实验室智能管理平台的设计与应用

2015-03-23叶冲轶

中国计量大学学报 2015年2期

关键词：资源管理实验室资源

叶冲轶

(中国计量学院实验室与资产管理处,浙江杭州 310018)

实验室智能管理平台的设计与应用

叶冲轶

(中国计量学院实验室与资产管理处,浙江杭州 310018)

实验室智能管理平台(LIMP)建立实验室数据资源体系,降低实验室资源管理的门槛,达到数据收集、验证、共享的目的.LIMP实现职能部门管理特定数据的行为,让职能部门和实验中心共享实验室数据,减少资源不对称的问题,将每年的高校实验室信息数据上报工作由人工收集变成平台智能生成,最大程度地提高工作效率和实验室管理水平,并将实验室管理基础数据的操作处理转移到网络中在线处理,从而为实验室资源共享提供更好地服务支持.

实验室智能管理平台;基础数据;资源共享

实验室资源信息化管理是现代实验室管理的发展方向,与传统实验室管理相比,依托信息技术的实验室管理需要共享资源,如实验中心、教师、房间、设备等,进行高效率、规范化、实时性的管理.近年来,随着中央和地方财政对实验室仪器的更新与投入加大,实验室规模不断扩大,实验室的资源管理日趋复杂,传统的人工管理方式已不能适应当前的发展形势[1].有关实验室智能管理平台的研究与应用迅速发展[2-6],各高校实验教学中心普遍将软件与硬件相结合的计算机网络技术引入实验室资源管理.智能管理平台结构经历了基于主机模式—C/S—B/S—RIA[7]模式各个阶段,其Web也经历了从静态到动态,再到富客户端,其中最受关注的是实验室智能管理平台(laboratory intelligent management platform,LIMP)的设计与应用[8-9],它针对实验室资源共享,专门用于实验室的资源管理.LIMP是采用科学管理方法、使用先进数据库、通过计算机网络技术对实验室的各种资源进行全面管理,是网络技术、科学管理方法和查询分析统计技术的集合体[10].高校实验室在需求分析、方案设计、实际应用这类平台时主要存在3个方面的问题:一是无基础数据平台;二是无业务管理平台;三是手工方式进行数据上报,降低了平台的资源共享程度.

为提高实验室资源共享程度,LIMP将实验室的资源分割成不同模块,根据上述3个问题对平台进行优化设计,针对实验室涉及到的各种资源进行管理,以达到提升实验室资源管理水平和提高实验室管理人员工作效率的目的.为了提高平台的资源共享程度,对LIMP内的数据资源进行高度级联,级联表中数据发生变化,相应数据表中的相关数据同时发生变化.LIMP建立的是与数字化校园对接的统一身份认证,对使用平台的用户实施角色级别管理,不同的用户将被赋予操作平台功能范围内的权限.通过这个平台,用户均能及时、准确地查询并获取自己想得到的资源,但不能获得自己权限范围外的信息,这样就大大增强了平台的可控性和提高了实验室资源管理的共享程度.

1 LIMP技术概况

1.1 LIMP的软件架构

本文介绍的LIMP是利用B/S框架结构、Oracle数据库技术,针对实验室资源共享管理的需求设计,拥有多功能模块、数据关系高级联、在计算机硬件上运行的平台软件.

LIMP立足于实验室建制,将实验室建制的结构划分作为主线来管理实验室的各类资源.它把实验室资源管理的各个功能模块作为一个对象进行平台的管理.LIMP涉及计算机网络技术和实验室资源管理等领域,两方面良好协调,实验室资源管理各阶段及扩展功能需要与平台进行网络连接,并共享数据.另外,LIMP充分考虑扩展性来设计各功能模块,能进一步扩展设计作为实验室资源管理的通用软件平台.图1提出了平台的软件架构，视图层使用Struts技术显示实验室的各种资源给用户;中间层运用了Hibernate使存储数据持久化和Spring容器管理整个平台;在数据服务层使用Oracle数据库存储数据.

