基于B/S的高校測繪設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王磊，常換燕，張孝榮

（1.陜西能源涼水井礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西榆林，719000；2.陜西省一八五煤田地質(zhì)有限公司，陜西榆林，719000）

0 引言

高校人才培養(yǎng)不僅要培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)的大學(xué)生，同時(shí)還要具備一定的基礎(chǔ)運(yùn)算能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力，因此在高校人才培養(yǎng)過程中實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育是不可或缺的一部分。如何建設(shè)高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、最大限度發(fā)揮實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率和投資效益成為目前高校實(shí)驗(yàn)教育亟需解決的問題[1-5]。高校擁有多個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，每個(gè)中心的儀器設(shè)備不盡相同、實(shí)驗(yàn)方法各有不同、管理方法也有一定差別，均具有自己的特點(diǎn)與特色。測繪地理信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，簡稱測繪實(shí)驗(yàn)中心主要負(fù)責(zé)測量及其相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)[6-8]，擁有多種測量設(shè)備，包括全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、GNSS接收機(jī)等（如圖1）。測繪儀器與其他學(xué)科儀器不同，測繪儀器使用無固定場所，根據(jù)實(shí)習(xí)要求可以在任何地方教學(xué)實(shí)習(xí)，借用歸還頻繁、借用時(shí)間較長，因此在設(shè)備管理中具有一定的獨(dú)特之處。該文以某高校測繪地理信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為研究對象，進(jìn)行系統(tǒng)需求分析、設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)研究。

圖1 測量相關(guān)儀器

中心設(shè)備主要包括全站儀、GNSS、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、掃描儀、陀螺儀等，其中全站儀145臺、GNSS接收機(jī)68臺、經(jīng)緯儀120臺、水準(zhǔn)儀45臺，各類設(shè)備數(shù)量眾多、型號繁雜。在眾多設(shè)備的日常管理中，主要使用紙質(zhì)記錄的方法進(jìn)行出借與歸還，同時(shí)教師實(shí)驗(yàn)預(yù)約都采用電話進(jìn)行溝通，在管理過程中容易出現(xiàn)實(shí)習(xí)沖突、儀器協(xié)調(diào)出錯(cuò)等問題，并且儀器借用使用紙質(zhì)記錄容易出現(xiàn)丟失、無法查找等情況，基于紙質(zhì)記錄進(jìn)行儀器使用統(tǒng)計(jì)分析相當(dāng)困難。因此針對測繪儀器設(shè)備管理過程中出現(xiàn)的各種問題，該文介紹開發(fā)一套測繪設(shè)備管理系統(tǒng)，服務(wù)于高校測繪實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備管理，提高管理效率，解決測繪儀器管理過程中出現(xiàn)的各種問題。

1 B/S架構(gòu)簡介

B/S（Browser/Server、瀏覽器/服務(wù)器）是指用戶的程序儲存在服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，服務(wù)器端是標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)器協(xié)同應(yīng)用服務(wù)器響應(yīng)瀏覽器的請求，用戶通過瀏覽器與服務(wù)器之間進(jìn)行通信，任何帶有瀏覽器的設(shè)備均能登陸系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)操作[9-12]，如圖2所示。

圖2 B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖

B/S架構(gòu)采用三層架構(gòu)的模式，即表示層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層，用戶通過不同設(shè)備上的瀏覽器與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行通信，應(yīng)用服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)反饋給用戶，完成用戶數(shù)據(jù)的讀取、存儲和修改。B/S架構(gòu)與C/S架構(gòu)相比，優(yōu)勢在于不需在不同的客戶機(jī)安裝不同的應(yīng)用程序，只需安裝通用瀏覽器軟件，節(jié)約客戶機(jī)硬盤空間和內(nèi)存。同時(shí)，簡化了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)，無需為不同用戶開發(fā)不同的應(yīng)用程序，只需在服務(wù)器上為各個(gè)組別用戶設(shè)置不同權(quán)限即可[7]。另外，B/S架構(gòu)具有跨平臺性，兼容性好，任何一部具有瀏覽器且能夠上網(wǎng)的設(shè)備均可進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行管理操作，同時(shí)用戶體驗(yàn)一致，無需針對特定用戶進(jìn)行定向開發(fā)[6-7]。同時(shí)在開發(fā)過程中采用Ajax實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁局部刷新，極大減輕服務(wù)器端壓力，提高系統(tǒng)效率，同時(shí)采用Html5進(jìn)行網(wǎng)頁設(shè)計(jì)與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁特效。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■2.1 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)測繪實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備管理的相關(guān)規(guī)定與借用規(guī)則，對測繪實(shí)驗(yàn)中心的管理流程及用戶情況進(jìn)行總結(jié)整理，整個(gè)系統(tǒng)用戶包括學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)室管理員、中心領(lǐng)導(dǎo)（超級管理員）四類，各類用戶相關(guān)操作事務(wù)流如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)事務(wù)流程圖

