党婷婷 高文峰

摘  要： 根据开发需求设计了一个光学实验数据管理系统，通过PHP开发技术，采用基于WEB端的C/S系统架构实现，旨在解决实验室大量实验数据的整理、计算、保存困难的难题。该管理系统实现了数据上云，使得实验数据记录整理有序、检索方便、存储安全、计算精准，从而加强了对数据记录的管理，提高了实验效率。

关键词： 光学实验; 数据管理; PHP; 实验数据

中图分类号：O438; TP311          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）11-51-03

Abstract： In this paper， an optical experiment data management system is designed according to the development requirements. It is implemented by PHP development technology and adopts the Web-based C/S system architecture. The system is designed to solve the difficult problem of sorting， calculating and preserving the numerous experimental data in the laboratory. The management system realizes the storing of experimental data on the cloud， and makes them be organized， easy to retrieve， secure， and accurate， thereby strengthening the management of data records and improving the efficiency of the experiment.

Key words： optical experiment; data management; PHP; experimental data

0 引言

信息在目前社會中扮演着越来越重要的角色，高校实验室实现了信息化管理，以至建立起一个相当丰富，可供全球共享的数据库[1]。光学实验室对于光学实验数据管理系统领域的管理、关键技术、组成结构和相应的开发模式等方面相关研究也开展得如火如荼。目前光学实验数据管理系统的开发已经被很多高等开发院校的学生自主研究，思考，以各自学校的实际需求作为开发原型，不断应用和完善，此类系统已相对完善和成熟。经过调查发现相关人员在实验考试管理系统研究不可避免地需要投入大量的精力和财力[2]。为适应当下社会信息化的要求，较小投入，高效运作，就对实验数据管理系统的应用、技术方面的研究提出了新的挑战。国内计算机发展起步较晚，发展初期大多数的数据库软件应用来自于国外引进[3]。高校实验室也引进了一些必要的实验软件，但是大多基于实验计算，数据分散，不能有效的统一。

1 光学实验数据管理系统需求分析

实验数据管理系统的需求分析是系统开发的前提，其决定了系统开发的框架设计和功能实现。缺少系统需求分析，就没有统一的目标和方向，在开发中会遇到很多重复无用的开发和修改。需要分析阶段要为实验数据管理系统做好模型设计和虚拟化实践设计，保证系统与光学实验的拟合度。

1.1 系统的必要性分析

1.1.1 管理光学数据的必要性

光学实验数据管理系统的必要性体现在时效性、便利性、条理性、存储时间长。传统光学实验方式采用记录纸，有易损伤、易丢失、难存储、占空间、检索困难等缺点。实验数据管理系统很好的解决了上述的问题，可以作为上述问题的一套完整的解决方案。

1.1.2 数据检索的必要性

信息技术快速更新换代。大数据、云计算带动了信息产业的发展。就高校的实验研发水平而言，信息的快速获取直接关系到实验的效率和创新。因此光学实验数据的数据检索模块是必要的。

1.2 系统功能需求分析

1.2.1 用户管理模块

在进行系统管理过程中，主要涉及的管理活动包括用户管理、权限管理、日志管理以及数据管理等系统用户管理模块分为用户和管理员。分别对管理员和用户设计不同的管理使用权限。权限管理色设计首先要为系统数据安全考虑，保证专人专管，数据不泄露，不丢失。

1.2.2 光学实验模型字段模块

光学实验模型设计是核心环节。实验模型根据仿真实验过程，对光学实验的过程和涉及到的关键字段，实验描述等。设计模型通过自定义生成表单加入数据库进行存储，根据不同实验设置不同的实验字段，使得实验定义更加灵活。

1.2.3 光学实验数据检索模块

针对光学实验数据的整理和查找。检索模块的设计目的在于简化人工查找，使用数据库和系统的便利性，实现秒级查询。快速准确地定位所需实验数据材料。对此需求必须提速和增加准确性。

2 光学实验数据管理系统模块设计

2.1 系统总体设计

系统的总体设计分为前端功能和后端功能。重点在于后端模块的开发。后端实现用户、实验数据、实验栏目等主要模块。后端模块构成系统整体与数据库进行交互，并组装数据由前端调用显示。

2.2 总体功能模块划分

光学实验数据管理系统主要是对光学实验的数据和信息进行统一管理，从登陆操作到建立实验分类，到实验建模，最后进行试验信息的导入等功能。

⑴ 系统管理：模块实现系统参数和日志等功能管理。系统参数包括web应用常用的title、seo等信息。日志功能管理主要实现记录日志[4]。

⑵ 用户管理：用户组分为：管理员组和用户组。管理员组的权限在于整个系统的后台功能管理，主要监控和指导相关进行试验人员对数据信息进行录入并审核正确性。也可开放部分权限和功能模块给用户组使用。用户组主要是查询系统开放的实验数据，获取实验信息。