图1 LIMP软件架构Figure 1 Flow chart of LIMP software

1.2 LIMP的应用

通过LIMP,学校各二级学院实验中心主任可以查询各自所管的实验室建制情况、实验队伍情况、实验用房情况、仪器设备情况、实验课程情况、实验项目情况、数据上报情况等.实验教师可以查询自己的实验课程和实验项目资源,可以对自己管理的资源进行增加和修改,但变动的信息需要通过拥有权限的上级审核人员审核后才能生效.职能部门能够查询所有实验中心的各项基本信息统计数据,如实验室基本情况、实验技术人员情况、实验室开放人时数情况等.

1.3 LIMP的技术优势

LIMP采用J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)的技术解决方案,为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的软件平台提供了良好的机制.任何操作系统、中间件、硬件都不会影响J2EE应用程序的部署.在J2EE基础技术软件构架中,充分扩展平台功能,提供事务重做、数据回滚等多项事务管理接口,极大地提高了平台在使用过程中对用户不同需求的处理和应对能力.

在平台安全性方面,J2EE提供PKI(Public Key Infrastructure)体系,组件安全由各自的容器来负责.针对不同重要程度的数据进行分级加密促进平台的性能.另外,平台针对不同级别的用户建立了适当的访问权限列表.平台权限管理由功能操作权限、角色级别权限和管理范围权限三部分组成,使平台管理员可以针对不同级别的需求方便地对各级用户进行权限分配和回收.

1.4 LIMP的设计优势

LIMP的设计优势主要体现在开发效率性高、可移植性强、可伸缩性强、关联性高、数据同步性高、易于维护性等.

1)开发效率性:平台的开发由于组件技术的使用,可以根据研发人员的技术水平对应用程序开发进行分工,并行开发,提高整体开发效率.

2)可移植性:平台提供一套标准化的应用程序编程接口,能够从一种操作环境移植到另一种操作环境.

3)可伸缩性:任何操作系统、中间件、硬件都不会影响J2EE应用程序的部署,可以消除平台中的瓶颈,提供负载均衡策略,允许多台服务器集成部署,实现具有伸缩性的平台,满足不同层次的需求应用.

4)关联性:各功能模块间共享数据,相关数据互相承接,能实现强大的资源查询统计分析功能.

5)数据同步性:平台提供与数字化校园数据的同步接口,实现平台数据的实时更新.

6)易于维护性:基于应用程序中特定组件的设计可以简化平台功能模块的维护.

2 LIMP功能模块

LIMP由后台管理系统和实验室资源管理系统组成,共有24个功能模块,如图2.

图2 LIMP功能模块Figure 2 Function Module of LIMP

2.1 后台管理系统

后台管理系统是对实验室资源管理中的基础数据和系统设置进行管理,包括基础数据管理、授权管理和管理与维护.其中基础数据管理包括校内单位、教师信息、楼宇和校区的数据;授权管理由人员授权和角色管理组成;管理与维护包括全局设置、日志管理和备份下载.校内单位是指各二级学院、职能部门、实验中心等单位;教师信息包含了学校所有教职工信息,通过人事系统数据接口同步;楼宇存储了学校的楼宇状况;校区为学校不同校区的情况;人员授权为平台管理员对登录平台的用户进行角色分配和相应权限设置;角色管理是平台管理员根据实际需要添加角色;全局设置是对整个平台以及实验室资源管理系统进行系统设置;日志管理记录了所有用户进入平台后的操作以及每个用户对数据库所做的修改;备份下载提供数据库备份,在平台出现问题时可以对其进行恢复.

2.2 实验室资源管理系统

依据实验室数据上报工作的开展,对实验室内的各项资源进行管理.负责实验室资源管理的职能部门通过实验室建制管理模块可以更大程度地利用资源;用房管理模块可以提高房间维修登记管理工作效率;实验队伍模块可以方便地管理实验室人员的信息;实验项目和任务模块可以安排实验课程的教学计划和教学工作量;数据上报模块综合利用其它几个模块的数据信息,智能地生成数据上报信息表.数据上报的流程如图3.

