高校实验室信息管理系统毕业论文Word格式.docx
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以多媒体计算机技术和网络通信技术为主要标志的信息技术，作为现代科技革命的基础和核心，己经渗透到各个领域，正在改变着我们的工作、学习和生活方式，乃至思维方式，对当今社会产生着重大影响。
知识经济时代伴随科学技术迅速发展的步伐来临了，在新的经济模式下，经济的竞争将是一场人才的竞争，培养高素质的具有创新能力的人才是当今高等教育改革的主题。
高校实验室是科研、教学的重要场所，是实现素质教育的基地，是培养具有创新意识和实践能力的人才摇篮[2]。
因此，实验室的建设、实验室的管理、实验设备的配置与使用的科学化不仅影响着学校的教学、实验内容的设置、实验室的教学与管理人员水平等的科研水平，而且关系到学校发展前途的大事。
为了迎接时代的挑战，创建一流大学管理模式，各个高等学校都加强了实验室建设，学校实验室资产规模不断扩大，重点实验室的数量也迅速增加，学校对实验室的管理工作也不断加强。
我校作为一所发展中的大学，其实验室与资产的主管部门，再以老一套管理方式工作己经跟不上时代前进的步伐。
为了加快高校数字校园的建设，各高校实验室与设备处都迫切需要开发实验室信息管理系统。
与此同时，各高等院校的招生规模逐年扩大，学校在扩大办学规模的过程中加大力度加强实验室建设，以满足不断增长的教学实践环节的需要，但在实际操作的过程中，往往都会遇到一些两难的问题:
学校所购买实验设备数量猛增导致管理人员需求大，但又由于机构改革精简编制，实验室管理人员数量增加有限；
一方面由于学生数突然增加，教学科研经费增加有限，实验设备的增加有限，需要最大限度的延长开放时间，而另一方面又不能过分增加管理人员的工作负担。
如何解决这些矛盾，充分发挥学校各类实验室的效能、最大限度地为教学和科研服务,并且充分利用学校的校园网络资源，加快高校数字校园的建设，人们将注意力集中到了“高校实验室信息管理系统”的建设上来。
1.2国内外概况
实验室信息管理系统，即LIMS（LaboratoryInformationManagementSystem），它是指通过计算机网络将实验室的分析仪器连起来，通过建立以实验室为中心的分布式管理体系，根据科学的实验室管理理论和计算机数据库技术，建立完善的质量保证体系,实现检验数据网络化共享、无纸化记录与办公、资源与成本管理、人员量化考核,为实验室管理水平的整体提高和实验室的全面管理提供先进的技术支持[3]。
实验室信息管理系统（LIMS）自上个世纪七十年代末出现以来，到如今已经历了20多年的发展。
尤其是近七、八年来PC的普及和IT技术的爆炸性发展，以及生物科学领域所取得的举世瞩目的成果，对LIMS技术起到了巨大的推动作用。
如今的LIMS早已经不再局限于传统意义上的样品管理、人员管理、仪器管理和报告打印等简单的功能。
全球化（Globalization）浪潮、知识经济、基因工程，以及各种严格的行业规范，把LIMS的应用推向了一个前所未有的高度[4]。
LIMS发展方向及LIMS所面临的问题主要体现在以下几个方面：
企业内部的系统集成；
全球化趋势；
面向实验室工作人员；
仪器联结与仪器控制；
光谱采集与处理；
化学结构与多媒体支持；
在生物科学中的应用[5]。
LIMS技术应用比较广泛，适用于各行业的分析测试实验室，作为成熟的产品在许多发达国家已经得到了广泛的推广与应用[6]。
专业单位设计、功能全面的LIMS软件在国内部分比较大的石化行业和地质行业的检测实验室已经有实际应用，而根据自己的实际特点自行开发设计的、具备简单数据管理功能的小型LIMS软件，也早已在各单位的实验室得到了大量应用[7，8]。
随着科研和生产技术的不断发展，人们对分析测试的要求无论在样品数量、分析周期、分析项目和数据准确性等方面都提出了更高的标准，而原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应。
为此，国际上相关实验室均已开始朝网络化管理的方向发展。
实验室信息管理系统（LIMS）就是在这一背景下产生的集现代化管理思想与计算机技术为一体的用于各行业实验室管理和控制的一项崭新的应用技术[9]。
国外LIMS技术应用的成功经验表明，适应现代化企业发展的实验室必须要建立起完备的质量管理体系，因而需要一套先进的既能满足目前的业务状况，又能适应未来不断增长业务需求的实验室信息管理系统[10]。
