高校实验室管理数字系统设计

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实验室是高校进行实验教学、科学研究的重要人才培养场所，随着高校实验室仪器设备种类、数量的急剧增加，在现代信息技术飞速发展的当下，如何利用科学技术处理海量数据，对实验室进行数字化、科学化管理，已然成为了当下实验室管理关注的重点。基于大数据的实验室管理数字系统，结合云计算技术，可以有效提高资源共享、加强数据运算，全面提升实验室管理水平。

1系统开发背景与要求

1.1实验室管理现状及问题。1.1.1管理模式相对落后。实验室的日常管理多为“以人为主”的管理模式，现代化的计算机设备以及管理系统只是辅助作用，主要还是承担资产记录的作用，对于临时性的资源调配、问题发现解决以及长久性的资源共享机制建设，都没有很好的实现。1.1.2信息整理复杂。随着实验教学要求的不断变化、提高，实验仪器设备更加多样化、复杂化，需要存储、记录、修改的信息越来越大，如何对仪器设备进行“规范命名”、“高效汇总”、“快速查询”、“智能导出”成为了实验室日常管理中亟待解决的问题之一。同时，缺乏实验室全生命周期的数据记录与管理，在为新项目的规划建设时，无法提供详细、全面的数据参考。1.1.3资源共享低下。高校实验室拥有的实验资源，在没有一个统一平台的规范管理下，往往是独立的，在实验室管理方面很难提供有效的信息交流、信息共享，尤其在出现业务交叉、共享利用时需要进行大工程量的人为干预操作，费时费力。上级部门进行管理决策时，因为信息不流通、更新不实时、掌握不全面，也无法做出最为及时、科学、有效的判断。1.2系统开发要求。目前实验室管理系统更多的是采用C/S架构或者单机系统，在功能应用上只是作为数据增加、查找、修改、删除等简单用途，在信息共享、数据时效性方面更是存在不足。基于数据安全性、简化客户端、提高复杂业务交互性、打通信息孤岛、方便日常管理等方面综合考虑，基于大数据的实验室数字管理系统将采用C/S与B/S相结合的混合模式。同时，为加强数据存储、运算，提高资源利用率，提升实验室管理水平，方便用户体验，基于大数据的实验室管理数字系统将充分结合云计算技术，为用户提供更加完善的功能选择。

2云计算平台

2.1云计算技术概述。云计算是一种基于互联网的全新计算方式，通过互联网上异构、自治的服务为用户提供按需分配的计算，云计算的基本概念就是通过互联网，将复杂的待处理程序拆分成多个子程序，交由多部服务器组成的系统进行数据搜索、计算、分析，再讲处理结果返回用户。采用云计算技术，可以在数秒内处理数以万计、亿计乃至更多的信息，实现和超级计算机一样强大的效果。2.2云计算平台架构设计。实验室管理系统的云计算平台，以分层设计为主导，依托飞速发展的互联网，通过虚拟化、分布式存储等技术方式，整合高校各实验中心的实验教学资源，为实验室管理系统提供更加强大的数据存储、信息计算等服务。实验室管理系统的云平台主要分“管理”和“服务”两大模块。管理方面，主要以云的管理层为主，用于确保实验室管理系统云平台的安全、高效、有序运行，从而便于用户可以进行有效的管理。服务方面，主要基于云的各种服务为主。服务部分包括三大核心层：基础架构即服务层（IaaS）、平台即服务层（PaaS）、软件即服务层（SaaS）。目前分布式云计算平台搭建主要是基于Hadoop架构在Linux系统上进行搭建。常用的搭建方式有两种：安装Linux系统和其他已有的操作系统下安装Linux虚拟机后再搭建云计算平台。基于大数据的实验室管理数字系统的云计算平台，采用“虚拟机”+“Hadoop系统”+“SHH框架”进行搭建。

3基于大数据的实验室数字管理系统设计

3.1系统体系结构设计。实验室数字管理系统部署在云计算平台的SaaS层，云计算平台将为管理系统提供强大的数据计算、分析服务。系统采用C/S与B/S的混合架构模式，将两种体系结构有机结合，充分发挥各自优势的同时，极大的提高数据访问的安全性，同时高校内部用户的交互性将大大提升，数据查询、修改、导出具有更快的响应速度。如图1所示。3.2C/S功能结构设计。C/S结构主要用于学校内部用户的访问，通过C/S模式访问中心数据库，能够实现数据的增加、删除、修改、查询等各种方式，整个管理系统主要由以下五大功能模块构成：系统管理、实验教学管理、学生实验管理、实验室管理、数据输出。3.2.1系统管理。主要面向系统管理员和系统维护人员，用于系统设置、权限分配和数据维护等，包括对全校实验室信息、实验教师信息、实验人员信息、学生信息、课程信息、专业信息等数据进行维护，同时对实验室管理数字系统相关运行参数的修改，以及对其他维护信息进行的数据增加、查询、修改、删除等操作。3.2.2实验教学管理。该模块主要面向实验教师，内容包括开设实验课程信息、实验教师信息、实验班级/人员信息、学生实验成绩管理等。3.2.3学生实验管理。主要面向学生用户，包括学生的自主选课、对内对外的实验预约、实验学生信息、学生实验成绩查询等。3.2.4实验室管理。包括实验室新增信息、实验室更新维护以及报废信息、实验室开放信息等，在资产信息方面，主要是仪器设备的更新、维护、报废、借用等，以及日常运行中对仪器设备使用的实时监控、突发状况时向管理人员及时报警、某时间段内的仪器设备使用情况等。在该模块中，最主要的就是实验室资产信息库的管理，庞大的实验室资产信息将通过此模块进行登记、查询等操作。3.2.5数据输出。实验室管理人员可以通过该模块，自助选择需要的数据内容进行输出打印操作，如某一时间段内某实验室的实验人数、教学仪器设备的年使用率、教育部相关信息统计的报表导出等。3.3B/S功能结构设计。三级用户可以直接通过浏览器对实验室管理系统进行访问，执行实验室的预约、查询、数据打印、信息等操作。用户使用浏览器通过B/S模式访问数据库，快速获取自身所需要的信息，如实验室使用情况、实验室运行情况、资产设备情况、学生成绩查询、学生实验预约、报表打印输出、通知公告等。

4结束语

基于大数据的实验室数字管理系统，采用C/S与B/S相混合的系统结构，同时将大数据与云计算技术充分融合，不但可以整合实验室教学资源，提高资源共享及资源利用率，还可以大大降低实验室管理人员工作复杂度，将实验室管理从粗放型、经验型从精细化、科学化的模式转变，显著提升高校实验室管理效率，提高服务质量。

参考文献

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[3]李霞.实验室管理信息系统的应用[J].实验室研究与探索,2015,24(03):47-48.

[4]鲍晓地,张芳芳.大数据处理的关键技术研究[J].中国电子商务,2013,10.

作者:石伟豪 赵李冰 单位:浙江财经大学实验室管理办公室