基于开放式的高校实验室信息管理系统的设计与实现.docx

1、基于开放式的高校实验室信息管理系统的设计与实现在职攻读硕士学位研究生开题报告学 号：113430112076研究生类别： 高校教师 工程硕士 同等学历研 究 生：导 师：研究方向：计算机应用论文题目：基于开放式的高校实验室信息管理系统的设计与实现专业(学科)：计算机技术学 院：计算机与通信学院入学时间： 2012年 4月开题时间： 年 月 日年月日填 报 说 明一、开题报告中的一至七项必须采用计算机输入和打印，开题报告格式可在研究生部网址二、开题报告为A4大小，于左侧装订成册。各栏空格不够时，请自行加页。三、开题答辩成绩（即每个学生开题报告评审表的平均成绩）由学院研究生专干填写，学院负责人签署

2、是否同意开题的意见。五、开题报告通过后，分别由研究生、导师、学院和研究生学院各存档一份。学位论文题目基于开放式的高校实验室信息管理系统的设计与实现课 题 来 源一、课题意义及国内外研究现状综述1.课题意义目前很多高校实验室的管理还处于手工管理阶段, 随着学校教学规模及教学内容的扩大和深入, 实验室的设备越来越多, 实验次数也更加频繁,手工管理对实验室的管理及使用很不科学。实验室的工作量大, 登记重复, 信息获取不便, 无法控制学生的实验过程, 不能科学合理的安排实验等等, 这些问题都亟待解决。随着计算机技术的不断发展和高等院校园网络建设的日趋成熟，使用目前先进的实验室管理信息系统实现对高等院校

3、的实验室进行管理，实现高等院的实验室管理的网络化，已成为高校实验室管理发展的必然趋势。因此，开发一套基于 Web 的实验室管理系统来提高实验室的科学化管理是非常有必要的。高校开放式实验室管理信息系统可以提高管理效率, 降低劳动强度, 节省劳动力成本; 有效地监控实验室各项工作运行参数, 从而为实验室的发展、评估, 提供有效的参考信息。实验室管理的计算机化、信息共享化、实验过程自动化同时也有着重要的意义: 可有效地提高管理的自动化水平, 提高实验教学质量, 为教学一线提供更好的服务, 提升学校的整体形象和管理水平。2.国内外实验室管理现状国外的LIMS(Laboratory Informatio

4、n Management System)技术最早出现在20世纪60年代末,随着计算机技术的发展,LIMS已经得到了长足的进步。如今LIMS已经成为提升实验室专业水准和效率的重要工具。从全球范围的使用情况来看,LIMS在欧美日本澳洲的发达国家实验室广泛应用,安装LIMS的国外实验室已经上万家,专门经营LIMS产品的国外专业公司也有几十家,业绩最突出的公司到现在为止己经有千余个应用案例。“著名的百事可乐公司、英美南非烟草、美孚石油、杜邦化学、通用电气等公司都采用了LIMS系统,并取得了可观的收益。目前国外比较著LIMS产品有AAC Infotray AG公司的LABbase、ACCelerated

5、, Teehnology Laboratories公司的Neo Mate LIMS, Daynamic Database公司的LabMaster LIMS, Labware公司的Labware LIMS和英国实验室系统公司的Sample Manager LIMS和Nautilus LIMS等。这些产品都比较成熟,功能多,并且都通过了严格的检验。国外研究型实验室采用了LIMS系统后,有效地缩短了实验周期,降低了实验开销,将科研人员从效率低下的重复性劳动中解放出来,以便更多的把精力放在关键问题的解决上,总体上提高了对资源的利用率。LIMS系统己经成为西方一些大型实验室中实现全面质量控制的核心。国内

6、真正应用LIMS始于20世纪90年代,1998年石油化工科学研究院首次开发出了国内需求的商业版的LIMS网络系统,比国外晚了10多年。2000年以后由于各方面的努力,LIMS技术开始为大众所了解,并于2002年4月在北京成功举办了首届中国实验室信息管理系统学术研讨会与展示会,之后每两年举行一次,对LIMS技术在国内的推广起到了积极的作用。国内信息化的建设和软件技术的发展客观上促进了LIMS的应用和推广，自从我国加入WTO后,国外先进的管理理念和管理思想传入国内,LIMS的概念得到普及。现阶段,我国已有不少自主产权的商品化LIMS软件应用在石化、制药、海关、商检、冶金和医疗等部门,在生产过程的质

