高校实验室管理系统

万欣高校实验室管理系统方案概述一、高校实验室实现智能化综合性管理的需求实验室是高等学校的重要组成部分，是办好高校的基本条件之一，高校实验室管理是确保高等学校实验教学、科学研究、技术开发、资产管理的一项重要工作。当前我国高校的实验室建设进入了一个崭新的阶段，随着建设速度和投入力度的加大、高校管理变革的逐步推进、实验室建设和管理的进一步规范化、复杂化，使得实验室管理工作变得更加繁重、复杂，实验室的教学、资产和人员等管理给管理带来了巨大的压力和工作强度。如何运用现代计算机信息技术，对高校实验室进行科学的信息化管理、提高工作效率和管理水平，已经成为高校实验室管理工作者亟待解决的重要问题之一。为加强高校实验室信息化管理，教育部和各省教育厅曾指定使用过多种管理系统软件，一部分高校也已经使用了实验室管理软件，对高校实验室信息化管理确实起到了积极的推动作用，但在使用过程中也不可避免地存在着很多不足，主要表现是：⑴功能不完善，不能覆盖实验室建设和管理的各个方面；⑵单机管理模式；⑶管理模式分级不合理，难以适应不同的实验室管理体制；⑷信息化标准不统一，各系统之间不能有机连接。⑸不利于学分制的实施。基于上述原因，市面上现有的一些实验室管理系统不能得到全面推广应用。二、实践教学改革的必要性高等教育的目标就是要培养基础扎实、知识面广、能力强、素质高、全面发展的复合型人才。加强对学生的素质教育和创新能力首先必须改革传统的教、学观念，注重他们的动手能力，加强对学生实践能力的培养。我国高校的一些学科实验教学所占比重较低，远远低于西方的一些发达国家水平，据不完全统计：美国、日本、德国、法国等国家高校的实验教学占总教学时数的比例（因学院及专业的性质而异），理科为17.1%-33.6%,工科为5.6%~12.5%，农科为15.7%~40.3，医科为25.1%~45%。相比之下，面对这种新形势，作为培养人才重要基地的高等学校实验室，实践教学的改革势在必行。主要包括以下几个方面的：1、增加实践教学课时，加强实验教学管理；2、改革实践教学管理体制，完善实验室管理制度；3、强化对实验室的控制及管理；4、优化实验室资源配置，保障开放实验的需求；5、提高实验室利用率，随时查询、统计出实验室的使用状况；6、建设实验技术队伍；7、提升实验教学质量等。充分运用信息网络手段，强化对实验室的控制及管理，以达到立竿见影的实验室改革效果。三、万欣实验室综合管理系统的设计思路3.1总体目标：旨在运用计算机软件技术、智能卡技术、单片机工控技术等先进技术，以先进的管理理念为指导，实现教学、实验全过程的计算机管理，减轻对实验室管理的工作负担，提供工作效率和服务水平。加强实验室主管部门对设备和材料的计划、采购、使用和维修的宏观控制，以节约成本，提高利用，强化管理。实验室综合管理系统能为实验室的评估提供原始资料和基本数据，全校统一使用还能促进学校间的实验资源共享，且符合教育部管理信息标准，满足学校向教育主管部门上报数据的需求。通过使用本系统实现对实验室管理的规范化、流程化和信息化，提高实验教学的质量、管理水平和服务水平，为实验室主管部门的宏观管理和科学决策提供依据，为实验室对外开放提供有力保障。3.2设计要求：实验室综合管理系统软件设计原则：1、零编程2、先进性3、安全性4、易操作5、易扩展6、易维护7、全面细致8、资源丰富3.3整体分析随着高校管理变革的逐步推进，使用计算机网络进行实验室管理成为了必然。实验室建设的进一步规范化和复杂化迫切需要用计算机来实现实验教学、开放的全过程自动化，以简化我们的工作，加强实验室主管部门对设备和材料的计划、采购、使用和维修的宏观控制和管理。3.3.1实现开放式统一管理运行模式。实验室实行开放式运行模式，在时间、资源、管理方式和服务等方面全方位开放。根据学校教学科研计划，通过实验室管理系统统一安排教学实验、科研性实验和自主性实验计划，最大限度提高实验室的有效利用率。3.3.2提高管理水平，满足师生各类实验需求。