GIS实验室管理系统分析

一、系统的功能设计

在分析GIS实验室管理需求的基础上,提出本系统的主要功能,其功能在于对实验教学、电子文档、仪器设备、开放预约等工作进行管理。用户以实验室管理员、实验教师和学生为主。根据多层次用户需求,主要包括以下十一个模块:实验室介绍模块、师资队伍模块、实验教学模块、仪器设备模块、教学科研模块、开放实验模块、规章制度模块、个人中心模块、管理员队伍模块、工作日程模块、软件库模块。

（一）实验室介绍模块

本模块主要介绍GIS实验室三个分室的基本情况,包括地理信息系统实验分室、测量实验分室和遥感实验分室。实验管理员负责公告,包括实验室管理条例、各种通知、实验室的课程安排表,登记实验室人员的考勤情况,管理教师学生的交流平台和系统中的多媒体信息。

（二）师资队伍模块

介绍了GIS实验室的师资队伍情况,教师和学生用户均可通过该模板查看相关专业老师的详细情况,如年龄、职称、学位等。管理员可以通过该模板添加或修改师资信息。

（三）实验教学模块

该模块为实验室管理系统的核心模块。主要包括实验教学大纲、实验计划安排、实验报告批改、实验室评估和班级管理等。教师根据教学大纲的要求制订实验计划,将实验指导书等电子资源上传至实验室服务器,供学生下载学习。教师通过该模块可以批改学生的实验报告,录入实验成绩;生成相应的统计报表,完成实验室的工作量统计工作;对学生班级进行管理等。

（四）仪器设备模块

该模块包括仪器设备基本情况,使用情况和低值易耗品情况。用户可以查询实验室拥有哪些仪器设备,目前处于什么状态（可用、外借、维修等）,低值易耗品种类和数量情况,方便用户尽快了解仪器设备情况,提高使用效率和管理效率。

（五）教学科研模块

该模块收录了专业教师近年来发表的论文与其他科研成果,展示实验室建设历程及获得的各种奖项。师生可以通过该模块下载论文学习,了解实验室建设过程。

（六）开放实验模块

该模块用于与实验室开放有关的所有通知,如实验室开放实施细则、开放实验项目立项与结题申请的通知、相关表格资料下载等等;师生可以查看历年优秀的开放实验项目案例;学生可以提交开放实验项目立项申请或结题材料,通过批准后,学生可进行各项开放实验项目研究。学生可根据实验室公布的开放细则,进行实验室（或仪器设备）使用的预约申请并提交至系统,如果需要变更预约时间还可以进行编辑。指导教师具有管理实验预约模块的权限,可以根据实际情况决定实验预约的申请是否可以通过。

（七）规章制度模块

该模块主要介绍各级部门制定的关于实验室管理的各项规章制度,让用户全面了解实验室管理的依据,并约束其按规章制度使用实验室及仪器设备等。

（八）个人中心模块

该模块记录了师生们注册和登录该实验室管理系统时的信息,包括专业班级、学号、姓名、性别、登录时间等,以及有无借用仪器设备等信息。

（九）管理员队伍模块

该模块主要介绍各实验室管理人员的基本情况,包括姓名、性别、出生年月、职称、专业、学历、学位、所在的实验室名称等,可供教师或学生浏览。

（十）工作日程模块

工作日程模块主要收录了作者本单位近几年中的工作任务详情,并且通过已有的数据进行阶段性任务分类得到一年中各个阶段的理论工作任务。根据分类定期显示下一个星期内的工作任务,可供工作人员的参考,起到提醒作用。

（十一）软件库模块

该模块提供了作者单位各个专业所需要的专业软件、日常办公软件和系统软件及其安装的相关文件等。对一些安装程序复杂的专业软件,整理了详细的安装步骤教程,并对在安装或使用软件时容易出现的问题及解决方法整理成帮助文档,供用户下载参考。

