實驗室智能管理平臺的設(shè)計與應(yīng)用

葉沖軼

(中國計量學(xué)院 實驗室與資產(chǎn)管理處,浙江 杭州 310018)

實驗室智能管理平臺的設(shè)計與應(yīng)用

葉沖軼

(中國計量學(xué)院 實驗室與資產(chǎn)管理處,浙江 杭州 310018)

實驗室智能管理平臺(LIMP)建立實驗室數(shù)據(jù)資源體系,降低實驗室資源管理的門檻,達到數(shù)據(jù)收集、驗證、共享的目的.LIMP實現(xiàn)職能部門管理特定數(shù)據(jù)的行為,讓職能部門和實驗中心共享實驗室數(shù)據(jù),減少資源不對稱的問題,將每年的高校實驗室信息數(shù)據(jù)上報工作由人工收集變成平臺智能生成,最大程度地提高工作效率和實驗室管理水平,并將實驗室管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的操作處理轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中在線處理,從而為實驗室資源共享提供更好地服務(wù)支持.

實驗室智能管理平臺;基礎(chǔ)數(shù)據(jù);資源共享

實驗室資源信息化管理是現(xiàn)代實驗室管理的發(fā)展方向,與傳統(tǒng)實驗室管理相比,依托信息技術(shù)的實驗室管理需要共享資源,如實驗中心、教師、房間、設(shè)備等,進行高效率、規(guī)范化、實時性的管理.近年來,隨著中央和地方財政對實驗室儀器的更新與投入加大,實驗室規(guī)模不斷擴大,實驗室的資源管理日趨復(fù)雜,傳統(tǒng)的人工管理方式已不能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展形勢[1].有關(guān)實驗室智能管理平臺的研究與應(yīng)用迅速發(fā)展[2-6],各高校實驗教學(xué)中心普遍將軟件與硬件相結(jié)合的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入實驗室資源管理.智能管理平臺結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了基于主機模式—C/S—B/S—RIA[7]模式各個階段,其Web也經(jīng)歷了從靜態(tài)到動態(tài),再到富客戶端,其中最受關(guān)注的是實驗室智能管理平臺(laboratory intelligent management platform,LIMP)的設(shè)計與應(yīng)用[8-9],它針對實驗室資源共享,專門用于實驗室的資源管理.LIMP是采用科學(xué)管理方法、使用先進數(shù)據(jù)庫、通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對實驗室的各種資源進行全面管理,是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、科學(xué)管理方法和查詢分析統(tǒng)計技術(shù)的集合體[10].高校實驗室在需求分析、方案設(shè)計、實際應(yīng)用這類平臺時主要存在3個方面的問題:一是無基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺;二是無業(yè)務(wù)管理平臺;三是手工方式進行數(shù)據(jù)上報,降低了平臺的資源共享程度.

為提高實驗室資源共享程度,LIMP將實驗室的資源分割成不同模塊,根據(jù)上述3個問題對平臺進行優(yōu)化設(shè)計,針對實驗室涉及到的各種資源進行管理,以達到提升實驗室資源管理水平和提高實驗室管理人員工作效率的目的.為了提高平臺的資源共享程度,對LIMP內(nèi)的數(shù)據(jù)資源進行高度級聯(lián),級聯(lián)表中數(shù)據(jù)發(fā)生變化,相應(yīng)數(shù)據(jù)表中的相關(guān)數(shù)據(jù)同時發(fā)生變化.LIMP建立的是與數(shù)字化校園對接的統(tǒng)一身份認(rèn)證,對使用平臺的用戶實施角色級別管理,不同的用戶將被賦予操作平臺功能范圍內(nèi)的權(quán)限.通過這個平臺,用戶均能及時、準(zhǔn)確地查詢并獲取自己想得到的資源,但不能獲得自己權(quán)限范圍外的信息,這樣就大大增強了平臺的可控性和提高了實驗室資源管理的共享程度.

