CN101789107A - 开放式实验室管理信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实验室管理信息系统，尤其是一种开放式实验室管理信息系统。本发明包括三个子系统分别与中心数据库连接；其中第一子系统包括实验登记模块、学生实验预约模块、学生网上查询模块、实验结果查询模块；第二子系统包括教师实验预约模块、教师网上查询模块、实验结果查询模块；第三子系统包括监控模块、参数管理模块、人员权限模块、信息发布模块、查询统计模块。采用本发明的开放式实验室管理信息系统，可以有效的提高实验室管理的自动化水平，提高实验教学环节的质量，为教学一线提供更好的服务，进而提升学校的整体形象和管理水平。

Description

开放式实验室管理信息系统

技术领域

本发明涉及一种实验室管理信息系统，尤其是一种开放式实验室管理信息系统。

背景技术

随着学校教学规模及教学内容的扩大和深入，实验室的设备越来越多，实验次数也更加频繁，目前实验室的管理还是基本处于手工管理阶段，无疑给实验室的管理及使用带来很多的不科学之处，工作量大，登记重复，信息获取不便，无法控制学生的实验过程，不能科学合理的安排实验等等，这些问题都亟待解决。

所以，目前急需设计一种“开放式实验室管理信息系统”，所谓“开放式”，即将所有实验室资源进行整合，合理安排，提供学生的自由实验环境，实验内容自选，实验设备在全天自由使用，使用具体信息进行刷卡登记，实验过程进行监控；即内容开放、实验室开放、实验开放。

发明内容

发明目的：本发明的目的是根据现有技术中的空白，提供一种开放式实验室管理信息系统，有效的提高实验室管理的自动化水平，提高实验教学环节的质量，为教学一线提供更好的服务，进而提升学校的整体形象和管理水平。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种开放式实验室管理信息系统，包括三个子系统分别与中心数据库连接；所述中心数据库存储用于存储各类信息数据；其中第一子系统包括实验登记模块、学生实验预约模块、学生网上查询模块、实验结果查询模块；第二子系统包括教师实验预约模块、教师网上查询模块、实验结果查询模块；第三子系统包括监控模块、参数管理模块、人员权限模块、信息发布模块、查询统计模块。其中第一子系统中，实验登记模块用于学生进行实验前的登记；

学生实验预约模块用于学生进行实验预约；

学生网上查询模块用于学生进行实验项目的查询；

实验结果查询模块用于学生对实验的结果进行查询；

第二子系统中，教师实验预约模块用于教师进行实验预约；

教师网上查询模块用于教师进行实验项目的查询；

实验结果模块用于教师对实验的结果进行查看和批改；

第三子系统中，监控模块用于实验室管理人员对于实验室的使用环境及实验台进行监控；

参数管理模块用于实验室管理人员对于实验室的系统进行参数设置；

人员权限模块用于实验室管理人员对于实验室的管理权限进行设置；

信息发布模块用于实验室管理人员对于实验室的实验内容以及信息进行发布；

查询统计模块用于实验室管理人员对于实验室的预约情况，实验台的使用以及实验的统计和查询。

有益效果：

1、建立全校实验室计算机网络，实现信息资源共享。同时建立数据库，集中存储实验室管理及使用信息。

2、实现老师实验要求的网上提交，自动安排实验室，自动获取学生的实验结果。

3、实现学生的实验安排的网上查询、实验签到、实验过程控制及网上提交实验结果。

4、实现学生预约实验；监控学生实验过程；监控实验室环境；支持电子点名，支持文件传输。

5、实验室日常管理的需求，包括：网站管理、统计、查询、调整安排、数据参数设置、网站维护、设备管理等内容。

6、计算机网络和数据库维护机制；支持实验室计费方式管理；建立了实验室设备管理，维护，报废处理。

附图说明

图1是本发明的各模块示意图。

图2是本发明的系统架构示意图。

图3是本发明的预约实验工作流程图。

图4是本发明的实验室工作台的系统示意图。

图5是本发明的电源远程控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，本发明的各模块，包括三个子系统分别与中心数据库连接；其中第一子系统包括实验登记模块、学生实验预约模块、学生网上查询模块、实验结果查询模块；第二子系统包括教师实验预约模块、教师网上查询模块、实验结果查询模块；第三子系统包括监控模块、参数管理模块、人员权限模块、信息发布模块、查询统计模块。