⑶ 模型管理：实验模型即根据实验实际操作过程系统模拟出来的实验信息。主要是实验相关信息字段，如迈克尔逊实验中的角度字段。

3 数据库设计

数据库的设计旨在通过实际需求，模拟实验过程从而总结出来实验过程需要的实验信息、计算公式以及数据关系，量化实验信息和数据。依据数据库原理和关系，建立与实验操作一致的关系映射。使其解决真正需求问题，并满足系统使用人员的操作要求，优化数据结构并提升数据精确度。

3.1 数据库设计原则

数据库设计的原则在于结构性和事务性。保证结构完整，数据变化一致。结构性的设计要遵循数据库要求，遵循光学实验个性化的结构。事务性在于原子性、一致性、分离性、持久性这四个特性。

3.2 数据库需求分析

根据需求表提取要存储的相关实体的信息，以及某个存储实体的哪些具体重要的信息，组建一对一、一对多、多对多的映射关系。本光学实验数据管理系统数据库的设计，主要针对实验管理人员、上传人员、浏览人员等对实验实体的增加、删除、更改、查找等操作。数据库必须满足相关数据的输入，内部数据的更改等要求。数据实体如下。

⑴ 实验信息：实验名称、实验仪器、实验人员、实验自定义参数、实验附件材料等。

⑵ 用户信息：用户名、密码、分组、权限。

⑶ 实验模型：实验字段、实验过程（自定义字段实现）

⑷ 实验分类：分类名称、分类内容、分类操作。

⑸ 留言管理：用户名、内容时间、分类、留言主题。

根据上述需求分析，设计如下数据库物理模型（如图1）。该物理模型详细指定了各数据表的字段信息和字段格式，如id为int类型，并指定为主键索引。

3.2.1 总数据表设计

总数据表的设计按照数据库设计原则，结合系统数据设计需求。可列举以下主要业务逻辑数据表，如表1所示。

3.2.2 实验模型表

实验模型表主要设计实验操作过程的量化表达。主要包括实验信息和自定义实验字段以及附件信息的信息定义，表中具体设定了字段的格式和长度等属性。主要字段如表2所示。

4 光学实验数据管理系统实现

光学实验数据管理系统主要实现数据的模拟与实验数据的录入和分类等功能。通过php的编程语言实现业务逻辑[5]，选择lunix操作系统，搭建php编译环境，通过smarty模板渲染框架与php脚本进行数据对接，从而实现页面的渲染和数据库的增删改查操作[6-7]。

4.1 系统功能实现

系统功能的具体实现包括实现过程、实现效果介绍。

4.1.1 登录注册模块

用户进入系统，进入登录注册模块进行相关操作。注册登录之后方便后台管理员进行人员记录。注册需要输入用户名、密码、昵称等字段信息。页面如2所示。

4.1.2 数据检索模块

数据检索模块主要针对大量数据进行快速定位检索。该模块的作用可设计为用户搜索、实验数据搜索、分类搜索等。实现页面如3所示。

5 結束语

本文通过分析光学实验数据管理软件发展现状，总结出光学实验数据管理系统的开发需求。通过需求模型的建立和模拟，进而创建数据库物理模型，生成数据库字段映射关联表。根据需求设计出页面和后端业务逻辑处理。系统经过测试投入运行，可降低人力成本，提高实验数据记录的效率，且便于数据后期数据检索和存储。实验室需要信息化的管理，本研究旨在为管理瘦身，为数据上保险，为科研助力。本光学实验数据管理系统可为其他实验室提供参考。

参考文献（References）：

[1] 周银明，吴达胜，高校实验室管理现状与对策[J].计算机时代，2018.3

[2] 王巍巍.基于J2EE的实验考试管理系统的设计与实现[D]. 硕士，电子科技大学，2017.

[3] 邵佩英著.分布式数据库系统及其应用（第二版）[M].北京：科学出版社，2005.242-244

[4] 黄玉春.浅谈下一代web开发标准的核心技术-HTML5[J].计算机时代，2015.4

[5] 郑惠芳.应用PHP+MySQL进行网站设计介绍[J].闽江学院学报，2003，2：64-66

[6] 王俊芳，李隐峰，王池.基于MVC模式的ThinkPHP框架研究[J].电子科技，2014，4：151-153

[7] Charles Bell.MySQL for the Internet of Things[M].American Apres：2016.101-110