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摘 要
基于 SOA 的计算机实验室管理系统的设计与实现
目前国内各高校实验室的信息化管理的水平普遍偏低。实验室所需设备从申请、采
购、安装、维护维修、报废等过程和相关信息只是档案形式记录并保存。
一
旦遇到管理
人员更换、实验室设备检修、搬迁等特殊情况，实验室设备的各种信息不能及时反映在
记录档案上，这时往往需要各实验室重新登记、核查。另外，对于经常发生的实验室设
备的维修、备件更换、国资统计的时候，因没有实现实验室信息化所带来的繁重的工作
对高校的管理部门和工作人员形成巨大的负担。
在软件工程中，面向服务的体系结构(SOA)是
一
组对设计和开发可操作服务形式软
件的原则和方法。这些服务有定义良好的业务功能，能够建立基于不同目的的可重用的
软件组件(离散块的代码和/或数据结构)
。本系统采用 SOA 面向服务架构，通过将系统
对象转换为 Web Service 并提供对应的抽象接口，使得系统以服务的形式选择需要交互
的系统对象，并在运行时发现并绑定对应服务。设计的主要目的是将计算机实验室的设
备管理和人事管理整体对外提供统
一
调用接口，实现整个校园的综合信息化管理。系统
的设计以灵活、实用为根本的设计思路，以计算机实验室的设备管理为主要功能，人事
管理为辅助功能。系统将会在很大程度上改善目前
一
些高校实验室管理的落后现状，提
高实验室工作人员的设备管理效率，减少办公成本，并能够对校园相关人事、国有资产
管理、采购办等实验室相关部门实时提供所需的各种信息，提高校园整体信息化管理水
平。
计算机实验室管理系统划分为六个管理模块：设备基本信息管理、设备外借、设备
配件管理、实验室人员管理、实验室项目管理和系统管理。
本系统具有如下
一
些特点：
1、高效整合学院的多个实验室和管理系统，建立基于 SOA 的横向或是纵向的系统
服务集成，作为整合系统中的
一
部分，系统具有较好的开放性，为其他部门和系统提供
完善的数据和服务接口，方便整合系统功能的扩展。
2、系统充分考虑系统性能的可靠性，在系统和服务高度整合的系统环境中，系统
的任何
一
个功能故障都将直接影响计算机实验室的正常运行；另外，当本系统在升级、
维护和功能扩展的时候能够保持稳定。
3、操作和维护方便，简单易行。计算机实验室管理系统对于操作人员的要求不高，
能够面向更广泛的人群，系统的界面和功能设计充分做到人性化设计，系统的操作界面
和功能的使用能够方便用户学习和使用。
I4、系统的安全性。系统为数据提供安全的传输和保存服务，严格分配不同用户的
使用权限，数据库服务器的防护和备份恢复措施设计合理、详尽。
采用 SOA 架构设计计算机实验室管理系统的体系结构，可以使得系统的功能扩展、
数据库更新和链接更加方便，同时便于在学院信息化建设中，更方便的接入校园信息网
络和为其他系统提供良好的接口。
关键词：
SOA，Web Service，系统分层，实验室管理，系统测试
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第 1 章 概 述
1.1 开发背景
目前国内各高校实验室的信息化管理的水平普遍偏低。实验室所需设备从申请、采
购、安装、维护维修、报废等过程和相关信息只是档案形式记录并保存。
一
旦遇到管理
人员更换、实验室设备检修、搬迁等特殊情况，实验室设备的各种信息不能及时反映在
记录档案上，这时往往需要各实验室重新登记、核查。另外，对于经常发生的实验室设
备的维修、备件更换、国资统计的时候，因没有实现实验室信息化所带来的繁重的工作
对高校的管理部门和工作人员形成巨大的负担。
信息管理是从
一