通过校园网向全校师生提供开放式的平台，各级用户可以随时浏览实验室管理系统主页，查询实验室的使用情况，并可和实验管理人员实时交流。校外用户通过网络在本系统内注册申请，经管理员审核通过后，可查询或预约实验室的使用，充分提高实验室的利用率，扩大社会效益。系统管理员可根据需要给相应高端用户授权，使这些用户可以根据实验计划自行对实验的使用进行预约，充分保证重要的实验和科研项目的顺利进行，又给师生提供了最大的方便。实验管理员也可以通过网络了解各实验中心的实验室，人员，工位，设备使用情况，并及时进行维护和管理。3.3.3量化实验室工作量，提供实验技术人员工作考核的有效依据。根据实验室综合管理系统的相关运行数据，可以做到均衡分配实验工作量，改革实验室人员的管理体制和分配机制，为衡量实验人员的工作业绩提供有效、科学、准确的依据。根据实验教学和科研实验计划的需求，合理划拨管理经费津贴到实验室，调动管理人员的工作积极性以保障实验室的开放、提高实验室利用率、使实验人员工作业绩和收入上形成良性循环。3.3.4及时准确提供实验室运行的各项数据，给实验室的建设提供依据。实验室综合管理系统可以对实验室的开放、使用率、实验设备的各项数据、设备的使用情况自动做出统计，这样，管理人员可以充分了解需求，给今后实验室的规划和建设提供准确的依据，避免建设和管理的脱节，有效利用学校的建设资金。3.3.5对接第三方系统。实验室综合管理系统提供与第三方系统对接平台，可从教务管理系统或其他管理系统中获取学生信息、教职工用户信息、排课、学生选课等相关信息直接同步到实验室管理系统，同时可生成并提交相关数据到第三方系统。四、万欣实验室综合管理系统的架构4.1系统基本层次结构系统采用三层架构，层次结构图如下：数据库数据库访问接口综合前置服务通信接口智能卡读写接口应用层前台应用层中间业务层后台数据层4.1.1后台数据层：用于存储、查询实验室管理系统所需的各种数据，这些数据包括：用户基本信息，实验室基本信息，预约选课信息，实验刷卡记录，系统基本信息，系统日志等。支持SQLServer数据库。4.1.2中间业务层：用于处理应用层的各种请求，对各种请求进行权限检查，并将处理结果返回应用层。该层由数据库访问接口、综合前置服务、通信接口、智能卡读写接口四部分组成。数据库访问接口：由综合前置服务调用，用于实现对数据的存取，设计该接口的目的在于实现综合前置服务与数据库系统的无关系，亦即对数据库系统透明。综合前置服务：处理前台应用的各种请求和逻辑运算，隔离数据库系统与前台应用系统以保障核心数据安全。通信接口：基于TCP/IP协议开发，通过自定义协议包与AES动态传输加密算法保证数据传输的安全性。服务器端采用Microsoft最新的通信模型(完成端口模型)以保证数据传输的快捷和准确。支持数据校验和重发机制。通信接口实现了数据传输的安全、快捷，准确。智能卡读写接口：用于通过IC卡门禁读卡终端从直接读取校园一卡通卡片上的用户信息，并将用户的刷卡信息提交到服务器。4.1.3前台应用层：实现人机对话，根据不同的应用开发不同的应用系统，支持个性化开发。4.2系统总体架构系统网络拓扑图如下：实验室综合管理软件主要由实验室管理系统、实验室门禁管理系统、电源控制管理系统及第三方接口平台等多个部分组成。4.2.1实验室管理系统实验室管理系统主要实现实验室管理、实验室教学管理、实验室开放管理、实验队伍管理、仪器设备管理、低值易耗品管理、学生管理等业务。l数据服务器：负责全部实验室数据的存储、更新、备份、维护；l管理服务器：主要负责处理管理端、门禁管理服务器、查询机与管理服务器时间的数据通讯与业务请求，根据前台请求对数据库服务器进行数据存取控制；l管理端：管理员通过管理端可实现所有的管理功能和远程控制，有帐户管理、实验室教学和开放管理、刷卡管理、预约排课管理、课程设置、查询和统计、消息管理、安全控制等功能；4.2.2实验室门禁管理系统l门禁管理服务器：负责管理与各个实验室门禁刷卡终端之间的数据通讯，数据采集与控制等业务。