科学仪器共享管理系统的设计与实现硕士学位论文(编辑修改稿)

科学仪器共享管理系统的设计与实现硕士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

的使用效率，增强仪器的使用管理能力，推动科学仪器能被更广泛的用户方便地共享使用，同时为仪器购置提供决策支持。 本文以SMSI系统 这一具体项目为背景，描述了系统的整体设计及相关重要模块的设计和实现。 国内外研究与应用状况 科学仪器管理及维护的方式目前主要有以下几种：纯人工管理；使用简单的计算机辅助工具进行管理；利用专业的计算机软件系统进行管理。 当某实验室的科学仪器的数量愈来愈来，其对信息化的要求也将越来越高。 随着计算机应用技术的迅 速发展，在欧美一些发达国家，专业的计算机软件系统在企业中的应用已经相当普遍，如 MAXIMO软件系统等（侯文瑞 等， 20xx）。 这些系统已经相当成熟，功能比较完善。 目前国内的管理方式多采用在严格的管理制度的基础上，进行人工的管理或者使用简单的计算机辅助管理；或系统是基于局域网，它的最终用户是管理人员，其他人员无法使用相关的数据，开放和共享程度较差。 基于互联网的系统中，不仅能够提高大型科学仪器的使用效率、共享率、对仪器的使用管理能力，对科学仪器的使用实行全程管理，并为仪器购置提供决策支持的系统并不多见。 目前 ，大多数高校在使用的仪器管理系统是北京化工大学开发的《高校教学科研仪器设备管理系统 (单机版或 WEB版 )》。 这套系统的主要功能包括教学科研仪器设备的账务管理、教育部要求的各种上报数据的生成和管理。 该系统存在着以下的缺点和局限性。 系统采用基于局域网的开发模式，封闭性较强，不能很好地融入校园网环境。 系统最终用户仅是管理人员，其他人员无法共享使用相关数据。 系统在操作和管理维护上都比较困难。 如，缺乏动态管理能力，不支持仪器设备的多方面统计查询功能，等等（田伟威， 20xx）。 因此，该系统已远不能满足 现实需求。 由于服务器连接个数和数据通信量的限制，传统的 C/S结构软件（即客户机 /服务器模式）比较适于用户数目不多的局域网内使用。 在实现对分布性、共享性要求较高的系统时， C/S结构的弊端被暴露出来。 而 B/S结构软件（浏览器 /服务器模式）是对 C/S结构的一种改进（鲁力群 等， 20xx）。 B/S结构中，软件应用的业务逻辑完全在应用服务器端实现，用户表现完全在 Web服务器实现，客户端第一章 绪论 3 只需要浏览器即可进行业务处理，是一种全新的软件系统构造技术。 不局限于任何硬件平台和软件环境，应用程序安装在后台服务器中，可以被每一种 操作系统上的通用浏览器所浏览，实现跨平台操作，成为网络应用系统的发展趋势。 本人的主要工作 本人在 SMSI系统 中主要负责几个功能模块的需求分析、设计、实现和测试工作，以及系统中所用到的技术调研。 具体工作如下： 研究各科学仪器及其实验的特点，分析各科学仪器的使用流程以及管理流程，研究当前存在的问题，熟悉业务的需求。 通过画面原型方法，逐步确定用户的需求。 SMSI系统实现过程中用到的技术调 研。 如： 、 Web Service技术、事务处理与异常捕捉、 JavaScript脚本、 AJAX技术以及富文本编辑技术。 对 SMSI系统的 Web Service、页面导航、仪器管理以及网上预约管理等重要模块的需求分析、设计与实现。 整合各功能模块以及测试工作。 测试包括单元测试以及集成测试。 SMSI系统维护工作。 主要包括查询统计以及邮件功能管理等模块的需求分析、设计与实现。 论文的组织结构 本文共六章，具体章节内容概括如下： 第一章描述了 SMSI系统开发背景及意义，国内外研究与应用状况。 第二章 介绍 了 SMSI系统中所使用的具体技术。 包括 、Web Service技术、事务处理与异常捕捉、 JavaScript脚本、 AJAX技术以及 富文本 编辑技术。 第三章概述了 SMSI系统 的整体情况。 包括需求描述、系统的全局设计以及系统的模块构成。 在描述系统的全局设计部分时，主要讲述了系统的网络拓扑结构、 .NET三层框架设计以及安全性方面的考虑。 第四章详细描述 SMSI 系统部分重要模块的需求分析。 包括以下模块：页面导航功能、仪器管理、网上预约管理、查询统计、邮件功能管理等重要模块的需求分析、设计与实现。 