个或多个来源收集和管理分布的信息。管理是从规划、结构、处理、
评价、报告等方面着手组织和控制信息活动，以满足客户的目标，使企业功能以信息化
方式实现。
在整个 1970 年代，信息管理还主要限于文件形式，包括对文件的维护和文件的生
命周期管理，还有其他媒体和纸质记录。随着信息技术从 1970 年代开始，信息管理的
工作也就有了
一
个新的发展，开始包括字段的数据维护，信息存储转向为电子技术。信
息管理不再是
一
个任何人都可以完成的简单的工作。了解信息管理所涉及的技术和支持
理论成为必要。在 1990 年代末，信息经常被传播到计算机网络和其他电子设备，网络
管理人员在某种意义上成为信息管理者。最新的工具，信息管理作为
一
个最新的工具已
经成为很多组织的
一
个强大的资源。总之，信息管理需要组织、检索、获取、保护和维
护信息，它是与数据的管理和实践是密切相关的
[1]。
本文设计的计算机实验室管理系统结合国内高校实验室管理现状，借鉴目前先进的
实验室信息化管理理念，经过长时间的实地调查，基本能够满足
一
般高校的实验室管理
需要。系统的设计以灵活、实用为根本的设计思路，以计算机实验室的设备管理为主要
功能，人事管理为辅助功能。系统将会在很大程度上改善目前
一
些高校实验室管理的落
后现状，提高实验室工作人员的设备管理效率，减少办公成本，并能够对校园相关人事、
国有资产管理、采购办等实验室相关部门实时提供所需的各种信息，提高校园整体信息
化管理水平。
本系统采用 SOA 面向服务架构，设计的主要目的是将计算机实验室的设备管理和
人事管理整体对外提供统
一
调用接口，实现整个校园的综合信息化管理。
1 1.2 实验室信息管理系统 LIMS
1.2.1 LIMS 概述
实验室信息管理系统 LIMS 到目前为止已经发展了三十多年，最近十几年以来，信
息技术、互联网技术、各种技术平台的快速发展对 LIMS 起到了很大的推动作用。当前
的 LIMS 所管理的内容已经不再简单的是设备管理、人事管理、样品管理和打印输出报
表等功能，随着软件工程技术和行业规范的不断进步，再加上 Internet 技术渗透到各个
行业各个角落，LIMS 的应用达到了
一
个在过去几十年里前所未有的高度。
世界上第
一
代的 LIMS 在上世纪七十年代出现，那时的 LIMS 多数是各实验室在软
件开发服务商的技术支持下或依靠本单位技术人员的技术实力，根据本实验室的特点，
量身定制的
一
套管理系统，不具备通用性的特点。因为技术能力、经费投入等问题，这
样的管理系统多具有功能不足、系统升级维护困难、灵活性差等情况。后来随着系统开
发进入商业化发展，原始的 LIMS 逐渐从各组织和企业中消失，而国内因为与国际水平
差距较大和理念上的差别，商品化的 LIMS 开发还没有得到广泛支持和认可
[2]。
商品化的 LIMS，即第二代出现在八十年代，这类系统是基于客户机/服务器架构的，
解决了第
一
代 LIMS 中存在的很多问题。比如可以实现用户的多数需求，对于实验室的
变化提供支持，系统升级和维护变得简单和方便，系统的利用率得到提高。但是仍存在
一
些难以调和的矛盾，比如商业化 LIMS 系统属于通用型的，安装后需要对系统的各项
功能用户化，对各个实验室的特殊需求增加编码，这就需要程序设计人员同时要兼顾
LIMS 系统管理员。实验室的性质是多种多样的，很多程序设计人员是计算机出身，无
法了解生物实验室的运作机制，这就给系统的代码编写带来困难。另外，计算机程序设
计人员的流动性很大，经常发生系统维护工作因为当时的设计程序员离职而陷入停顿状
态。基于上述原因，无需专业计算机人员也能够对 LIMS 进行管理和维护成为最大的需
求。
上世纪九十年代末出现了基于 C/S 架构的第三代 LIMS，系统需要为用户另行增加