(1)用戶登陸系統(tǒng)，不同角色用戶進(jìn)入不同界面進(jìn)行不同操作，所有用戶均可進(jìn)行個(gè)人信息修改操作；

(2)教師用戶進(jìn)入系統(tǒng)，可以進(jìn)行實(shí)習(xí)預(yù)約；

(3)學(xué)生用戶進(jìn)入系統(tǒng)，可查看自己當(dāng)前以及歷史借用儀器情況；

(4)實(shí)驗(yàn)室管理員進(jìn)入系統(tǒng)，可查閱所有儀器出借情況，以及進(jìn)行儀器的出借、更換和歸還操作，并且可以對教師用戶提交的實(shí)習(xí)申請進(jìn)行審核、批復(fù)。另外可以對學(xué)生和教師用戶進(jìn)行管理，如禁用賬戶、審核新申請賬戶等；

(5)中心領(lǐng)導(dǎo)管理員進(jìn)入系統(tǒng)，可以對管理員進(jìn)行審核，授予學(xué)生或教師管理權(quán)限、或撤銷其管理員權(quán)限。同時(shí)，能夠?qū)λ袃x器出借情況、人員借用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并輸出報(bào)表。

■2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是針對某特定情況下的應(yīng)用環(huán)境，創(chuàng)造最完善的數(shù)據(jù)庫模式，從而構(gòu)建起數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)，使其可以迅速高效地對數(shù)據(jù)完成存儲，達(dá)成各類用戶的應(yīng)用具體需求[7]。在本系統(tǒng)中根據(jù)系統(tǒng)需求將數(shù)據(jù)庫表分為Users、Roles、UserRoleRelations、Devices、Courses五個(gè)數(shù)據(jù)表，分別表示用戶數(shù)據(jù)表、角色數(shù)據(jù)表、用戶角色關(guān)系數(shù)據(jù)表、設(shè)備數(shù)據(jù)表、課程數(shù)據(jù)表。用戶數(shù)據(jù)表用來存儲所有用戶信息，包括姓名、學(xué)號、班級、學(xué)院、電話等；角色數(shù)據(jù)表用來保存用戶角色，方便后續(xù)角色的擴(kuò)展；用戶角色關(guān)系表用來聯(lián)系用戶與角色，一個(gè)用戶可能擁有多個(gè)角色，如教師既可能是一般任課教師，又可能擁有一定的實(shí)驗(yàn)室管理權(quán)限；設(shè)備表主要用來存儲實(shí)驗(yàn)室所有設(shè)備信息，包括設(shè)備編號、設(shè)備名稱、購買日期、設(shè)備型號等；課程表主要用來存儲教師預(yù)約課程信息，進(jìn)行實(shí)習(xí)安排。

表1 用戶信息表

?

表2 設(shè)備信息表

表3 借用記錄信息表

3 功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)需求及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為登陸、個(gè)人信息維護(hù)、用戶注冊、用戶管理、設(shè)備管理、實(shí)習(xí)預(yù)約、儀器借用歸還、管理員管理、統(tǒng)計(jì)分析9個(gè)模塊。

■3.1 用戶登錄模塊

用戶登錄模塊主要對用戶登陸進(jìn)行密碼驗(yàn)證，密碼采用MD5加密算法進(jìn)行加密，確保用戶密碼的安全。同時(shí)，對用戶的角色進(jìn)行篩選判斷，確保用戶能夠進(jìn)入自己所屬角色的主界面。

■3.2 用戶信息維護(hù)模塊

用戶信息維護(hù)模塊針對所有用戶均可使用，用戶均可進(jìn)入該模塊對本人可更改信息進(jìn)行修改，如班級、手機(jī)號、郵箱、微信號等，但是無法對一些，如學(xué)號、姓名等信息進(jìn)行修改，該部分信息由管理員用戶修改。