现在国内的LIMS有比较成熟的产品如北京英普思软件有限责任公司的InproLIMS、北京汇博精瑞科技有限责任公的LabBuilderLIMS，国外有AACInfotrayAG公司的LABbase、著名的英国实验系统公司的SampleManagerLIMS,以上产品都有一个共同的特点：
针对性和专业性强。
目前国内虽有专门针对高校实验室管理的LIMS产品，但还是存在功能单一、只能单机运行、对使用人员要求高、界面不够友好的不足。
有的即使能在局域网运行，但很多采用的还是C/S模式，不具备开放性和通用性。
由于高校实验室信息管理系统所涉及的对象众多包括教师、实验员、学生、各级分管实验室的领导，系统采用单一的C/S模式已不能适应学校发展的需要了。
对比C/S模式和B/S模式工作原理，很难取舍其中一种模式。
根据用户需求，仔细研究实验室管理系统的信息类型和用户对象，系统中交互性强、安全要求高、数据处理量大的功能模块可采用C/S模式，系统中使用范围广、交互性和安全性要求不高的功能模块可采用B/S模式[11]。
对于本系统而言，系统管理用户对实验室各种档案的登记、汇总、查询和决策可采用C/S模式。
Web用户对实验室开放状况与实验室安排信息的查询可采用B/S模式。
选用这种混合模式相对于单独采用C/S模式或B/S模式优点在于[12]：
保证了特殊数据的安全性；
简化了客户端，学校计算机得到了充分利用；
保证了系统复杂功能的交互性和简单功能的统一性；
系统维护简单，成本降低[13]。
高校实验室信息管理系统的发展必须以计算机网络技术和数据库技术发展为前提[14，15]，新型技术数据挖掘技术在统计实验室运行规律上也将发挥重要作用。
1.3课题主要研究工作
本文作者在湖北民族学院实验中心工作，对我校实验室的运行模式和管理方法较为熟悉，我校实验室目前的管理方式基本上还是原始的人工管理，信息化程度极低。
特别是在设备管理上，设备卡片的填写以及设备的报修、报废等工作都是人工进行操作，整个过程环节多，实验室与系、系与学校之间的人员交往环节多，实验室的统计、上报等工作的效率较低，而且经常出错。
同时，实验室管理人员要查找设备的基本信息（如名称、规格、状态等）、维修信息、故障信息以及使用信息等都十分不便。
随着互联网络的迅速发展，我校在2000年就建立了自己的校园网，各院系实验室、行政单位、教师学生宿舍大多都与校园网相连，有自己的IP地址等，鉴于此作者认为可以利用现有的网络资源，利用网络及网络数据库等手段，开发一个“高校实验室信息管理系统”，解决高校繁杂的实验室管理问题，克服各单位之间不能互通信息，购买仪器设备时没有资料参考的盲目性，使学校设备资产处能及时准确地对全校设备做好统筹管理，减少人力、财力资源浪费和重复劳动，提升实验室的实验和管理水准，使高校的实验室管理工作实现信息化。
基于上述分析，本论文的主要工作就是开发一个基于C/S和B/S混合模式的“高校实验室信息管理系统”，系统侧重于实验室的设备管理，实验教学管理的部分辅助功能。
预计系统实现如下功能：
1.对全校实验室实行网络化管理，实验室内部体系结构采用C/S模式，实验室系统的客户采用B/S模式，真正实现资源共享和实验室信息化；
2.能对实验室设备的设备卡片、附件情况、故障记录和维修记录中的各项数据进行输入（键盘输入）、输出（屏幕输出、报表输出）、添加记录、修改记录、删除记录等操作；
3.校园网用户可以通过浏览器查看实验室课程安排、实验室的开放情况以及学生实验成绩的查询；
4.能够根据任意字段实现组合查询功能，并且查询结果用户可以自由选择的图表或报表的形式显示打印出来；
5.系统能实现数据的备份和恢复、用户根据自己的权限访问数据库保证数据库的安全；
6.人性化的界面设计，友好的人机接口，减少用户数据的输入。
1.4本章小结
本章分析了目前我校实验室管理的现状，指出了管理方式的缺陷和不足，说明了开发实验室信息管理系统的必要性。
同时也介绍了当前数据库的发展方向，针对高校实验室信息管理系统的实际具体要求，提出用客户/服务器和浏览器/服务器相结合的体系结构来实现系统。
最后介绍了目前国内外LIMS发展状况，同时还指出已经开发的产品所存在的不足如系统专业性强、操作复杂等，阐述了系统应达到的功能要求。
通过分析课题的来源和研究国内外类似系统的特点为系统的最终设计和实现奠定了基础。
