高校實驗室管理系統(tǒng)的開發(fā)

王 洋, 梁 森, 王 瑩

(1.上海電機(jī)學(xué)院a.電氣學(xué)院,上海200240;b.高等技術(shù)教育研究所,上海200245;2.上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院,上海200072)

高校實驗室管理系統(tǒng)的開發(fā)

王 洋1a,2, 梁 森1a, 王 瑩1b

(1.上海電機(jī)學(xué)院a.電氣學(xué)院,上海200240;b.高等技術(shù)教育研究所,上海200245;2.上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院,上海200072)

通過對高校實驗室的需求進(jìn)行分析,提出了基于B/S架構(gòu)設(shè)計模式、采用ASP開發(fā)技術(shù)以及SQL Server 2000后臺數(shù)據(jù)庫技術(shù)的實驗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將大大提高高校實驗室的管理水平和工作效率。

B/S架構(gòu);活動服務(wù)器頁面;SQL Server 2000;實驗管理系統(tǒng)

Abstract：This paper introduces an experimental management system by analyzing requirements of laboratory university.The system is based on the ASP technique and the B/S structure,and uses SQL Server 2000 as the database platform.The system can raise the level of management and improve efficiency of the lab.

Key words:B/S structure;active server page(ASP);SQL Server 2000;experimental management system

實驗教學(xué)是高等院校教學(xué)工作的重要組成部分,它在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面有著不可替代的重要作用[1]。目前,各高校實驗室的管理基本上都是根據(jù)教學(xué)計劃的安排,由教師手工完成,包括學(xué)生的出勤情況、教學(xué)實驗的進(jìn)展等。這就使實驗室在管理上存在著透明度不夠、教學(xué)實驗計劃易混亂等問題。為此,本文研究、開發(fā)了集方便性、實用性和易操作性于一體的實驗室實驗管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠簡化管理程序,避免重復(fù)勞動,實現(xiàn)人性化、動態(tài)化管理。

1 系統(tǒng)功能及模塊

實驗室管理系統(tǒng)是針對實驗室的實際需要而設(shè)計的,它是用來管理學(xué)生和教師信息的平臺,其主要功能是完成學(xué)生考勤、學(xué)生成績、教師課表、用戶密碼、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和班級信息等的管理。系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想,能夠保證系統(tǒng)在運行時快速做出響應(yīng),并確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。

實驗室管理系統(tǒng)使用對象為學(xué)生、教師和實驗管理員。使用整個管理系統(tǒng)后臺時,所有用戶通過門禁系統(tǒng)進(jìn)入實驗室,經(jīng)系統(tǒng)驗證后,系統(tǒng)將根據(jù)相應(yīng)的信息賦予用戶相應(yīng)權(quán)限,決定用戶所能執(zhí)行的操作。

1.1 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)主要完成對校園卡信息的讀取、寫入,以及用戶的身份驗證,即根據(jù)校園卡的卡號與內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中的用戶信息進(jìn)行比較,確認(rèn)用戶的級別和身份[2]。如認(rèn)證通過,實驗室門自動打開,待人員進(jìn)入后自動關(guān)閉,此時開始對該進(jìn)入人員計時,待其刷卡退出計時結(jié)束。系統(tǒng)對進(jìn)出全過程進(jìn)行記錄,記錄信息包括進(jìn)出人員的身份、進(jìn)出時間等。如果是學(xué)生用戶還將記錄學(xué)號、姓名、班級等,并將這些信息參數(shù)作為一條事件記錄下來,上傳至控制中心上位機(jī)(即教師管理終端)。

1.2 實驗管理員子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要針對實驗室管理員。其主要模塊有:①各種初始化信息設(shè)定?？蛇M(jìn)行開學(xué)日期、學(xué)生、老師等基本信息的錄入及資料的更新。②用戶密碼管理。供管理人員在登陸系統(tǒng)后修改自己的密碼,以確保自己權(quán)限的安全性。③教師課表錄入。用來處理教師上課的基本數(shù)據(jù),將具體的時間安排錄入系統(tǒng),供以后調(diào)用。④實驗教學(xué)安排。公布實驗項目的開設(shè)時間、實驗學(xué)時、實驗大綱、人數(shù)限定等實驗安排;同時,管理員可以輸入新增實驗安排信息,更新數(shù)據(jù)庫,也可刪除已有的實驗安排信息。⑤設(shè)備管理,即針對實驗室的所有設(shè)備及相關(guān)軟硬件的管理。主要實現(xiàn)儀器設(shè)備分配、領(lǐng)用、轉(zhuǎn)調(diào)、借用管理;儀器設(shè)備維修、維護(hù)管理以及報廢、消賬管理等功能。通過此模塊,可方便地查詢每一種設(shè)備的名稱、性能參數(shù)、生產(chǎn)廠家、現(xiàn)階段的使用情況、產(chǎn)品說明書等詳細(xì)信息。⑥系統(tǒng)維護(hù)。主要是對系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行定期維護(hù)。同時,管理員可隨時瀏覽實驗室機(jī)器的使用狀況、維修記錄;發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有漏洞時及時維護(hù),從而保證整個系統(tǒng)的高使用率。