如图2所示，是本发明的系统架构，分别是接口层、数据存储层和业务层。其中接口层包括教务系统、图书系统、办公系统；数据存储层主要是实验平台数据库；业务层主要包括教师台、刷卡台、实验台、管理台和查询台。

主要系统功能如下：

实验预约管理

●基本功能：

1.实验指导人员网上预约，将需要实验的班级、课程、时间要求等提交，系统自动排程，给出实验具体信息。

2.学生网上选课，包括课程设计、软件设计、学生网上预约等。

3.对实验安排进行协调，手工调整，重新安排实验地点、时间。

4.提供对实验结果的查询、评分等管理。

前台刷卡管理(刷卡台)

●基本功能：

1.实验登记检录：对事先预约的学生通过刷卡将需要实验的人员信息录入系统，系统自动给出实验台编号，并自动开关机，在相应的时间内做实验。并支持特殊情况下先做实验，后登记。

2.触摸屏查询：查询实验室的相关信息及实验台占用信息等。(二期)

实验台服务

●基本功能：

1.环境监控：对整个实验室的情况实时录象，查看整个实验室的实验情况、使用情况等，能自动切换到其他实验室。

2.实验台监控：对实验控制台进行监控，防止学生做与实验以外的事情，如游戏、网站，控制学生实验过程，保留实验的过程日志，以备查看。能自动看到实验台的显示器屏幕。

3.实验室状态监控：能监控整个实验室及实验台的使用情况，能自动给出实验台占用和空闲状态。

4.文件管理：接受教师台发送的文件。

5.消息管理：接受教师台发送的消息及回复消息。

6.在线答疑：通过消息方式在线回答学生的实验问题。

管理控制台

●基本功能：

1.监控管理：对整个实验室实验台进行监控，包括环境监控、网址监控、游戏监控。

2.设置管理：设置刷卡控制台的刷卡方式、电源控制方式。

3.数据管理：设置数据下载方式及配置。

教师台

●基本功能：

1.消息管理

2.文件管理

3.监控管理

4.电子点名(包括添加实验内容信息)

5.老师辅导管理

6.电源控制管理

查询台

●基本功能：

(1)实验监控

(2)设备查询统计

(3)大型设备查询统计

(4)实验查询统计

系统管理

●基本功能：

1.教务信息接口：需要提供与学校教务信息的接口，及时更新学生信息、老师信息、课程信息等，可实现自动和手工两种手段获取数据。

2.用户角色管理：对管理本的用户进行管理并划分角色，是一般管理人员还是系统管理员。

3.权限管理：对每种角色的人员给定其操作权限。

4.实验室状态管理：可随时调整实验台的状态，是占用、故障还是空闲。

5.参数控制设置：设置实验台的时间、开关机时间、使用人等信息参数。

6.提交参数设置：设置实验结果的存放位置及存放时间，和老师相关联。

查询统计管理

●基本功能：

1.实验预约查询：实验预约者随时可在网上查询自己预约的实验，并查看自己的预约结果。

2.实验安排查询：查询实验排程，包括地点、时间、实验室等信息。

3.实验过程查询：查询具体的实验过程，包括实验台、时间、实验结果等。

4.实验室状态查询：查询整个实验室的占用、故障、空闲状态等信息。

5.提交结果查询：实验评阅者查询实验提交信息。

6.实验室分类统计：包括实验室在一段时间的使用情况、班级实验情况等统计信息。

7.使用率统计：统计实验室的使用率。

由图3可以得知本发明的预约实验工作流程。

又如图4所示，实验台控制系统包括：PC前端控制器，RS232/RS485或RS422转换和分配器，电源控制模块三部分组成，PC前端通过网络或其他方式与其通信，通过界面按键可手动控制、设置和测试电源模块。把实验室所有工作台设为一大系统，可以把大系统按要求分为若干个小系统，最小的系统单位是单个实验台。条码机和显示器也可任意圈入相关的小系统。分配方式可以以大系统为单位，也可以按小系统分配，各小系统可以按不同的方式分配，方案设定有系统管理员控制。PC机通过RS232串口通信，转换器实现RS232/485转换，每条485总线最多可挂24个电源控制模块，一个转换器有最大10个485总线接口。控制模块的地址由硬件设定，一个PC前端一般可带不超过128个模块，最大240个控制模块(10X24＝240)。

