俞恩军 吴飞青 俞明辉 郑银盛 张豪

【摘 要】针对目前我校实验设备管理现状及存在的问题，利用二维码技术，实现实验设备信息化管理。本文首先介绍了系统架构及工作原理，并提出我校基于二维码技术的实验设备管理信息化系统设计思路并实现，以期为其他学校的实验设备管理信息化提供参考。

【关键词】实验室；设备管理；二维码；系统设计

中图分类号： TP311.52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）13-0018-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.008

0 引言（前言）

高校的实验设备为学校的教学、科研提供了良好的物质保障，具有种类杂、分布广、数量多、使用和更新速度频繁等特点，因此如何提高实验设备的管理效率成为一项新的课题。随着信息技术的快速发展，传统的纯手工管理和简单信息化方式已经不能适应时代的要求[1-2]。也有些高校在实验设备管理中使用信息系统，主要是某个设备状态信息展示和查询等[3-7]，既没有结合教学和科研的实际需求，也没有考虑实验设备的实时信息、后续的实验室开放和信息共享等情况[8-10]。本文基于目前流行的二维码信息技术，构建新型的实验设备管理系统，结合我校的实验设备管理基本流程，实现实验设备的高效利用和信息化管理。

1 系统架构及工作原理

软件开发的整体架构主要分为B/S（Browser/Server）架构与C/S（Client/Server）架构。B/S为浏览器/服务器结构，界面显示逻辑放在浏览器，事务处理逻辑则在Web Server。C/S为客户端/服务器结构，界面表示、事务处理逻辑放在客户端，服务端主要负责数据的存储管理。根据本系统的目标，采用C/S结构（如图1），由移动端（手机）、Internet网或移动通信网及服务器端构成。

基于二维码技术的实验设备管理设计，包括设备信息的二维码生成、手机端软件设计和服务器端的网页和数据库设计。首先通过二维码软件生成设备信息对应的二维码，作为设备的标签，管理员或使用者通过手机软件对设备标签上的二维码进行扫描，通过对二维码上的信息进行解析链接到服务器上的网页，通过网页实现服务器中的数据库与手机端软件的信息进行交互并显示。

2 二维码的教学设备管理系统的设计与实现

2.1 系统功能设计

基于二维码技术的实验设备管理系统设计主要包含两部分：手机端的App设计和服务器端软件设计。手机端App设计主要包含以下几个功能，根据权限管理分为管理员权限和普通用户权限（如图2）。管理员通过手机App登陆设备管理信息系统，所有设备的信息查询（设备编号、设备名称、设备型号、所属研究所、使用地点、设备状态、借用人、管理员、使用统计、购买日期、生产厂家、出厂编号、报废时间等）及修改、新设备的入库、教师设备借用审核、学生网上预约审核、设备清查和服务器的设备报废时间到期提醒等；普通用户通过手机App软件扫描设备二维码可以查看设备的基本信息（设备名称、设备的位置、设备状态、设备功能、设备的教学项目及教学时间等），设备的借用申请、网上预约和解除、设备的报修等。从而实现对我校实验设备进行规范、高效、便捷的管理。

2.2 手机端App设计

设备管理信息系统手机客户端的App开发是基于Android操作系统和Java语言开发的，软件使用Android Studio进行开发。其中gradle版本选用3.0.1，最低兼容安卓版本使用技术较多且功能相对更加完善的Android 4.1，采用Native App + Web App架构、MVC（Model-View-Controller）开发设计模式，包含了界面展现、业务逻辑、数据模型3个部分。其中客户端的界面开发采用使用操作系统的API，通信部分通过HTTP协议提供的JSON数据接口完成实时数据发送接收。标识设备信息的二维码码制采用Data Matrix码。

界面遵从Material Design设计，使用support.v7.widget中的 toolbar组件，其中左侧按钮来实现左侧菜单drawer的打开。在主界面右下方放置floating button来进入由ZXing支持的扫描二维码界面。

界面设计中，对单独的组件单独编写XML文件，最后在所需的界面中整合，大大提高了修改时的便捷性与各组件间的独立性。

在规范二维码内容方面，为保持app的专一性，使用JAVA中字符串相关函数来过滤非试验设备内容的二维码。扫描正确二维码后截取所需内容，在新的活动中使用Webview来载入正确的网址。为了在一次扫描后更快进入下一次，在新界面中继续加载主界面的drawer按钮、界面与扫描按钮。