圖4 系統(tǒng)功能模塊圖

■3.3 注冊模塊

注冊模塊主要服務(wù)于新進(jìn)學(xué)生或者教師，新用戶在該模塊完成系統(tǒng)注冊，填寫必要的資料信息，由管理進(jìn)行審核，審核通過時(shí)，其賬戶能夠正常使用，其功能主要是防止用戶灌水注冊。

■3.4 用戶管理模塊

用戶管理模塊主要負(fù)責(zé)對學(xué)生和教師等一般用戶進(jìn)行管理，能夠禁用、解禁某些用戶，同時(shí)能夠?qū)τ脩舻囊恍┍匾畔⑦M(jìn)行修改，如用戶的學(xué)號、姓名等。另一方面，用戶管理模塊負(fù)責(zé)對新注冊用戶進(jìn)行資料審核，符合要求的用戶，進(jìn)行審核通過，使其成為學(xué)生或教師等一般用戶。

■3.5 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊主要負(fù)責(zé)設(shè)備的日常管理，包括新進(jìn)設(shè)備的添加、設(shè)備信息的修改、設(shè)備的報(bào)廢和維修狀態(tài)的更改等。

■3.6 實(shí)習(xí)預(yù)約模塊

實(shí)習(xí)預(yù)約模塊主要服務(wù)于教師用戶，教師能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)習(xí)預(yù)約申請，管理員及時(shí)審核，防止實(shí)習(xí)沖突，同時(shí)也確保實(shí)驗(yàn)室人員能夠及時(shí)準(zhǔn)備實(shí)習(xí)儀器，并且及時(shí)進(jìn)行實(shí)習(xí)儀器充電。

■3.7 儀器借用歸還模塊

儀器出借與歸還模塊是測繪儀器使用最頻繁的功能，測繪儀器設(shè)備與其他設(shè)備有所不同，測繪實(shí)習(xí)、實(shí)踐性質(zhì)決定測繪儀器需要不間斷、長時(shí)間借出，因此在長時(shí)間不間斷借出歸還過程中容易出現(xiàn)紕漏，如紙質(zhì)記錄丟失、借用記錄登記不清等現(xiàn)象，造成儀器不知去向、無法追蹤，因此采用本系統(tǒng)能夠避免出現(xiàn)這些問題，提高儀器管理效率，同時(shí)，追蹤每一臺儀器的走向，確保儀器正常使用，提高使用效率。

■3.8 管理員管理模塊

管理員管理模塊主要服務(wù)于超級管理員，也就是實(shí)驗(yàn)室主管領(lǐng)導(dǎo)，主管領(lǐng)導(dǎo)對實(shí)驗(yàn)室的儀器出入、借用情況進(jìn)行定期檢查。同時(shí)，能夠?qū)τ靡话愎芾韱T的權(quán)限進(jìn)行授予和撤銷，對管理員進(jìn)行一定的管理，并且能夠查閱任何一臺儀器由哪位管理員借出、更換、或者歸還。定期進(jìn)行儀器使用分析與統(tǒng)計(jì)，保證儀器的更新?lián)Q代，為儀器采購提供依據(jù)。

■3.9 統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出模塊

統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表輸出模塊主要根據(jù)需要對每學(xué)期、每年的儀器使用情況、儀器出借頻率、儀器型號及類別的使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)分析，最終以報(bào)表的形式進(jìn)行輸出，供學(xué)?；?qū)W院工作考核、新儀器采購等方面參考。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)開發(fā)采用.Net體系中的ASP.NET框架進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)，并使用其中的MVC（Model View Controller）三層模型進(jìn)行代碼實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用SQL Servcer2017。以某高校測繪地理信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為研究對象，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

■4.1 界面設(shè)計(jì)