1.3 教師用戶子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要針對從事實驗教學(xué)的教師。其主要模塊有:①用戶密碼修改。②教師上課登記,主要提供教師上課的基本數(shù)據(jù)錄入接口。同時,可以添加新的學(xué)生用戶信息或刪除、修改學(xué)生信息等。③學(xué)生考勤管理。該模塊供教師查詢學(xué)生的到課情況,還可對學(xué)生考勤的一些突發(fā)情況進(jìn)行處理,如學(xué)生無法進(jìn)行注冊登記等。④實驗成績管理。主要完成學(xué)生基本數(shù)據(jù)、實驗分組、實驗成績登記、成績報表打印與存檔等各項實驗管理。教師根據(jù)實驗安排和學(xué)生學(xué)號,輸入評分,提交單表。該模塊可以克服實驗成績管理的混亂狀況,使其更加嚴(yán)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。

1.4 學(xué)生用戶子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要針對學(xué)生。主要模塊有:①用戶密碼修改。②實驗查詢。供學(xué)生從網(wǎng)上熟悉實驗室的儀器設(shè)備等硬件環(huán)境,從感性上了解開設(shè)的實驗項目內(nèi)容、實驗條件和實驗過程[3]。③成績查詢。供學(xué)生在期末查看自己的實驗成績。

2 系統(tǒng)的開發(fā)平臺及部分關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的開發(fā)平臺與實現(xiàn)方式

目前,各種不同的先進(jìn)開發(fā)平臺層出不窮,但由于系統(tǒng)功能和網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境的差異,其優(yōu)勢與缺陷也是各有千秋[4-5]。通過比較,系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)作為管理平臺,利用活動服務(wù)器頁面(Active Server Pages,ASP)技術(shù)制作動態(tài)網(wǎng)頁,使用Microsoft SQL Server2000作為后臺數(shù)據(jù)庫,多級用戶與Web服務(wù)器之間通訊聯(lián)接采用 TCP/IP通訊協(xié)議。ASP是功能強(qiáng)大的Web開發(fā)工具,用戶可用它建立和執(zhí)行動態(tài)的、交互的、高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用程序,且避免源代碼泄露,保證了源代碼的安全[6]。SQL數(shù)據(jù)庫能夠全方位地獲取和存儲數(shù)據(jù),操作人員可通過各類桌面應(yīng)用程序查詢、分析和配置數(shù)據(jù)[7]。本文僅介紹門禁系統(tǒng)的實現(xiàn)。

2.2 門禁系統(tǒng)(即實驗系統(tǒng)登錄模塊)的實現(xiàn)

整個門禁系統(tǒng)主要由讀卡器、門禁控制器、實驗室PC機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及控制中心上位機(jī)(教師管理終端)組成。讀卡器通過RS232總線與實驗室PC機(jī)連接,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用以太網(wǎng)方式組網(wǎng),如圖1所示。

圖1 門禁系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成示意圖Fig.1 Hardware structure of access control system

其工作原理為:由系統(tǒng)從控制中心經(jīng)通信接口向其傳輸事先設(shè)置的各項運行參數(shù),主要是硬件設(shè)備的連接情況及控制模式、使用的人員信息、時間等參數(shù)。門禁控制器經(jīng)過初始化后就能獨立運行(脫機(jī)運行)。通?？刂破魈幱诘却隣顟B(tài),當(dāng)有人讀卡時,讀卡器經(jīng)其接口將卡號傳輸?shù)介T禁控制器,在門禁控制器中將卡號、當(dāng)前的控制時間、當(dāng)前的控制模式進(jìn)行比較、鑒別,得出準(zhǔn)許與否的結(jié)果。該結(jié)果被送到讀卡器中,向讀卡人發(fā)出聲光指示。當(dāng)結(jié)果是準(zhǔn)許時,實驗室的門被打開,完成讀卡開門的整個過程。筆者利用讀卡器廠方提供的接口函數(shù)庫實現(xiàn)開發(fā)需求。通過對校園卡讀卡器的二次編程,將它嵌入到系統(tǒng)中使用,這樣可減輕實驗教師的工作量,他們只需每隔一段時間登錄實驗室實驗管理系統(tǒng)的服務(wù)器進(jìn)行必要的瀏覽、整理和修改即可,不必進(jìn)行考勤[8]?，F(xiàn)給出部分代碼:

3 系統(tǒng)安全設(shè)計

3.1 登錄身份驗證

數(shù)據(jù)庫安全的各個要素中,登錄驗證的安全性是最基本的。當(dāng)用戶進(jìn)入實驗室之前,系統(tǒng)首先要對用戶的身份進(jìn)行驗證,只有通過身份驗證的人員才有資格進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作。由于本系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架,因此驗證手段通過服務(wù)器端來實現(xiàn)。相對于客戶端驗證,本系統(tǒng)采用的方法則更安全,因為基于服務(wù)器端的驗證不容易被跳過,也不用考慮客戶端的太多情況,并能保證與當(dāng)初設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性。本系統(tǒng)使用Enterprise library進(jìn)行服務(wù)器端的數(shù)據(jù)驗證。

3.2 分級訪問

為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)安全及保密性,防止用戶的非法訪問,在登錄驗證的基礎(chǔ)上,對于同一應(yīng)用設(shè)置了不同用戶級別的訪問權(quán)限。本系統(tǒng)將用戶分為3個等級,并以列表方式顯示。一級用戶為實驗管理員,可根據(jù)需要添加、刪除、修改數(shù)據(jù),具有實驗管理數(shù)據(jù)操作的所有權(quán)限。二級用戶為實驗指導(dǎo)教師,以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為核心,可查詢、修改與業(yè)務(wù)相關(guān)的內(nèi)容。三級用戶為學(xué)生,僅可查詢相應(yīng)的信息。根據(jù)用戶的級別不同,用戶密碼被追加級別標(biāo)記,系統(tǒng)通過這些標(biāo)記來判斷該用戶的訪問權(quán)限,每個用戶僅能訪問相應(yīng)的授權(quán)頁面[9]。

3.3 網(wǎng)頁安全性設(shè)計

為防止ASP源代碼泄露,本系統(tǒng)使用微軟的Script Encoder對 ASP頁面進(jìn)行加密。Script Encoder只對 HTML頁面中嵌入的ASP代碼加密,其他部分均保持不變,故仍可以使用常用的網(wǎng)頁編輯工具如 FrontPage或Dreamweaver等對HTML部分進(jìn)行修改、完善,但是不能修改ASP加密部分,否則將導(dǎo)致文件失效。Script Encoder的運行程序是screnc.exe,其使用方法如下:

screnc[/s][/f][/xl][/l defLanguage][/e defExtension]inputfile/outputfile;

其中,s為屏蔽屏幕輸出;f為指定輸出的文件是否覆蓋同名的輸入文件;xl為在ASP文件的頂部是否添加@Language指令,默認(rèn)時為添加;l為defLanguag缺省時的腳本語言;e為defExtension待加密文件的擴(kuò)展名[8]。對網(wǎng)頁進(jìn)行加密處理并替換為密文后,相應(yīng)的擴(kuò)展名為.Encode。

3.4 加密數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)使用的SQL Server2000自身提供了數(shù)據(jù)庫的加密技術(shù)。通過SQL Server2000軟件工具欄中的“工具”—“安全”—“設(shè)置數(shù)據(jù)庫密碼”來防止用戶的非法訪問。同時,系統(tǒng)使用了Secure Socket Layer(SSL)來加密協(xié)議。SQL Server 2000使用Tabular Data Stream協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換,若不加密,所有的網(wǎng)絡(luò)傳輸內(nèi)容都是明文的,包括密碼、數(shù)據(jù)庫內(nèi)容等,將造成巨大的安全威脅。此外,在默認(rèn)情況下,SQL Server使用1433端口監(jiān)聽,本系統(tǒng)通過“實例屬性”—“網(wǎng)絡(luò)配置”—“TCP/IP”,將TCP/IP使用的默認(rèn)端口變?yōu)槠渌丝?以防止用戶用1434來探測TCP/IP端口。經(jīng)過上述配置,SQL Server本身具備了足夠的安全防范能力。當(dāng)然,安全性問題是一個長期的解決過程,還需要今后作更多的安全維護(hù)。

4 結(jié) 語

實驗室實驗管理系統(tǒng)是人與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)良好結(jié)合的一種新的管理模式,對于提高實驗管理和服務(wù)的效率,促進(jìn)實驗教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。但是,由于經(jīng)驗不足,在本系統(tǒng)的研究過程中,實驗查詢模塊的開發(fā)功能尚需進(jìn)一步完善,有些模塊的應(yīng)用尚需測試,還將研究實驗預(yù)約模塊的開發(fā)。同時,隨著高校校園網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和高校實驗室管理工作的不斷變化,實驗室管理工作也會帶來很多新的問題,勢必要求實驗管理系統(tǒng)擁有更強(qiáng)的擴(kuò)充性和安全性。

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Development of Univarsity Lab Management System

WA NG Yang1a,2, LIAN GSen1a, WANG Ying1b
(1.a.School of Electric,Shanghai 200240;b.Institute of Higher Technical Education,Shanghai 200245,Shanghai Dianji University,China;2.School of Mechatronics Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China)

TP 311.52

A

1671-2730(2010)03-0158-04

2009-09-21

王 洋(1984-),女,助教,專業(yè)方向為電氣自動化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),E-mail:misswangyang@163.com