l刷卡终端：将用户刷卡信息提交给中心服务器，从中心服务器下载用户信息和管理数据，显示用户和实验相关信息。l考勤管理：采用刷卡方式对所有用户（超级管理员、各级管理员、教师、学生及校外用户）进行身份认证、考勤及统一管理。4.2.3电源控制管理系统l电源控制器：在电源控制的前端通过以太网TCP/IP通讯远程控制技术管理各类实验仪器设备的电源开/合及使用权限。l大型仪器设备的管理：通过刷卡认证身份后，系统自动接通设备电源，有效的控制设备的使用和管理。4.2.4第三方接口平台系统提供灵活、通用、简单的接口方案，可以把已有的或将要应用的第三方系统与“万欣实验室综合管理系统”对接。该接口主要包括以下功能：1、从一卡通数据中心获取所有用户的用户信息及IC卡资料信息,2、从教务系统中直接获取教务排课、学生选课信息等信息；通过完全同步技术和差异同步技术相结合保证实验室管理系统与各应用系统间数据的一致性和完整性；4.3系统安全设计由于实验室综合管理系统承担着全校实验室的开放与教学管理功能，因此系统的安全性至关重要，必须有效防范各种不良攻击、防止信息被盗窃、窜改和丢失。本系统要求采用如下安全机制以保障数据的传输和存储安全。4.3.1实验室管理平台采用安全稳定的品牌服务器，选用大型关系数据库SQLServer为后台数据库系统。4.3.2采用三层架构将中心数据库系统与校园网隔离，使核心数据运行在防火墙内，有效避免核心数据遭受不良攻击的风险。4.3.3核心服务器使用磁盘阵列或双机热备，保障数据安全。4.3.4支持定时数据备份，支持异地数据备份。4.3.5各应用服务器均支持关闭所有系统监听端口，如137、139、23、1403等。有效避免各服务器遭受黑客和病毒攻击。4.3.6数据传输协议是基于TCP/IP的不公开的自定义协议，传输数据全部采用AES动态加密算法加密，保证了数据的传输安全。4.3.7基于操作类别划分的权限控制、管理人员仅可以使用授权的功能，未授权的功能不能操作。4.3.8详细的操作日志、管理员可能对系统数据产生影响的操作均被记录日志，便于事后查询和还原。4.3.9各接入服务器需授权方可接入，防止架设未授权服务器。4.3.10管理员密码和用户密码加密传输、存储，防止被窃。4.3.11存储电子钱包的卡片采用非接触IC卡(菲利普芯片)，具有不可复制性。4.3.12非接触式IC卡上设置存取控制密码，该密码理论上具有不可破译性。4.3.13各工作站与帐务数据中心的实时同步机制最大限度保护用户发生卡丢失等意外事件的利益。4.4系统性能设计4.4.1系统性能的三个关键指标该系统性能要求的三个关键指标定义是：系统响应时间，最大并发量和最大并发量状态下的持续时间。系统响应时间应该为秒级，最大响应时间应不超过5秒。并发量与学校规模和使用的接入终端相关，理想的并发量是当系统的所有相关终端均处于工作状态时(最大并发量)，系统响应时间仍能满足需求，且系统处于最大并发量状态下仍能持续稳定运行。根据学校的规模和要求，考虑到系统的扩展性，基于方案中的硬件配置，本系统三个关键性能指标如下：系统响应时间(包括刷卡响应时间、密码认证时间,数据修改响应时间)：=5秒.平均1秒.最大并发量：支持3000以上终端同时工作。最大并发量下系统持续稳定运行时间：12小时.4.4.2系统性能的优化设计系统性能的好坏取决于以下因素：系统赖以运行的软件和硬件(服务器和数据库系统)、网络带宽、系统性能设计方案和系统的编程。在满足系统性能要求的前提下，所依赖的软硬件配置和网络带宽越低，则系统性能越优，整个系统的资金投入也越小。网络带宽是系统性能设计的瓶颈，系统必须运行在现有的校园网平台上，校园网由于承载着全校教学、科研、生活、娱乐等电子数据的传输，同时可能存在病毒等发送大量的数据包而影响网络带宽，因此系统应尽可能少的占用网络带宽，并能突破校园网信息传输不稳定的限制，使系统在现有网络下能正常稳定地运行。为