在ASP.NET MVC開發(fā)模型中采用代碼與邏輯分開的方式進(jìn)行前臺頁面設(shè)計(jì)和后臺邏輯控制，在前臺頁面中采用cshtml文件進(jìn)行頁面設(shè)計(jì)，cshtml采用Razor Rendering Engine引擎進(jìn)行頁面驅(qū)動(dòng)和控制。系統(tǒng)用戶主界面主要側(cè)重于系統(tǒng)的管理與應(yīng)用，左側(cè)功能列表清晰明了，方便用戶進(jìn)行功能選擇，右側(cè)主界面區(qū)域進(jìn)行儀器、人員、或者管理的相關(guān)界面展示，界面設(shè)計(jì)緊湊、功能清晰明了。在左側(cè)功能導(dǎo)航區(qū)域，根據(jù)用戶角色的不同加載不同的功能列表，方便用戶自主操作，減少干擾項(xiàng)，即僅顯示當(dāng)前用戶的可操作權(quán)限功能，避免造成功能不清、操作混亂。從系統(tǒng)擴(kuò)展性來說，左側(cè)功能區(qū)域方便用戶功能擴(kuò)展、右側(cè)主區(qū)域顯示用戶功能操作結(jié)果。并且，系統(tǒng)對所有用戶設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的界面風(fēng)格、界面整體色彩協(xié)調(diào)、風(fēng)格統(tǒng)一。

圖5 系統(tǒng)主界面

■4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

對系統(tǒng)的需求和性能進(jìn)行綜合分析，考慮系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性、可靠性、可擴(kuò)展性、以及開發(fā)成本，最終確定本系統(tǒng)基于微軟的Net平臺進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)語言采用C#語言，基于ASP.NET框架采用MVC模型進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[13]，數(shù)據(jù)庫采用SqlServser2017。

微軟的Net平臺是非常成熟的開發(fā)平臺，其中ASP.NET架構(gòu)更是Web應(yīng)用中高效率、高性能的開發(fā)平臺，其中MVC是ASP.NET開發(fā)模型之一，Model（模型）表示應(yīng)用程序核心，View（視圖）用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，Controller（控制器）用來處理數(shù)據(jù)的輸入輸出，MVC模型進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)，使系統(tǒng)的邏輯業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)展示分離，方便系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和系統(tǒng)維護(hù)。

數(shù)據(jù)庫同樣采用微軟的SQL Server2017版本進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，SQL Server是微軟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。具有使用方便可伸縮性好與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)，并且是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)庫平臺，使用集成的商業(yè)智能 (BI)工具提供了企業(yè)級的數(shù)據(jù)管理。

5 結(jié)語

測繪實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心設(shè)備管理系統(tǒng)建設(shè)完成后，首先在局域網(wǎng)內(nèi)對小范圍用于進(jìn)行測試使用，檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，并且對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行登記入庫，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的初始化工作。在試運(yùn)行期間，不斷調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)，保證系統(tǒng)安全高效地運(yùn)行，同時(shí)，在學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)室管理員中進(jìn)行推廣培訓(xùn)，使用戶群體能夠逐漸掌握和接受新的信息化系統(tǒng)。試運(yùn)行結(jié)束后，系統(tǒng)正式運(yùn)行，在后續(xù)的儀器借用、歸還、實(shí)習(xí)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室管理中嚴(yán)格采用系統(tǒng)管理，逐步實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的信息化，在信息化的基礎(chǔ)上合理規(guī)劃儀器的使用、減少儀器損壞、合理購置新儀器，最終達(dá)到實(shí)驗(yàn)室管理的智能化。

系統(tǒng)的開發(fā)對于解決目前測繪實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備管理具有重要的意義，具體體現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：（1）提高實(shí)驗(yàn)室對設(shè)備的管理水平，時(shí)刻掌握每一臺儀器的情況；（2）對設(shè)備借用記錄信息化，防止記錄丟失，進(jìn)而造成儀器丟失；（3）學(xué)生在儀器借用時(shí)能夠?qū)崟r(shí)查詢自己當(dāng)前借用情況，與圖書借閱系統(tǒng)類似，防止學(xué)生借用超時(shí)，并且能夠提醒學(xué)生及時(shí)歸還儀器；（4）教師通過系統(tǒng)能夠預(yù)約實(shí)習(xí)，避免實(shí)習(xí)沖突及其他意外情況發(fā)生；（5）統(tǒng)計(jì)儀器借用情況，分析每一臺儀器的使用時(shí)長、頻率等，及時(shí)維護(hù)使用頻率高的儀器，防止儀器損壞；（6）對每一類儀器進(jìn)行使用分析，為新儀器的采購提供依據(jù)，采購損耗大、使用率高的儀器；（7）對每一個(gè)同學(xué)的儀器使用情況進(jìn)行查詢分析，間接對學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行評價(jià)。