jiān)察學生上機情況、逐一檢查和維護設(shè)備；而涉及收費管理，則多是手工計時且以學校發(fā)的上機票作為計費及交易支付手段，缺乏準確性與可追溯性。因此，隨著教學要求的不斷提高，對外開放力度的逐步加大，這種原有的人工管理模式遇到了嚴峻的挑戰(zhàn)，顯現(xiàn)出越來越多的問題。正是基于以上原因，提出了對實驗室進行IC卡智能化管理的方案，以提高辦公效率，加強管理，為學院的發(fā)展創(chuàng)造條件。

一、實驗室IC卡管理系統(tǒng)的設(shè)計

1.實驗室管理系統(tǒng)的功能設(shè)計

利用計算機軟件管理技術(shù)全面解決計算機的運行和管理問題，使以計算機為主要設(shè)備的實驗室能真正實現(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化、自動化。計算機開放實驗室使用的軟件管理系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能，如圖1所示：

圖1 管理系統(tǒng)功能模塊

(1)用戶管理

用戶管理主要包括個人管理和班級管理兩個部分。

①個人管理主要包括當前使用者的身份信息、密碼信息、上機時間、使用實驗室和設(shè)備的權(quán)限等。

②班級管理主要包括班級的基本信息，按課表規(guī)定的使用實驗室的時間設(shè)置，使用實驗室的權(quán)限，使用實驗室的性質(zhì)(課內(nèi)教學、課外開放)，上網(wǎng)權(quán)限等。

(2)設(shè)備管理

設(shè)備管理主要包括設(shè)備設(shè)置和設(shè)備檢測兩個部分。

①設(shè)備設(shè)置是指管理人員可以對實驗室的機器進行詳細的設(shè)置、查詢，指定發(fā)送信息，修改收費系數(shù)、集體下機、解禁/禁止使用USB端口等。

②設(shè)備檢測是指通過對機房中各個硬件設(shè)備發(fā)送信號，分析反饋信號，以確定該設(shè)備是否正常使用，使管理員能快速地維修機器，保證正常的上機環(huán)境。

(3)門禁管理

門禁管理包括了客戶端登錄/注銷模塊、刷卡程序和管理系統(tǒng)中相應(yīng)的管理功能。該模塊是實現(xiàn)實驗室管理自動化的關(guān)鍵部分，整個過程在門禁系統(tǒng)監(jiān)控下由用戶自主進行，不需要管理人員的參與，用戶嚴格按照“刷IC卡—登錄—驗證成功進入操作系統(tǒng)—關(guān)機—刷卡退出”的步驟實施，不會出現(xiàn)繞過門禁系統(tǒng)非法上機的情況。

(4)記錄查詢

記錄查詢主要包括用戶信息，操作信息和設(shè)備信息。

①用戶信息：主要包含當前使用該設(shè)備的用戶身份信息、上機時間、使用的計算機的位置和設(shè)備使用權(quán)限等。

②操作信息：可以查詢上機記錄明細、管理員操作日志、機器狀態(tài)、刷卡上機統(tǒng)計等。

③設(shè)備信息：主要記錄了設(shè)備的型號、位置和損壞度等。

(5)管理員設(shè)置

管理員設(shè)置主要包括了密碼設(shè)置，一般管理員的使用權(quán)限設(shè)置，用戶信息和使用權(quán)限設(shè)置，設(shè)備信息和使用設(shè)置等。

2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

(1)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

將用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)進行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。從數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典分析得出實體及其屬性，進一步分析各實體之間的聯(lián)系，設(shè)計E-R圖(如圖2所示)。

圖2 各實體間的E-R圖

(2)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用了SQL Server關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因此先把E—R模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。再對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化，并設(shè)計出用戶子模式，以保證安全性和簡化用戶使用。在得出數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式后，根據(jù)數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)項描述給出數(shù)據(jù)庫各表的結(jié)構(gòu)。

(3)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計

①創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫與基本表：使用SQL Server的T-SQL語言和數(shù)據(jù)定義語言(DDL)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及其表結(jié)構(gòu)。