设计多总线的目的：一是抗干扰，提高可靠性，二是分散供电电流，提高安全性，三是适用多种物理环境，提高实用性和灵活性。

本发明的系统结构：在物理上可以采用专用网络，在物理网络中，可以存在多个数据录入器，多台显示设备，多台控制器，实际工作按管理员设定的子网方式工作。

1)数据录入(条码)

2)状态数据显示(多种方式)

3)控制台(多端)

4)中心数据库(关系)

电源控制台系统方案

一、工作原理

如图5所示，控制台实现电源监控，控制台实时管理，文件管理，消息管理等功能，作为一个server来承担整个实验台的服务，远程控制系统是通过计算机远程控制实验工作台的总电源，并把控制状态反馈到中心数据库，并同时发布到网上和各终端。

系统通过对工作台的控制可以自动分配实验台。并把实验室的占用状态动态反馈。

二、远程控制方法

实验台的请求分配信息源来自几个方面：

1)条码输入

2)管理员手动控制

3)远程网上输入

远程控制信息的控制过程

请求信息来源-》数据库中心计算-》远程控制工作台-》反馈状态入数据库-》显示在相关的屏幕上-》启动计时系统。

控制台的关闭过程：

1)在开机状态下，得到同号码的再次输入。

2)计数器益处，在提出警告，时延T后自动关闭系统

3)管理员控制台强行关机。

三、实验台自动分配算法：

1)随机分配

2)顺序分配

3)手动分配

4)关闭(不可使用)

主要功能算法及内容描述

实验内容登记

1)输入：内容编码自动生成(时间+流水号)、实验类型、实验性质(实验人员已定还是人员未定)、课程号、实验名称(缺省为课程名)、实验内容描述(缺省为课程名)、实验题库、实验需要设备(选择)、实验班级(选择)、实验老师、其他老师、老师电话、学期编号(缺省)、实验位置(缺省)、实验计费方式、费率、院系(缺省)

注：同一课程号可有多个实验内容(如软件设计)

2)输出：成功返回0，失败返回-1

集中式(老师)预约实验

1)输入：预约编号自动生成(0+时间+流水号)、内容编码(选择)、实验开始日期、实验结束日期、开始实验节(自动转换为实验开始时间和结束时间)结束实验节或者实验开始时间、实验结束时间、实验大约人数、每组人数、报名方式(任选课有效)、报名截止日期、实验要求描述、辅导老师、辅导地点

注：根据实验开始日期及实验结束日期生成每天一条记录

2)输出：预约成功返回0，预约失败返回-1

集中式(老师)预约实验排程

对老师预约的实验进行选择实验室，分手工和自动方式(由分级管理员处理)：

1)输入：

手工方式：预约信息、根据大约人数及分组情况手工选择实验室

自动方式：根据预约时间、人数、人员分组、设备、位置、实验室所属部门、实验室分组、实验室优先级别自动查找实验室，结果再进行确认微调。

2)输出：

根据实验人员确定方式(手工输入、整班(部分学号)倒入、原来某个课程人员、网上选)来定具体的实验人员，如果课程实验内容人员已定，则自动生成实验台分配表，无须开放给学生选实验；如果课程实验内容人员未定，则开放由学生填写配对组、选择实验内容、生成实验台分配表(有截止日期)；

3)自动方式算法：

(1)根据报名方式，如果是班级人员，则自动导入；如果是网报，则生成记录开放给学生进行选择分组报名；如果是手工录入实验人员，则生成提供录入界面；根据具体实验人员人数，查找实验室，即转(2)；