7、量监控中发挥了重要作用。如北京英普思软件有限责任公司开发的InPro LIMS,北京中科科仪计算技术有限责任公司开发的SiscLIMS,北京汇博精瑞科技有限责任公司开发的LabBnilderLIMS等。但总的来说,国内商品化LIMS的开发和应用还处于萌芽时期。随着计算机网络技术的快速发展和仪器自动化水平的迅速提高,LIMS将在国内的大部分实验室得到拓宽和发展。二、课题研究目标、研究内容和拟解决的关键性问题1.课题研究的目标(1)实验室管理信息系统解决方案有助于降低实验室管理人员的工作强度,实验室管理信息系统的开发与应用,可使实验室人员从繁琐的手工操作中解放出来。(2)实验室管理信息系统解决方案

8、有助于提高实验室仪器设备的利用率。(3)实验室管理信息系统解决方案有助于为实验室教学提供一个信息交流平台，通过该系统,实验室管理员可以发布消息,学生可以向教师请教实验问题,打破了时间与空间的限制。(4)实验室管理信息系统解决方案有助于为实验项目的开发与更新提供一个更好的平台，实验项目的开发与更新是实验室的一个重要评估指标,而网络化的实验室管理不但可以使实验室管理人员有更多的时间思考这个问题,而且也可以让学生和教师更多的参与到这个事情中来。(5)实验室管理信息系统解决方案有助于为实验室评估提供翔实数据，不论是什么级别的评估,实验室都是一个必然要检查的地方,而且每次评估都要手工统计大量的数据,做成

9、报表,报到几个不同部门,网络化的实验室管理信息系统就可以做到随时提供准确，翔实的数据。2.研究内容(1)分析目前高校实验室的管理状况,对其进行研究分析,包括实验室资源和任务分析,找出实验室管理存在的问题及解决的方法;(2)实验室管理信息系统的流程分析;(3)基于.NET平台的开放式实验室管理信息系统的功能和模块设计;(4)基于.NET平台的开放式实验室管理信息系统的系统实现。3.拟解决的关键性问题实验室的仪器维护缺少制度化。在传统的手工管理的情况下,仪器设备的管理工作普遍比较混乱,无法精确掌握国有资产的状况,这就影响其对实验室承担实践教学任务能力的分析;加上受传统管理方式的约束,学生与实验室管

10、理者之间缺少有效的沟通,造成大多数实验室不能够满足教学计划之外的学生创新开放项目的实验要求,既降低了仪器设备的使用效率,也不利于学生综合素质的提高。实验室评估机制的欠缺。目前的实验室考核方式还是主要考核学生对规定内容的掌握程度，但是距离提高学生的综合素质和动手能力还存在着一段距离。通过建立实验室管理信息系统，一方面可以为实验室评估提供翔实数据，另一方面也为老师和同学们提供了一个信息交流平台，使得老师与同学们的沟通不受时间与空间的限制。三、拟采取的研究方法、技术路线、试验方案及其可行性分析1.拟采用的研究方法通过调研高校实验室管理工作,分析该校实验室管理的现状,探讨当前实验室管理中存在的问题,研

11、究目前信息管理系统的有关技术和该校的实际情况,采用面向对象技术和模块化设计的方法,应用先进的设计思想和软件工程的方法,针对实验室的基本信息管理、计算机上机实验登记管理、实验设备核对、学生期末实验成绩上报等功能设计，实现对仪器设备、实验课程及实验室人员等多个方面统一管理的实验室信息管理系统。2.拟采用的技术路线系统使用B/S架构设计,软件的安装只需服务器端进行,客户端可在浏览器中直接使用,所有使用用户只要可以连接到局域网,就能够使用系统提供的功能，可以很容易实现用户的只要联网就可以访问系统的需求。系统采用三层架构技术，从上到下分别是表示层、业务逻辑层和数据访问层,这种模型使系统结构更清楚,分工更

12、明确,有利于后期的维护和升级。表示层(USL)为客户端提供对应用程序的访问,主要负责与用户的直接交流。业务逻辑层实现应用程序的业务功能,主要负责业务规则的验证和业务逻辑的处理。数据访问层为业务逻辑层或表示层提供数据服务,负责对数据库的存取。采用面向对象的技术进行管理信息系统的设计和开发。面向对象的方法要求建立一个系统时,首先建立一组类,然后通过增加已有构件的功能或者添加新的构件来逐步扩充系统,最后在建立一个新系统时,还可以重用已经创建好的类,可以大大削减系统开发的时间。面向对象程序设计中的概念主要包括:对象、类、封装、继承、多态性。3.可行性分析首先,B/S比C/S的维护工作量大大减少。C/S