其中，仪器管理模块，主要描述了仪器分类管 理、仪器分类属性管理、仪器的综合信息管理子模块；网上预约管理模块，主要描述了 “我要预约仪器 ”、 预约信息管理 子模块；查询统计模块，主要描述了仪器在线状态、第一章 绪论 4 使用时间统计子模块；邮件功能管理模块主要描述了系统邮件功能设置、 “我的邮件功能设置 ”、事件触发的邮件、系统触发的邮件子模块。 第五章详细描述 SMSI 系统部分重要模块的设计与实现。 包括的模块及其子模块与第四章对应。 第六章总结全文，提出论文研究中可进一步改进的地方，并对 SMSI系统的发展进行了展望。 第二章 相关技术介绍 5 第 二 章 相关技术介绍 本章介绍 SMSI系统中所使用的具体技术。 包括 、 Web Service技术、事务处理与异常捕捉、 JavaScript脚本、 AJAX技术以及富文本编辑技术。 .NET是微软近年来推出的新一代的 Windows程序开发平台。 NET开发平台为创建稳定、可靠、安全的 Windows桌面应用程序提供了更多的支持，同时也简化了在高度分布式 Inter环境中的应用系统开发，使得能够更容易地创建Web应用程序。 .NET平台主要包括 .NET Framwork和 IDE开发工具两大部分。 SMSI系统以 Visual Studio 20xx作为开发工具，使用 .NET Framework 本。 .NET Framework包含公共语言运行库（ CLR）和 .NET Framework类库（ Lu Qiuqin et al. 20xx）。 CLR提供了各种核心服务，如内存管理、线程管理和代码安全（刘翼 等， 20xx）。 .NET Framework类库是一个开发人员用于创建应用程序的综合的、面向对象的类型集合。 Microsoft .NET Framework的一部分，是一种可以在高度分 布的 Inter环境中简化应用程序开发的计算环境，是统一的 Web应用程序平台，它提供了为建立和部署企业级 Web应用程序所必需的服务。 浏览器或设备的更安全的、更强可升级性、更稳定的应用程序提供了新的编程模型和基础结构。 以下为。 多语言性 .NetFramework支持 C++、 C、 Visual Basic、 JScript （ JavaScript的微软版本）以及 COBOL语言。 为此可以选用其中的任何一种语言进行开发。 SMSI系统的开发使用的语言 为 C。 服务器控件 服务器控件，方便 了 用户程序的设计。 灵活地使用这些控件，能够实现较为复杂的功能，如：图形报表以及表单嵌套显示功能等。  使用图形报表显示功能可以丰富视觉效果、增强用户体验。 一般可以用来显示的图形有饼图、区域图、点图、圈图等。 在 SMSI系统的查询统计模块中，考虑利用控件 asp:Chart/实现相应的功能。 相应实现的描述。 第二章 相关技术介绍 6  页面表格中通常需要显示的数据为二维列表数据。 当需要在表格的每一行的某一列中都要显示二维列表数据时，使用 Web服务器控件嵌套技术将简 化这一过程的实现。 在 SMSI系统的基本信息管理子模块中，考虑利用控件 asp:GridView/嵌套动态绑定技术实现该功能。 页面与代码分离技术 编码 (codebehind)模型，该模型中的代码完全被转移到了一个单独的文件中。 codebehind技术的运用，更加方便了 Web应用程序的设计。 数据库的操作技术 在数据库的操作技术上， 接口，它通过 OLEDB或 ODBC来连接数据库。 它是一个用来存储数据和信息的API，但它与 ADO的类和访问数据的 规则方法则完全不同，它仅使用了 ADO中的 OLEDB驱动程序。 DataSet， DataSet代表一套包含关系表、约束、表问关联的完全数据集合。 的数据访问。 SMSI系统采用的数据库开发工具是 Sql Server 20xx。 配置。 第一个是标准 I IS（ InterSverer）设置，这和现在的 ASP应用程序是一样的。 第二个是配置文件，这个 XML文件包含了应用程序的元数据。 另外还有一个通用文件 ，它包含了所有，同时每个 ，用来重写这些默认值。 包含配置文件有一个优点，就是无需通过注册表来修改设置，因为每个应用程序都是自包含的。 部署 在 ——产品部署．它通常被我们称为 xcopydevelopment技术。 每个 ，其中包括了配置文件和组件。 在 Netframework中，无需再注册组件，只需将它们复制到目标位置即可。 