(2)首先，找到所属部门实验室；其次，找到实验地理位置；第三，找到实验室分组；第四，对该分组内的实验室判断有无所需的设备；如果有，则选择该组内具有该设备且优先级高的实验室；如果无，则选择另一个分组，重新进行；第五，判断选择的实验在预约的时间内有无其他实验，如果有，则重新选择实验室，如果无，则计算实验台数进行分配，该实验室实验台数如果不够的话，再选择第二个符合要求的实验室，直到实验台数够为止，如果实验台总数不够分配，则此次自动分配失败，提示进行手工分配或通知实验老师。成功转(3)；

(3)生成表(集中式预约实验人员及实验台分配表)中记录，结束。

集中式实验刷卡检录

1)输入：卡号，如果预约表中信息不存在，则绑定实验内容

2)输出：实验室、实验台、生成实验检录信息内容、成功返回0，失败返回-1

3)算法描述：

(1)输入刷卡号，查找表：实验检录信息表(当日)，看其状态是在线，则填写结束时间，改状态为结束实验，转(5)；如果未找到记录，则表明是新的检录；转(2)；

(2)根据刷卡号，关联学生表得到学号，查找表：集中式预约实验人员及实验台分配表，如果找到信息，则判断实验时间，是当前实验，则，刷卡进入，提示实验室实验台，转(5)，不是当前时间，则转(3)；如果未找到信息，则转(3)；

(3)查找表：个人预约实验信息表，如果找到信息，则判断实验时间，是当前实验，则，刷卡进入，提示实验室实验台，转(5)，不是当前时间，则转(4)；如果未找到信息，则转(4)；

(4)屏幕提示实验内容，选择实验内容，根据实验内容自动查找实验室和分配实验台，刷卡进入；查找方法：实验室所属部门、实验室位置、分组、优先级、设备、空闲来决定；转(5)，无空实验室，转(6)；

(5)成功结束；

(6)失败结束；

注：关于实验室相关信息开机时初始化进内存。

集中式临时实验检录(偶发未预约)

1)输入：

教师台：选择实验内容、实验室、每组人数、占用节，启动电子点名

实验台电子点名：输入学号，自动存入，实验内容、实验台，实验时间

2)输出：实验室、实验台、生成实验检录信息内容、成功返回0，失败返回-1

3)算法同上

计费实验室实验检录

1)输入：卡号，帐号，帐号密码(可选)

2)输出：实验室、实验台、实验时间，相关表：计费帐户表、帐户使用及费用明细、实验检录信息表(当日)

3)算法描述：

(1)切换菜单至计费刷卡实验检录，记录计费的实验室、费率、按时还是按余额计费；转(2)

(2)刷卡进入(关联帐号)，记录信息；转(3)

(3)结束。

Claims (1)

1.一种开放式实验室管理信息系统，其特征在于：包括三个子系统分别与中心数据库连接；所述中心数据库存储用于存储各类信息数据；其中第一子系统包括实验登记模块、学生实验预约模块、学生网上查询模块、实验结果查询模块；第二子系统包括教师实验预约模块、教师网上查询模块、实验结果查询模块；第三子系统包括监控模块、参数管理模块、人员权限模块、信息发布模块、查询统计模块；

其中第一子系统中，实验登记模块用于学生进行实验前的登记；

学生实验预约模块用于学生进行实验预约；

学生网上查询模块用于学生进行实验项目的查询；

实验结果查询模块用于学生对实验的结果进行查询；

第二子系统中，教师实验预约模块用于教师进行实验预约；

教师网上查询模块用于教师进行实验项目的查询；

实验结果模块用于教师对实验的结果进行查看和批改；

第三子系统中，监控模块用于实验室管理人员对于实验室的使用环境及实验台进行监控；

参数管理模块用于实验室管理人员对于实验室的系统进行参数设置；

人员权限模块用于实验室管理人员对于实验室的管理权限进行设置；

信息发布模块用于实验室管理人员对于实验室的实验内容以及信息进行发布；

查询统计模块用于实验室管理人员对于实验室的预约情况，实验台的使用以及实验的统计和查询。

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