②創(chuàng)建視圖：如創(chuàng)建視圖“D u t y Q u e r y”和“AdmOuery”的DDL如下：

Create View DutyQuery ／*一般值班人員使用，查詢用戶基本信息*／

AS

SELECT username，CardID，name，C1ass，balance，status

FROM users

Create View AdmQuery ／*超級管理員使用，查詢用戶詳細信息*／

AS

SELECT

username，CardID，name，class，balance，status，PSW，rate，op—id，op_time

FROM users

③創(chuàng)建索引：“用戶信息表”是被頻繁查詢的一個表，其中屬性“用戶名”是主碼，同時用戶信息一旦輸入后很少更改，所以使用了聚簇來提高查詢速度。用戶信息表和課程信息表的聚簇索引建立如下：

Create Clustered Index UserNameIndex on users

(username，CardID)

Create Clustered

(Username，CourseName)

④確定存儲結(jié)構(gòu)：為了提高系統(tǒng)安全性，防止系統(tǒng)因介質(zhì)損壞而導致數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)RAID 5級磁盤陣列。

為了提高系統(tǒng)對磁盤數(shù)據(jù)的讀寫效率，把數(shù)據(jù)庫文件的主數(shù)據(jù)文件、次數(shù)據(jù)文件和日志文件分別存放在多個不同的磁盤分區(qū)中。

二、系統(tǒng)安全性的考慮

實驗室管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對大量計算機的自動化管理和對設(shè)備使用者的監(jiān)控，保證教學工作的順利進行。為此，必須保證管理系統(tǒng)有一個安全的運行環(huán)境，硬件的故障是不能完全避免的，軟件方面，主要是操作系統(tǒng)的漏洞、網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客工具的不斷出現(xiàn)，只要連接網(wǎng)絡(luò)，就不可避免地面臨網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)病毒的威脅。因此，為了有效保護系統(tǒng)的安全運行，應(yīng)做到如下幾點。

1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器必須與Internet隔離，也要與局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端隔離；

2.對重要信息進行加密存儲和傳輸；

3.對丟失或盜來的卡片有防詐騙技術(shù)措施；

4.對使用者皆有身份驗證，鑒別操作實體的部門、級別及權(quán)限屬性；

5.有強度合適的訪問控制策略，阻止越權(quán)對資源的訪問與操作，對越權(quán)者進行審計跟蹤；

6.阻止非法用戶訪問和進入系統(tǒng)；

7.阻止合法用戶進行未授權(quán)的訪問和操作；

8.及時對操作系統(tǒng)進行升級及打補??；

9.安裝防毒軟件，以防病毒入侵；

10.對重要的數(shù)據(jù)進行備份。

而故障一旦發(fā)生，對于數(shù)據(jù)庫信息將是災(zāi)難性的損失。但無論采取哪些技術(shù)措施，只能保證系統(tǒng)的相對安全。

三、結(jié)束語

開放式機房的出現(xiàn)，凸顯了傳統(tǒng)的人工管理的弊端: 票據(jù)收發(fā)統(tǒng)計量大、過程繁瑣、容易偽造、效率低下等。IC卡自動化管理系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)通信、C/S模式、B/S模式、數(shù)據(jù)庫等方面有關(guān)技術(shù)，具有使用方便、安全可靠、適應(yīng)面廣等特點，使得以計算機為主要實訓設(shè)備的實驗室能徹底解放專人值守的工作方式，學生上機、用機、下機過程自動進行，管理系統(tǒng)自動對學生上機、用機、下機時間、費用、機號進行登記，實現(xiàn)上機過程的自動化，更能適合開放式機房的要求。

[1]李瑜波.公用計算機機房智能化管理系統(tǒng)的研究[J].廣東工業(yè)大學學報，2006，1

[2]陳美蓮.計算機機房自動化管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].教育信息化，2006，5

[3]張龍祥.UML與系統(tǒng)分析設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2001

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2010-03-22

汪蘭，碩士，助理實驗師。