随着计算机技术、网络技术的发展，计算机的应用结构经历了集中式结构、文件服务器的网络结构到现在的客户/服务器网络结构、分布式客户/服务器网络结构和Web网络结构的发展阶段。
集中式结构由于采用的集中式管理，应用程序和数据库都放在主机中、无法真正划分应用程序的逻辑，仅适合于大型机上，现在已很少使用。
文件服务器应用模式是将共享资源集中管理，应用程序分散在客户工作站，对客户端的计算机要求特别高，导致目前应用也不是很广泛。
计算机的应用已开始转向客户/服务器和浏览器/Web服务器/数据库服务器，本系统就是将C/S结构与B/S结构相结合的实例，下面章节就对系统中所用到的C/S和B/S体系结构及相关技术进行阐述。
2.1C/S体系结构
2.1.1C/S体系结构的产生
C/S体系结构是一种新型计算模式，是从经历了主机应用模式、文件服务器应用模式发展起来的。
从概念上讲，客户机/服务器体系结构是一种特殊的协作式处理模式，整个应用程序被分布于客户机和服务器上。
客户机和服务器两者都参与一个应用程序的处理，其中软件成分相互协作以完成特定的应用程序功能，而硬件资源则提供软件成分相互协作的设施。
客户/服务器体系的基本思想就是将PC机、大中小型机上的DBMS长处有机地结合起来，既得到了主机式系统的数据处理能力，减少网上传输量，又获得PC上丰富的用户界面和价格供低廉的优势。
从逻辑上讲，它是由文件服务器更往上前进了一步，除文件外，服务器还可拥有各种精巧复杂的数据处理的功能，诸如检索、排序和数据的完整性和安全性控制，可把用户所需要的一部分数据通过LAN传输出去。
通过一分为二地将处理分解，这样就克服了文件服务器的缺点，既消除了不必要的网络传输负担，又可以大大地优化客户和服务器。
2.1.2C/S体系结构的组成
C/S体系结构有两层结构和三层结构之分。
两层结构是最典型、最普遍的一种胖客
户端的形式，一层就是由表示层和应用逻辑层组成的客户端，另一层就是数据库组成的服务器。
两层结构由于存在系统扩展性差和安装维护困难、以及在Internet和Intranet运行上的限制，C/S体系结构就出现了三层结构即：
客户端（表示层）、应用服务器（中间层）、数据库服务器（数据层）。
在这种结构中客户端完成显示逻辑,应用服务器完成商业处理逻辑,而数据库服务器完成数据存取逻辑。
二层结构和三层结构都各有各的优点，在实际系统开发过程中很多都是将两种结构混合起来使用。
2.1.3C/S体系结构的特点
C/S体系结构的特点我们分两层结构和三层结构来分别论述，来指出各自的优缺点。
二层结构的优点表现在:
分布处理与集中管理有机结合；
服务器对用户透明，用户感觉不到在是服务器上处理数据,就像在本机上一样；
交互性强；
安全的存取模式。
缺点主要有:
系统开放性差，对操作系统依赖性强,不同操作系统之间数据交流困难；
用户界面风格不统一；
系统维护代价高，随着客户的增多,维护工作量加大；
扩展性差，不能兼容原有系统,用户的投资得不到回报；
网络通信量大，单个数据请求,会产生大量的网络通信。
而三层结构的优点表现在；
瘦客户端，只需在客户端安装简洁的应用程序或浏览器；
开放式系统，跨平台支持,可移植性,用与操作系统和网络协议无关的方式存取数据；
较低的网络通信量，由于数据在应用服务器处理后返回给用户,数据传输量大大减少,因而能处理大量用户；
用户操作使用简单；
软件可重用性。
系统升级或添加额外的功能,不需要破坏原有的系统。
它的缺点主要有：
交互性弱,安全性不太强。
由于用户不能直接存取数据库中的数据,增强了数据的安全性，但由于当前系统软件安全性技术较差,再加上用户多,从而降低了应用程序的安全性。
2.2B/S体系结构
2.2.1B/S体系结构的产生
Internet的高速发展和数据库技术的迫切要求、以及客户/服务器应用模式的改进可以说是B/S体系结构产生的前提条件。
从某种意义上说B/S体系结构就是在C/S体系三层结构基础上发展起来的，它只是将C/S体系三层结构中的表示层用WebBrower代替，中间层用了一个Web服务器。
2.2.2B/S体系结构的组成
B/S体系结构主要包括三层：
客户端（Brower）、应用服务器（WebServer）、数据库服务器（DataServer）。
体系结构表示层中包含系统的显示逻辑,位于客户端，其任务是由Web浏览器向网络上的某一Web服务器提出服务请求,Web服务器对客户请求进行解析,然后以HTTP的形式返回给客户,客户机接受传来的主页文件,并把它显示在Web浏览器上。