1 LIMP技術(shù)概況

1.1 LIMP的軟件架構(gòu)

本文介紹的LIMP是利用B/S框架結(jié)構(gòu)、Oracle數(shù)據(jù)庫技術(shù),針對實驗室資源共享管理的需求設(shè)計,擁有多功能模塊、數(shù)據(jù)關(guān)系高級聯(lián)、在計算機硬件上運行的平臺軟件.

LIMP立足于實驗室建制,將實驗室建制的結(jié)構(gòu)劃分作為主線來管理實驗室的各類資源.它把實驗室資源管理的各個功能模塊作為一個對象進行平臺的管理.LIMP涉及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實驗室資源管理等領(lǐng)域,兩方面良好協(xié)調(diào),實驗室資源管理各階段及擴展功能需要與平臺進行網(wǎng)絡(luò)連接,并共享數(shù)據(jù).另外,LIMP充分考慮擴展性來設(shè)計各功能模塊,能進一步擴展設(shè)計作為實驗室資源管理的通用軟件平臺.圖1提出了平臺的軟件架構(gòu)，視圖層使用Struts技術(shù)顯示實驗室的各種資源給用戶;中間層運用了Hibernate使存儲數(shù)據(jù)持久化和Spring容器管理整個平臺;在數(shù)據(jù)服務(wù)層使用Oracle數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù).

圖1 LIMP軟件架構(gòu)Figure 1 Flow chart of LIMP software

1.2 LIMP的應(yīng)用

通過LIMP,學(xué)校各二級學(xué)院實驗中心主任可以查詢各自所管的實驗室建制情況、實驗隊伍情況、實驗用房情況、儀器設(shè)備情況、實驗課程情況、實驗項目情況、數(shù)據(jù)上報情況等.實驗教師可以查詢自己的實驗課程和實驗項目資源,可以對自己管理的資源進行增加和修改,但變動的信息需要通過擁有權(quán)限的上級審核人員審核后才能生效.職能部門能夠查詢所有實驗中心的各項基本信息統(tǒng)計數(shù)據(jù),如實驗室基本情況、實驗技術(shù)人員情況、實驗室開放人時數(shù)情況等.

1.3 LIMP的技術(shù)優(yōu)勢

LIMP采用J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)的技術(shù)解決方案,為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護性的軟件平臺提供了良好的機制.任何操作系統(tǒng)、中間件、硬件都不會影響J2EE應(yīng)用程序的部署.在J2EE基礎(chǔ)技術(shù)軟件構(gòu)架中,充分?jǐn)U展平臺功能,提供事務(wù)重做、數(shù)據(jù)回滾等多項事務(wù)管理接口,極大地提高了平臺在使用過程中對用戶不同需求的處理和應(yīng)對能力.

在平臺安全性方面,J2EE提供PKI(Public Key Infrastructure)體系,組件安全由各自的容器來負(fù)責(zé).針對不同重要程度的數(shù)據(jù)進行分級加密促進平臺的性能.另外,平臺針對不同級別的用戶建立了適當(dāng)?shù)脑L問權(quán)限列表.平臺權(quán)限管理由功能操作權(quán)限、角色級別權(quán)限和管理范圍權(quán)限三部分組成,使平臺管理員可以針對不同級別的需求方便地對各級用戶進行權(quán)限分配和回收.

1.4 LIMP的設(shè)計優(yōu)勢

LIMP的設(shè)計優(yōu)勢主要體現(xiàn)在開發(fā)效率性高、可移植性強、可伸縮性強、關(guān)聯(lián)性高、數(shù)據(jù)同步性高、易于維護性等.

1)開發(fā)效率性:平臺的開發(fā)由于組件技術(shù)的使用,可以根據(jù)研發(fā)人員的技術(shù)水平對應(yīng)用程序開發(fā)進行分工,并行開發(fā),提高整體開發(fā)效率.

2)可移植性:平臺提供一套標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序編程接口,能夠從一種操作環(huán)境移植到另一種操作環(huán)境.

3)可伸縮性:任何操作系統(tǒng)、中間件、硬件都不會影響J2EE應(yīng)用程序的部署,可以消除平臺中的瓶頸,提供負(fù)載均衡策略,允許多臺服務(wù)器集成部署,實現(xiàn)具有伸縮性的平臺,滿足不同層次的需求應(yīng)用.