任何代码或是程序。系统安装后只需按照用户实际要求简单配置即可投入使用。实验室
用户在使用过程中，了解基本的 Windows 操作，进行简单的培训即可上岗，并可以按
照实验室的变化做出相应的设置。
在 2004 年，基于互联网技术的第四代 LIMS 出现，满足了很多企业和组织不仅仅
局限于局域网的要求。第四代 LIMS 的特点是
[3]：
1）基于浏览器/服务器架构 B/S，可以很容易的配置在广域网 Internet 和企业 Intranet
上。B/S 架构的优点是客户端只需安装系统所需浏览器，不用安装庞大复杂的客户端软
件系统，系统管理就是服务端的管理。只要服务器的负载能力足够，客户数量可以不限
2 3
制的增加。系统的升级、数据共享、数据库的管理非常方便。
2）在互联网环境下，可以将分布在各地的实验室连接为
一
体。
3）用户与实验室可以通过互联网实时连接使用，没有地域和空间的限制。
4）通过 WAP 无线应用协议，方便用户使用各种无线移动终端设备实时掌握实验室
的信息。
1.2.2 计算机开放实验室管理
国内高校计算机实验室成为学生深入理解课堂所学的理论知识、提高解决问题能
力、培养亲自动手操作习惯、丰富头脑思维的重要场所。随着高校教学方式、教学方法
的改进和考虑学生学习的实际情况，很多计算机实验室采取对学生开放。开放实验室的
管理管理内容和工作要比日常实验室管理负担要重很多。建立符合开放实验室特点的管
理系统成为切实的解决方法
[4]。
计算机开放实验室管理包括两个主要内容：教学信息平台管理和实验室环境管理。
教学信息平台承担着提高教学质量和实验水平的任务，教学信息的信息化、网络化是各
高校信息化管理的重点内容，不仅为实验教师提供了高效的管理手段和信息化的实验考
核、信息的电子管理，还为学生提供了理论结合实践的最佳平台和教学资源，方便学生
之间的数据共享和经验交流，对学生的发散思维和创新提供了有益的帮助。实验室环境
管理包括学生上机考勤、计算机实验室的设备管理和门禁管理等。同时还要对进出实验
室的所有人员提供查询功能，对管理系统提供远程维护，方便系统管理员有效管理系统。
如图 1.1 所示。
计算机开放实验室管理系统主要功能如下：
1、系统维护
计算机开放实验室管理系统
教学信息平台管理 实验室环境管理
保障系统的可靠性和数据的完整性，系统权限由系统管理员统
一
分配和管理。各教
学单位设定各自管理员管理系统用户的增加修改删除和设置权限。系统管理员通过校园
网对系统软件和实验室设备信息做日常管理，并对实验室门禁 IC 卡管理统
一
采集数据
和授权，对各种统计结果和查询结果输出打印
[5]。
2、考勤与门禁管理
门禁管理和考勤管理通过在校园内发放 IC 卡集中管理，进入开放实验室人员使用
IC 卡在读卡器刷卡并输入密码进入实验室，系统自动收集数据存储，为考勤和查询提
供数据支持并定期将数据传送至服务器。系统管理员对 IC 卡统
一
管理并根据持卡人身
份不同分配不同权限。
3、综合查询
系统根据管理员为用户设定的多级角色分别查询，并可以按照系统设定的模糊查询
条件综合查询。对查询的各种数据执行个别统计和汇总统计，可以对教师、学生、管理
人员、实验室设备等按照时间执行年统计甚至是日统计，也可以按照班级、部门形成单
位汇总统计报表，并将结果打印输出。
4、信息发布
系统可以在平台发布有关实验室开发、教师授课、资源发布、实验室使用情况等各
种信息，方便学生和教师查询和了解，有效的安排个人时间
[6]。
1.2.3 计算机实验室综合信息管理
实验室的综合信息管理包括系统管理、实验室课程管理、上机管理、设备管理等。
学生所使用的客户机、各实验室的教师机、系统服务器通过校园网络连接，登录任何
一
台客户终端都可以实时查看系统的所有信息。如图 1.2 所示