体系结构功能层中包含系统的事务处理逻辑,位于Web服务器端，其任务是接受用户的请求,首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接,通过SQL等方式向数据库服务器提出数据处理申请,而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给Web服务器,再由Web服务器传送回客户端。
体系结构数据层中包含系统的数据处理逻辑,位于数据库服务器端，其任务是接受Web服务器对数据库操纵的请求,实现对数据库查询、修改、更新等功能,把运行结果提交给Web服务器。
2.2.3B/S体系结构的特点
B/S体系结构最大的特点就是客户端开发成本低、维护简单，由B/S体系结构所构成的系统界面友好、操作简单、系统灵活扩展性好。
2.3两种体系结构的比较与选择
C/S模式与B/S模式有很多的不同,下面从几个方面对他们做一个比较：
1.C/S是建立在局域网的基础上的,B/S是建立在广域网的基础上；
2.C/S与B/S所要求的硬件环境不同，C/S一般建立在专用的网络上,小范围里的网络环境,局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务；
B/S建立在广域网之上的,不必是专门的网络硬件环境,有比C/S更强的适应范围,一般只要有操作系统和浏览器就行；
3.C/S和B/S对安全的要求也不同：
C/S一般面向相对固定的用户群,对信息安全的控制能力很强，系统安全性要求较高的采用C/S结构，B/S建立在广域网之上，对安全的控制能力相对弱，面向是不可知的用户群；
4.对程序架构不同，C/S程序可以更加注重流程，可以对权限多层校验，对系统运行速度可在较少考虑；
B/S对安全以及访问速度有更多的考虑，是建立在需要更加优化的基础之上，比C/S有更高的要求；
5.其他方面的不同如系统维护和程序的接口等。
在校园网环境下,B/S结构最为明显的优势在于,采用统一的浏览器用户界面,用户同时可以使用Intranet和Internet资源,较好的解决了用户培训和客户端管理等问题,如果在采用B/S结构的同时,通过与比较成熟的C/S结构相结合,通过在客户端浏览器的HTML页面中嵌入各种小构件（如JavaApplet或ActiveX构件）,完成客户软件的自动发布,从而形成在B/S结构中嵌入C/S应用的混合模式,既能够保留B/S简单易用、便于管理的特点,又可以发挥C/S模式交互性好、效率高、开发人员多等优势,这是一个比较好的解决方案。
从目前来看，C/S模式与B/S模式有着各自结构上的优缺点，C/S模式可以实现数据的快速传送和安全存储，但在远程数据管理方面存在不足，特别是在Internet和Intranet上受到了极大的限制；
而B/S模式的系统易于集成和扩展，可以提供远程的数据服务和管理，但在数据的交互性、动态服务和图表显示方面尚有欠缺。
不同系统要结合实际的需要和C/S、B/S模式的各自优势来选择相应的体系结构。
对本系统而言，实验室设备管理、实验项目管理、实验室科研项目管理都是集中的处室的数据处理，所以采用C/S模式比较合适；
而对于实验室向外发布综合信息（如学生实验成绩、实验室开放信息）给学生或学校教工查询，采用B/S模式比较合适。
2.4本章小结
本章主要介绍了目前数据库系统较为流行的两种体系结构客户/服务器结构和浏览器/服务器结构发展过程、组成结构和特点。
单一的客户/服务器模式系统或浏览器/服务器模式系统在开发、运行、维护方面都存在不足。
从网络要求、硬件环境、安全要求、程序架构、系统维护等方面对两种体系结构做了详细的比较，指出了两种体系结构在同一环境下各自的优缺点。
最后结合课题的实际需求，阐述了系统在两种不同体系结构下实现的不同要求。
通过对两种体系结构在多方面的比较，为高校实验室信息管理系统的网络结构的设计和优化提供了理论依据。
3系统总体分析与设计
高校实验室信息管理系统必须以校园网为支撑,我校校园网已于2000年接入到教育科研网，为系统实现提供了保证。
C/S计算机系统模式与B/S计算机系统模式是目前国际上流行的两种分布处理网络模式，应用领域极其广泛，已成为MIS中两种重要的结构形式。
这两种体系结构都有各自的优缺点，在分析课题的实际需求后，本系统采用将C/S模式和B/S模式相结合的混合模式来实现。