4)關(guān)聯(lián)性:各功能模塊間共享數(shù)據(jù),相關(guān)數(shù)據(jù)互相承接,能實現(xiàn)強大的資源查詢統(tǒng)計分析功能.

5)數(shù)據(jù)同步性:平臺提供與數(shù)字化校園數(shù)據(jù)的同步接口,實現(xiàn)平臺數(shù)據(jù)的實時更新.

6)易于維護性:基于應(yīng)用程序中特定組件的設(shè)計可以簡化平臺功能模塊的維護.

2 LIMP功能模塊

LIMP由后臺管理系統(tǒng)和實驗室資源管理系統(tǒng)組成,共有24個功能模塊,如圖2.

圖2 LIMP功能模塊Figure 2 Function Module of LIMP

2.1 后臺管理系統(tǒng)

后臺管理系統(tǒng)是對實驗室資源管理中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)置進行管理,包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、授權(quán)管理和管理與維護.其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括校內(nèi)單位、教師信息、樓宇和校區(qū)的數(shù)據(jù);授權(quán)管理由人員授權(quán)和角色管理組成;管理與維護包括全局設(shè)置、日志管理和備份下載.校內(nèi)單位是指各二級學(xué)院、職能部門、實驗中心等單位;教師信息包含了學(xué)校所有教職工信息,通過人事系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口同步;樓宇存儲了學(xué)校的樓宇狀況;校區(qū)為學(xué)校不同校區(qū)的情況;人員授權(quán)為平臺管理員對登錄平臺的用戶進行角色分配和相應(yīng)權(quán)限設(shè)置;角色管理是平臺管理員根據(jù)實際需要添加角色;全局設(shè)置是對整個平臺以及實驗室資源管理系統(tǒng)進行系統(tǒng)設(shè)置;日志管理記錄了所有用戶進入平臺后的操作以及每個用戶對數(shù)據(jù)庫所做的修改;備份下載提供數(shù)據(jù)庫備份,在平臺出現(xiàn)問題時可以對其進行恢復(fù).

2.2 實驗室資源管理系統(tǒng)

依據(jù)實驗室數(shù)據(jù)上報工作的開展,對實驗室內(nèi)的各項資源進行管理.負(fù)責(zé)實驗室資源管理的職能部門通過實驗室建制管理模塊可以更大程度地利用資源;用房管理模塊可以提高房間維修登記管理工作效率;實驗隊伍模塊可以方便地管理實驗室人員的信息;實驗項目和任務(wù)模塊可以安排實驗課程的教學(xué)計劃和教學(xué)工作量;數(shù)據(jù)上報模塊綜合利用其它幾個模塊的數(shù)據(jù)信息,智能地生成數(shù)據(jù)上報信息表.數(shù)據(jù)上報的流程如圖3.

圖3 LIMP數(shù)據(jù)上報流程Figure 3 Data reporting process of LIMP

3 LIMP邏輯結(jié)構(gòu)

LIMP以實驗室資源管理為主線,提供各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享.用戶(平臺管理員、分管領(lǐng)導(dǎo)、實驗中心主任、教職工等)根據(jù)不同的需求和該平臺賦予自己的角色級別和相應(yīng)權(quán)限來使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的相關(guān)資源,從而實現(xiàn)LIMP的各項服務(wù)功能.該平臺基于工作流提供三級業(yè)務(wù)審核流程,教職工提出申請→實驗中心主任審核→分管領(lǐng)導(dǎo)審核→職能部門審核.

3.1 后臺管理

后臺管理是平臺管理員管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過授權(quán)管理,從人事系統(tǒng)同步過來的教師庫中選擇具有不同職務(wù)的人員賦予相應(yīng)的級別權(quán)限,并由實驗中心主任負(fù)責(zé)上報各自實驗中心的信息統(tǒng)計數(shù)據(jù).在數(shù)據(jù)上報前,平臺管理員需要對平臺進行全局設(shè)置,包括學(xué)校名稱、教育部代碼、數(shù)據(jù)上報學(xué)年等的設(shè)置.平臺管理員還可以通過日志管理查看所有用戶進入平臺后的操作以及每個用戶對數(shù)據(jù)庫所做的修改.平臺每天都會定時備份數(shù)據(jù)庫,一旦平臺出現(xiàn)故障,平臺管理員可以使用備份對數(shù)據(jù)庫進行恢復(fù).