二、系统的结构设计与实现

（一）开发环境的搭建

实验室管理系统是采用三层架构的模式设计的,目的是实现整个系统的高内聚、低耦合的思想。三层架构的原理是将整个实验室管理业务应用划分为:表现层（UI）业务逻辑层（BLL）数据访问层（DAL）。其中,表现层是展现给用户的界面,即用户在使用一个系统的时候他所见所得;业务逻辑层针对具体问题的操作,也可以说是对数据层的操作,对数据业务逻辑处理;数据访问层直接操作数据库,针对数据的增添删除修改更新查找等。

（二）数据访问层的设计与实现

数据访问层主要是对原始数据（数据库或者文本文件等存放数据的形式）的操作层,而不是指原始数据,即它的操作对象是数据而不是数据库,具体是为业务逻辑层或表示层提供数据服务。数据库在管理信息系统开发中扮演了非常重要的角色,因为它与管理信息系统运行中的大部分处理工作有关。换句话说,管理信息系统工作的核心是数据库,整个管理信息系统开发的成功与否由数据库设计的好坏决定。

（三）业务逻辑层的设计与实现

业务逻辑层主要是针对具体的问题的操作,也可以理解成对数据层的操作,对数据业务逻辑处理,如果说数据层是积木,那逻辑层是对这些积木的搭建。也叫事务逻辑层或中间层,是应用程序的核心,也是系统设计实现的难点。它负责在分布式系统的中间层处理数据,事务处理规则和业务流程约束数据的处理。在实验室管理系统中,业务逻辑层承载着整个系统最核心的部分,在系统中承担了以下职责:首先,对不同数据访问层的封装使得表示层可以不关心具体的数据访问层;其次,业务逻辑数据的填充与转换如管理员口令的加密;最后,核心业务的实现，这里很多业务逻辑只有一行代码,即一个业务逻辑方法恰好对应一个数据访问方法,但也有通过多个数据访问方法实现业务的在实验室管理系统的结构中,业务逻辑层是可以替换的,它不是直接耦合于表示层,而是直接通过依赖注入机制实现,这里新建一个BLL文件夹放置业务逻辑层的相关代码。

（四）表示层的设计与实现

表示层主要表示WEB方式,也可以表示成WINFORM方式,本文则是采用了WinForm方式,编译出可视化的图形界面,具有很好的用户体验。如果逻辑层相当强大和完善,无论表现层如何定义和更改,逻辑层都能完善地提供服务。表示层的主要任务是向应用层提供持久化对象的表示服务,包含一组独立或关联的数据对象或数据对象协调器这里的数据对象具有近似于服务组件的特性,但并不负责数据的本地化转换任务。表现层主要对用户的请求接受,以及数据的返回,为客户端提供应用程序的访问。位于最外层（最上层）,最接近用户。用于显示数据和接收用户输入的数据,为用户提供一种交互式操作的界面。

1.登录界面

本系统的多层次用户涉及到学生、教师、实验管理员,他们有不同的权限。学生登录后是不能够对系统数据库进行高权限的增删改,主要的权限是查看、提交、申请、下载和修改自己个人信息;教师则是在学生的基础上增加了对数据的维护权限,可以对系统数据库进行增删改查等操作,但是在删除数据时是采用的是软删除,并不是真正的删除,只是修改了数据的显示为假;管理员拥有该系统的所有权限。针对以上的情况,该系统在设计时,针对不同的用户,在登录时需要选择不同的身份,系统通过登录的身份进行判断,授予不同的权限。

2.实验室管理系统的主界面

根据实验室预设的十一个功能模块,采用WindowsForm编程,形成实验室管理系统的主界面,即通过校园网在客户端运用单机版实验室管理系统窗体程序对实验室的相关信息进行访问和管理。

三、结束语

本文着重讨论了三层结构的实验室管理系统的相关技术,采用模块化的方法构建了该系统的功能架构并开发了实际应用的系统。本实验室管理系统具有操作简便,信息共享度高,较强的灵活性和可移植性等特点,能够改善实验室的管理状态,提高工作效率,满足多层次用户的需要。不足之处是未能实现B/S模式下的实验室管理系统,日后继续完善。

作者:陈志云 钟广锐 陈冠明 单位:嘉应学院地理科学与旅游学院