在网址访问控制方面，使用HTML DOM 中的userAgent来判断访问者的来源。实现方法为通过自定义的UA标识来判断是否来自于实验设备管理系统APP的方位请求，在Webview中设置即可完成，而在网页端，若无已设置的UA表示，则自动跳转至APP下载页面。使用上述方法，一方面可以对登陆信息及网页源码做有效保护，另一方面完全阻止了其他非本app的访问。

设备管理信息系统手机客户端的App功能主要包括：扫描二维码的识别与判断，对二维码内容的截取，载入正确的web app网址以对应不同的功能，提供正确的UA标识。具體操作界面如图5所示。

2.3 服务器端软件设计

服务器端软件设计包括PHP网页服务器交互设计和数据库设计。

PHP版本选用5.6，为建立动态网页，基本思路为在H5网页中插入PHP标签以连接数据库与获取呈现数据。而为在App上实现登录功能，在App中使用http请求发送用户名密码，在通过用于验证的PHP反馈得到登陆结果。

PHP登陆中使用session保存用户信息，在之后的权限验证、预约信息获取中使用。在网址的处理方面，通过PHP中的GET方法，可以有效避免多个设备多个网址的繁杂情况。由于在数据库中每个设备对应设置一个唯一不可重复的主键（设备编号num），通过在URL中使用‘？num=的方法，即可在一个源代码相同的PHP中显示不同的数据。而在提交数据的action中，通过POST方法，在指向的地址中同样传入设置的主键num，即可在用于更新修改数据的PHP中同样避免上述情况。如此大大减少了人为的修改校对时间而且在二维码中只需要有对应能得到主键num的字符，即可进入对应的设备页。

在网页设备图片的选择显示方面，由于图片通常较小且数量较与设备较少，另一方面考虑到载入速度，故而选择储存在服务器端而非数据库。而通过使用主键num来唯一确定图片（使用PHP中字符变量的拼接从而得到图片文件路径），可以有效代替在数据库储存路径的方法，精简表中的字段数量。

为使得代码方便修改、PHP与H5分明且美观。应尽可能使得PHP标签短，而不是一味的对H5的使用echo函数。虽然也能使得网页功能正常，但由于echo函数中对单双引号的判断机制，H5部分也要做相应的不利于后续修改的改变。

其中数据库的连接，增查改删均使用Mysqli，此扩展一方面继续支持老版本，另一方面可以完整使用对4.1以上的Mysql功能。连接数据库成功后，使用mysqli_fetch_array函数对表中数据实现调用，在函数中传入MYSQL_BOTH参数，可以得到一个同时包含关联和数字索引的数组。

数据库设计：数据库作为系统信息的存储部分，必须对其进行较好的设计和管理才能保证信息的安全和系统的正常运行。Mysql是Web应用方面最好的rdbms（关系数据库管理系统）应用软件之一。关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就加快了速度并提高了灵活性。Mysql数据库既可以在本地进行管理，也可以通过php myadmin在web接口进行管理。为实现用户的不同权限，把用户权限写在数据库中[15]，当用户登录时，从数据库中读取出自己的权限，然后把权限放在会话中，用户可以有多项权限，也可被分配角色。角色权限指派表有两个字段：角色ID和权限ID，一个角色在这里有多条记录，代表这个角色有多个权限。用户权限指派表有3个字段：用户ID、权限ID和角色ID，权限ID和角色ID的一条记录只有一个有效，一个用户有多条记录，对应不同的权限。

3 结论

通过二维码技术对实验室管理软件的开发和应用，基于二维码技术和数据库的支撑，设计了基于二维码的实验教学设备管理系统。通过手机App扫描设备二维码来查阅数据库并及时更新设备信息，可以准确地获得设备的工作状态和存放地址，清楚设备的运行状态，实现设备的有效管理，为其他实验室信息化管理提供参考。今后还可把设备通过物联网实现实验数据的共享与开放等。

【参考文献】

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[5]曹威，姚湘娥.高校实验室设备管理系统设计与开发[J].技术与创新管理，2008，29（3）：231-234.

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[9]赖力斌.基于ASP的高校实验设备管理系统的设计[J].贵州大学学报（自然科学版），2008，25（5）：503-505.

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[11]李民.基于手机App应用的高校实验室设备管理系统的设计浅析[J].工业和信息化教育.2016，3：92-94.