3.2 實驗室資源管理

實驗室管理由實驗中心主任對實驗室建制、實驗室用房、實驗室人員、課程基本庫、項目基本庫進行資源管理;依托課程基本庫、項目基本庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)置和實驗教學(xué)工作量的考核;在數(shù)據(jù)上報模塊對實驗室數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計后,可以智能地生成數(shù)據(jù)上報報表.

4 LIMP應(yīng)用特色及展望

4.1 LIMP應(yīng)用特色

LIMP的第一個特色是具有靈活性強的模塊式功能結(jié)構(gòu)，用戶根據(jù)不同的需求,使用自己需要的功能.平臺管理員根據(jù)用戶級別增減平臺的使用功能模塊而不影響平臺的穩(wěn)定運行.

LIMP的第二個特色是數(shù)據(jù)庫高度級聯(lián).相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)關(guān)系表的級聯(lián)規(guī)則實時更新,使平臺成為一個整體,能夠?qū)崟r反應(yīng)實驗室各種資源的變化情況.

LIMP的第三個特色是強大的查詢統(tǒng)計分析功能.平臺使用完善的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃,能準(zhǔn)確、迅速查找到用戶所需要的資源.

LIMP的第四個特色是利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),優(yōu)化高校實驗室信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計上報流程.

4.2 LIMP應(yīng)用情況

本校通過平臺共享校區(qū)、校內(nèi)單位、樓宇、用房、教師、學(xué)生、專業(yè)、班級等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源,依托基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使得全校實驗室建制情況一目了然,實時掌握實驗隊伍情況,精確計算實驗教學(xué)工作量,根據(jù)不同類別智能生成建制實驗室、實驗室用房、實驗隊伍、實踐教學(xué)內(nèi)容、大型儀器設(shè)備等數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表,并對近三年實驗室上報數(shù)據(jù)進行對比,為管理層提供決策支持.

4.3 LIMP展望

LIMP應(yīng)進一步加強教學(xué)和科研對實驗室資源的共享使用效率,提高人財物資源的共享水平,不斷促進實驗室的全面發(fā)展,為實驗室的穩(wěn)定運行提供良好的支持,在提高教學(xué)和科研服務(wù)效率方面發(fā)揮重要作用.

LIMP是實驗室實現(xiàn)資源共享信息化建設(shè)的管理工具,旨在借助計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢促進實驗室各項工作的全面開展,建設(shè)重點是將原始資料、人員、用房、儀器的管理結(jié)合先進的現(xiàn)代信息技術(shù),在現(xiàn)代信息理念與規(guī)范的引導(dǎo)下使基于傳統(tǒng)模式的實驗室各項工作發(fā)生質(zhì)的演變,實現(xiàn)實驗室資源共享工作的信息化、開放化和高效化.

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Design and application of laboratory intelligent management platforms

YE Chongyi

(Department of Laboratory and Asset Management, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)

A laboratory intelligent management platform (LIMP) is able to establish a laboratory data resources system, reduce the threshold of the laboratory resources management and reach the purpose of data collection, audit, and sharing. The management department can manage specific data; and the laboratory center can share laboratory data and reduce the problems of asymmetry resources through LIMP. Annual laboratory information data reports can be generated automatically by the platform. It improves the efficiency and the laboratory management level.Some operations of laboratory management can be dealt with on line, so it can provide better services to support laboratory resources sharing.

laboratory intelligent management platform; basic data; resource sharing

1004-1540(2015)02-0238-05

10.3969/j.issn.1004-1540.2015.02.021

2015-01-16 《中國計量學(xué)院學(xué)報》網(wǎng)址：zgjl.cbpt.cnki.net

浙江省實驗室工作研究項目(No.YB201423).

TP315;G434

A