图3 LIMP数据上报流程Figure 3 Data reporting process of LIMP

3 LIMP逻辑结构

LIMP以实验室资源管理为主线,提供各种基础数据共享.用户(平台管理员、分管领导、实验中心主任、教职工等)根据不同的需求和该平台赋予自己的角色级别和相应权限来使用基础数据的相关资源,从而实现LIMP的各项服务功能.该平台基于工作流提供三级业务审核流程,教职工提出申请→实验中心主任审核→分管领导审核→职能部门审核.

3.1 后台管理

后台管理是平台管理员管理基础数据,通过授权管理,从人事系统同步过来的教师库中选择具有不同职务的人员赋予相应的级别权限,并由实验中心主任负责上报各自实验中心的信息统计数据.在数据上报前,平台管理员需要对平台进行全局设置,包括学校名称、教育部代码、数据上报学年等的设置.平台管理员还可以通过日志管理查看所有用户进入平台后的操作以及每个用户对数据库所做的修改.平台每天都会定时备份数据库,一旦平台出现故障,平台管理员可以使用备份对数据库进行恢复.

3.2 实验室资源管理

实验室管理由实验中心主任对实验室建制、实验室用房、实验室人员、课程基本库、项目基本库进行资源管理;依托课程基本库、项目基本库基础数据,对教学内容进行设置和实验教学工作量的考核;在数据上报模块对实验室数据信息统计后,可以智能地生成数据上报报表.

4 LIMP应用特色及展望

4.1 LIMP应用特色

LIMP的第一个特色是具有灵活性强的模块式功能结构，用户根据不同的需求,使用自己需要的功能.平台管理员根据用户级别增减平台的使用功能模块而不影响平台的稳定运行.

LIMP的第二个特色是数据库高度级联.相关数据根据关系表的级联规则实时更新,使平台成为一个整体,能够实时反应实验室各种资源的变化情况.

LIMP的第三个特色是强大的查询统计分析功能.平台使用完善的数据结构规划,能准确、迅速查找到用户所需要的资源.

LIMP的第四个特色是利用计算机网络技术,优化高校实验室信息数据统计上报流程.

4.2 LIMP应用情况

本校通过平台共享校区、校内单位、楼宇、用房、教师、学生、专业、班级等基础数据资源,依托基础数据使得全校实验室建制情况一目了然,实时掌握实验队伍情况,精确计算实验教学工作量,根据不同类别智能生成建制实验室、实验室用房、实验队伍、实践教学内容、大型仪器设备等数据统计报表,并对近三年实验室上报数据进行对比,为管理层提供决策支持.

4.3 LIMP展望

LIMP应进一步加强教学和科研对实验室资源的共享使用效率,提高人财物资源的共享水平,不断促进实验室的全面发展,为实验室的稳定运行提供良好的支持,在提高教学和科研服务效率方面发挥重要作用.

LIMP是实验室实现资源共享信息化建设的管理工具,旨在借助计算机网络技术优势促进实验室各项工作的全面开展,建设重点是将原始资料、人员、用房、仪器的管理结合先进的现代信息技术,在现代信息理念与规范的引导下使基于传统模式的实验室各项工作发生质的演变,实现实验室资源共享工作的信息化、开放化和高效化.

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Design and application of laboratory intelligent management platforms

YE Chongyi

(Department of Laboratory and Asset Management, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)

A laboratory intelligent management platform (LIMP) is able to establish a laboratory data resources system, reduce the threshold of the laboratory resources management and reach the purpose of data collection, audit, and sharing. The management department can manage specific data; and the laboratory center can share laboratory data and reduce the problems of asymmetry resources through LIMP. Annual laboratory information data reports can be generated automatically by the platform. It improves the efficiency and the laboratory management level.Some operations of laboratory management can be dealt with on line, so it can provide better services to support laboratory resources sharing.

laboratory intelligent management platform; basic data; resource sharing