高校实验室管理信息系统是高校信息化建设的重要组成部分，与实验室管理相关的单位构成一个局域网。
用C/S体系结构编程实现实验室内部的设备管理、实验项目管理、日常事务管理，用B/S体系结构编程实现向校园网内外发布或共享信息。
下面将分别对高校实验室管理信息系统的分析与设计进行阐述。
3.1系统需求分析
3.1.1现状分析
我校现有各类实验室上百个，实验工作人员管理负担过重，实验室的主要管理工作有实验室设备管理、实验室实验项目管理、实验教学管理。
其中设备管理和实验项目管理是重要的一块，学校实验设备管理的流程是这样的，首先是教学单位的相关实验室提出购买申请，然后是学校主管领导审批交给资产处向外招标，设备购买后再由学校资产处注册登记（包括将设备分类、分配编号、贴标签、登记入库）后分配到相应的实验室。
实验设备分配后具体的实验室后由专人领用、专人保管，实验室工作人员承担日常实验设备的记录维修和使用、借用、报废处理。
正是由于实验设备管理程序复杂、管理方法落后，实验室工作人员每年都在做大量的重复性工作，导致经常出错，极大的浪费了学校的人力、财力、物力。
实验项目管理是实验教学工作的重要一环，为学校教学评估提供了第一手文档资料，但管理工作难度也较大。
我校在这方面的管理仍采用是原始的人工管理，各种资料都是用纸张文档保存，经常出现重要文档损坏或丢失，为学校工作增添了不少负担。
现在高校的实验室都是开放性的，由于学校学生众多而实验室相对较少，经常出现有的实验室人满为患有的实验室空无一人的情况，学生对实验室课程安排和实验成绩的查询也是较为落后。
出现以上的情况，究其原因就是学生信息闭塞、实验室管理部门没有及时发布相关信息。
在分析目前我校实验室管理机制和管理方法后，非常有必要开发一套高校实验室管理信息系统来解决管理落后的问题，提高工作效率、真正实现实验室管理的信息化、现代化。
目前国内外都有实验室管理系统的相关产品，但他们都是针对一些专业的实验室，针对高校实验室管理工作的相关产品相对较少，既包括实验设备管理又包括实验项目管理的软件比较少见，即使有体系结构也是比较单一的C/S模式或者B/S模式。
3.1.2开发系统的可行性
1.硬件条件已具备
目前我校校园网建设已全部完成，而且也与我国教育科研网顺利接入，为系统的实施提供了保证。
现在网络运行良好，各实验室、行政单位办公室、教师学生宿舍都能独立提供网络服务，而且网络设备进行网络路由选择、网段内管理等事务性工作。
校园网设有安全防火墙，保证了校园网内数据的安全性和整个网络安全畅通。
校园内各单位计算机硬件配置均符合系统的最低要求，实验室工作人员都有一定的计算机基础，不需要过多的系统外培训。
2.高校实验室管理系统的数据基础已具备
现我校资产处曾用过单机版的设备管理系统，大量的原始数据都已保存在数据库中，可以通过数据管道方便迁移到将来的系统中去，同时实验室的实验项目和其他报表都有现存的电子文档资料，为将来的系统的数据导入提供了极大的便利，同时也利于将来系统的测试与调试。
3.顺应校园网和高校信息化建设的发展趋势
各级领导迫切要求和相关工作人员密切配合，这些都为将来系统的实施提供了良好的软环境。
同时系统的实施也是顺应目前信息化建设的潮流和发展趋势。
3.2系统总体设计
高校实验室管理信息系统是以我校校园网为依托，以实验室与所涉及到相关单位的工作流程为主要依据，开发出基于C/S和B/S混合模式体系结构的信息管理系统。
在系统中，实验室设备从申请购买、领导审批、资产处招标、新买设备登记编号入库、分配到相关实验室、专人保管领用、专人记录设备的维修和出借到最后的设备申请报废，以及实验项目的入库、查询等相关处理采用客户/服务器，体系结构，实验室向外发布学生实验成绩、实验室开放情况、其它共享资源时系统采用浏览器/服务器的体系结构。
3.2.1系统的网络结构设计
根据课题要求，仔细研究实验室管理系统的信息类型和用户对象，系统中交互性强、安全要求高、数据处理量大的功能模块可采用C/S模式，系统中使用范围广、交互性和安全性要求不高的功能模块可采用B/S模式，系统网络结构如图3.1所示。
选用这种混合模式相对于单独采用C/S模式或B/S模式优点在于：
系统维护简单，成本降低。
图3.1系统网络结构
3.2.2系统功能设计
高校实验室管理信息系统主要是为了解决我校实验室管理手
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