13、结构的每一个客户端都必须安装和配置软件,而B/S结构,客户端不必安装及维护,系统维护员只要将服务器的软件升级到最新版本就可以,其他客户端,只要重新登录系统,使用的就是最新版本的软件了。其次,B/S相对C/S能够降低总体拥有成本。C/S软件一般是采用两层结构的，而B/S采用的是三层结构/两层结构中,客户端接受用户的请求,客户端向数据库服务提出请求,数据库服务将数据提交给客户端,客户端将数据进行计算并将结果呈现给用户。采用三层结构的B/S的配置可以提高服务器的配置,降低客户端的配置。这样增加的只是一台服务器(应用服务和数据库服务可以放在同一台计算机电脑中)的价格,而降低的却是几十台客户端机器的价格

14、,起到了降低总体拥有成本的作用。目前，三层架构技术已经通过多个系统的开发运行检测,证明是稳定可靠的技术。使用面向对象技术在设计、开发过程中可以增加程序的稳定性,并且容易实现程序代码重复使用,使系统在开发工程中效率更高，错误更少。四、课题的创新性实验室是高等学校教学与科研的重要组成部分,在信息化的建设过程中,虽然有很多针对各种实验室管理方面的通用软件,但其通用性的设计会带来一些不实用的功能,而且缺少一些针对特定环境下的特殊应用支持。如果实现这些功能,系统需要做较大的调整,而重新设计的实验室管理系统可以很好的实现对高校实验室所需要的系统流程、数据结构，从而更好地支持实验室的工作。此外，该系统采用基

15、于开放式的开发方法，具有很好地互操作性，可以在不同的系统和平台之间进行相互连接；具有很好地可移植性，可以在不同的硬件平台上运行；同时软件不加改动或少量的改动就能在不同的运行平台上工作。五、计划进度、预期进展和预期成果对自己的毕业设计工作做出如下安排计划：2013年11月2014年1月：完成论文中需求分析的工作。具体工作成果为：使用用例清单、用例图、用例描述等UML分析工具来描述的实验室各类参与人员的需求情况。2014年 2月2014年4月：完成论文中的分析设计工作。具体工作成果为：活动图、顺序图、类图、状态图E-R以及设计完成系统的界面。2014年 5月2014年9月：完成论文中的实施工作。具

16、体工作内容为：完成系统数据库的搭建，实现系统中的各个功能模块，设计测试程序来对系统进行测试。2014年10月2014年11月：主要对以上工作的成果进行汇总整理，并且完成论文的书写以及修改定稿工作。六、与本课题有关的工作积累、已有的研究工作成绩1.有关的工作积累本人在学校长期从事实验室管理工作，对实验室的工作流程以及管理规范比较熟悉，这十分有助于本人对于该项目需求范围的准确界定。因工作关系与实验室工作的老师和学生都有一定联系，很多老师和同学们都承诺会给本人的这次毕设工作提供一定的支持和帮助。本人还阅读了一定的相关书籍，可以说对于该类项目具有比较充分的积累。本人本科阶段的专业就为计算机技术与科学，

17、具有一定专业基础，对于软件开发过程中可能遇到的各项问题，都会有一个初步的预测以及一整套相对完备的应对方案。2.已有的研究工作成绩本人目前已经初步完成了实验室实地考察的相关工作，具体包括：通过观察访谈、观察法等来了解实验室的工作内容以及实验室师生的需求，特别是一些隐藏的需求的情况，目前正处于对该部分数据的分析整理阶段。七、研究经费预算计划和经费落实情况经费已落实。八、参考文献1 宋晓悦. 高校开放式实验室管理系统的设计与实现D.天津师范大学,2008.2 曲蕴慧. 基ASP.NET的实验室管理系统设计与实现J.软件导刊,2013,11:101-102.3 陈泽恩. 基于.NET的实验室管理系统的

18、设计与实现D.电子科技大学,2012.4 顾雪萍. 基于.NET的开放式实验室管理系统的设计与实现D.电子科技大学,2012.5 RalphMSatir.信息系统原理M.北京:机械工业出版社,2000,37-42.6 杨海鹰,潘华.实验室信息管理系统M.北京:化学工业出版社,2007,3-55.7 .M.Fransen,A.Nyrup.Implementationofastandard.Llhb.LaboratoryAutomation&InformationMnagementJ.1998,(33):227-233.8 DavidL.Anderson.Managing Information

19、Systems M.北京:清华大学出版社,2001,5.9 徐乐,张元才.实验室信息管理系统现状综述J.科技情报开发与经济,2008年第18卷第31期,186-187.10焦铬,刘辉,陈受凯.基于.Net的开放式实验室管理系统的设计与实现J.科技管理研究,2009,12:235-237. 11易芹芹，丁振国. MVC 模式下数据库连接池的Web 应用方案J. 微计算机信息，200723（6）：169-171.12Kaminishi,T.;Hirabayashi,S.;Koizumi,H.;Sawamoto,J.An information system development method b