Web Service技术 Web Service提供一个与操作系统无关、与程序设计语言无关、与机器类型无关、与运行环境无关的平台，实现网络上应用的共享 （ Taylor K et al. 20xx）。 Web Service的体系结构与 Web应用的三层结构类似，区别在于顶层的面向浏览器的 Web Server被面向程序（又称 Web Service Client）的 Web服务所取代（ Graham Hughes et al. 20xx）。 Web Service是用标准的、规范的 XML（ Ernesto Damiani et al. 20xx）概念描第二章 相关技术介绍 7 述一些操作的接口（利用标准化的 XML消息传递机制可以通过网络访问这些操作）。 接口隐藏了实现服务的细节（ Qi Yu et al. 20xx），允许独立于实现服务所基于的硬件或软件平台和编写服务所用的编程语言使用服务。 Web Service履行一项特定的任务或一组任务（ Jamsa et al. 20xx）。 Web Service可以单独或同其它Web Service一起用于实现复杂的聚集或商业交易。 SMSI系统开放 Web Service接口是 为了被读卡器调用，读卡器向 Web Service主要传递两种信息：用户刷卡信息和读卡器所关联的仪器的心跳信号。 .NET对Web Service有强有力的支持，只需要新建一个 Web服务（扩展名为 asmx）的文件，并为该文件的类添加 WebService、 WebServiceBinding特性，以及为类的方法添加 WebMethod特性，即可实现 Web Service接口的方法。 事务处理与异常捕捉 事务是单个逻辑工作单元执行的一系列操作，而这些逻辑工作单元需要具有原子性，一致性，隔离性和持久性四个属性，统称为 ACID 特性（ et ）。 程序必须能够统一处理在执行期间发生的错误。 公共语言运行时提供了一个模型，以统一的方式通知程序发生的错误，这样为设计容错软件提供了极大的帮助。 所有的 .NET Framework操作都通过引发异常来指示出现错误。 使用 SQLTransaction类和 .NET提供的异常处理机制，我们就能够以一种可靠的方式处理数据库运行中的问题和发现系统异常。 事务处理是由以一个单一的逻辑单位完成的一系列操作，它可以由一系列的 SQL语句、 SELECT、INSERT、 UPDATE、 DELETE组成。 要 定义一个事务，需要使用 Begin tran命令，在这一命令之后的任何语句都将被认为是事务的一部分。 命令 Commit用来完成事务，并使事务对数据库所作的修改成为永久的。 Rollback命令用来取消一个事务，并还原事务对数据库所作的修改。 在 SMSI系统实现事务操作的时候，考虑使用 .NET提供的异常捕捉机制（ TryCatchFinally）。 具体使用方式如下：在 Try语块中，执行事务；在 Catch语块中，取消事务；在 Finally语块中，关闭数据库连接。 JavaScript脚本 JavaScript是一种新的描述语言，此一语言可以被嵌入 HTML的文件之中。 通过 JavaScript可以做到回应使用者的需求事件（如 Form的输入）而不用任何的网络来回传输资料（ David ） ，所以当一位使用者输入一项资料时，第二章 相关技术介绍 8 它不用经过传给服务端处理，再传回来的过程，而直接可以被客户端的应用程式所处理。 你也可以想像成有一个可执行程式在你的客端上执行一样。 JavaScript和 Java很类似，但到底并不一样。 Java是一种比 JavaScript更复杂许多的程式语言，而 JavaScript则是相当容易了解的语言。 JavaScript创作者可以不那么注重程式技巧，所以许多 Java的特性在 Java Script中并不支援。 SMSI系统实现的过程中，考虑充分利用客户端事件，调用 JavaScript函数进行表单操作，避免与服务器交互， 以 达到提高客户端响应速度，和减少了服务器的压力 的目的。 AJAX技术 AJAX全称为 “Asynchronous JavaScript and XML”（ Peter Thiessen et al. 20xx） ，是指一种创建交互式网页应用的网页开 发技术。 它是多种技术的综合。 它使用 XHTML和 CS。