20、ased on the link of business process modeling with executable UML modeling and its evaluation by prototypingJ,2008:1057-1064.13Zheng Ling;Li Qi;Zhang Qianyuan;Chen WeiThe Study of Adjustment and Optimization of Oracle Database in Information SystemJ,2013:442-445.14成培，李峰，王畅.连接池数据库访问技术深入研究J.计算机工程与设计,2

21、007,28（3）：509-511.15方捷.基于三层结构的实验室管理系统的设计与实现J.福建师大福清分校学报,2010,05:60-66.16王宇飞,段鑫.基于BS结构的实验教学信息管理系统J. 中国水运(学术版). 2006(07).17Chen, Q.;Cheng, H.Research on resource-based management information system competencies and strategiesJ,2008:4-6.18Yu Zhang;Yan Li;Guirong Zhang;Tingting ZhongThe acceptance of ed

22、ucation information system: An empirical study based on UAA model, 2010,(32):909719Nayan, N.M.;Zaman, H.B.Information System Development Model: Theories Analysis and GuidelinesJ,2009,894-904.20Lin Bai;Hualei JiangConstruction of evaluation system for information systemJ,2008,744-756.21许本胜,王灿,袁凯峰.基于B

23、/S的高校教学工作量信息管理系统的分析与实现J. 桂林航天工业高等专科学校学报.2010(01).22方林宏.设备信息管理系统的设计与实现J.计量与测试技术.2009(02).23蒋永平,徐杜,吴黎明,梁秀玲.基于Web的“双主结构”开放式实验室综合信息管理系统的设计与实现J.实验技术与管理.2008(12).24王东云,张五一.开放式实验室管理系统的设计J.实验室科学.2007(04).25楚学娟,张勇.高校开放式实验室教学管理系统的设计J.科技资讯.2008(32).26伍尚彬,陈淑玲,洪铭福,唐小煜.带嵌入式终端的实验室开放管理系统构建与实现J.科技信息.2008(28).27Yuan

24、Zhen Security of Library Information System under the Network EnvironmentJ,2010: 4127-4129.28WuJinfeiThe access control research of management information systemJ,2010,(13):43-51.29McGee, William C.The information management system (IMS) program productJ,2009,(31):66-75.30倪晟. 基于Web的实验室设备综合管理系统的设计与实现

25、J. 浙江师范大学学报(自然科学版),2011,02:171-174.31张五一,王斌,赵强松.基于校园网的开放式实验室管理系统设计J.中原工学院学报.2008(05).32许本胜,王灿,袁凯峰.基于B/S的高校教学工作量信息管理系统的分析与实现J.桂林航天工业高等专科学校学报.2010(01).33杜博.高校实验室管理系统的设计与实现J.电子设计工程,2011,15:36-39. 34Yoon Hyuk Kim , Huynh Le Minh A laboratory-level surgical robot system for minimal invasive surgery (MIS)

26、 total knee arthroplasty J.2011,(12): 237-242.35杜士镕.基于Web的实验室管理信息系统D.昆明理工大学,2007.36Wang Rui,Xu Jian-pingExploration and Practice of Constructing MIS Course Experiment Based on College-enterprise CooperationJ.2011,(30):104-106.37Li Cui-huaDesign of a MIS for Chemical Reagent Management Based on B/S M

27、odeJ,2012,(31):200-202.38Chen GuodongSystem analyses to restructure resources management information SystemJ,2010:597-600.39Mallach, E.G.Information system conversion strategies: a unified viewJ, 2009: 44-54.40刘惠珠.实验教学与实验室管理平台的设计与实现D.山东大学,2013.41Ou Qingyu;Zhou DaweiSecurity evaluation model of the i

28、nformation system based on the security characteristic measure for the keyJ, 2010:252-255.42张敏,蔡树才,耿艳霞,曹广忠,黄文笑. 基于ASP.NET的预约型开放实验室管理系统J.实验技术与管理,2007,07:73-76. 43沈丽.基于Web的开放式实验室管理系统的设计D.华东师范大学,2005:1,30.44别传锋.Web服务在实验室管理信息系统中的应用研究M.华中师范大学,2008:1,4.45Yang Juniang;Du Jia;Jiang Xiaoyuan;Li ZhanweiDesign and implementation of information supporting system modelJ,2009:427-430.46Dobrowolska, A.;Dobrowolski, W.Changes to the information system and the approaches to implement the process management systemJ,2008:65-70.课程学习情况已修课程学分待修课程学分导师意见 签名： 年 月 日开题答辩成绩及学院意见研究生学院意见 （盖章）年 月 日备注